Биолог Сильвия Португал (Silvia Portugal) из Гейдельбергского университета и ее коллеги обнаружили, что возбудитель малярии изменяет экспрессию своих генов таким образом, чтобы оставаться незамеченным в крови человека, пока не наступит время, удобное для размножения.
Малярия вызывается пятью видами одноклеточных организмов из рода плазмодий (Plasmodium), наиболее опасным из которых является Plasmodium falciparum. Переносчиком малярии человека служат комары рода Anopheles. После укуса самки комара плазмодий попадает в кровь человека. Он представляет собой вытянутую клетку длиной 10–15 микрометров при ширине всего в 1 микрометр. С кровью плазмодий рано или поздно попадает в печень. Проходит одно или несколько поколений бесполого размножения в клетках печени. Наконец, после очередного деления новое поколение клеток внедряется уже не в клетки печени, а в эритроциты.
Зараженные эритроциты плывут по кровеносным сосудам, а внутри них живут и снова и снова делятся клетки плазмодия. На этот раз они гораздо меньшего размера — диаметром примерно два микрометра. Наконец, оболочка эритроцита лопается, и клетки плазмодия вновь попадают в кровь. Именно в эти моменты у человека начинается приступ: повышается температура, появляется озноб и так далее. Это объясняется тем, что в кровь попадают токсические вещества — продукты жизнедеятельности плазмодия, которые раньше находились внутри оболочки эритроцита. После нескольких таких циклов обычные клетки плазмодия превращаются в так называемые микрогаметоциты и макрогаметоциты, которые дадут начало мужским и женским половым клеткам. Чтобы началась половая фаза размножения, эти клетки должны попасть в кишечник комара.
Большинство заражений малярией происходит в сезон дождей, который в Западной Африке продолжается с июля по декабрь. Для плазмодиев имеет смысл размножаться в эти месяцы, так как тогда летает много комаров.
Сильвия Португал и ее коллеги наблюдали 600 жителей Мали. В течение сезонов дождей 2017 и 2018 годов они зарегистрировали, соответственно, 386 и 347 диагностированных случаев малярии. В засушливое время года в 2017 году было диагностировано всего 12 случаев лихорадки, а в 2018 году — пять. «В сухой сезон плазмодий остается на таком низком уровне, что редко вызывает какие-либо симптомы болезни или реакцию иммунной системы человека», — отмечает Сильвия Португал.
Чтобы выяснить, как плазмодий делает это, исследователи взяли образцы крови и изучили плазмодиев, собранных у носителей как в дождливый, так и в сухой сезон. Оказалось, что в сезон дождей плазмодии производят вещество, которой заставляет красные кровяные тельца чаще прилипать к стенкам кровеносных сосудам. Это снижает вероятность того, что клетки, содержащие паразитов, попадут в селезенку, где удаляются поврежденные или больные эритроциты. Однако в засушливый сезон плазмодии больше не вырабатывали это вещество и инфицированные клетки крови не так сильно прилипали к кровеносным сосудам. В результате большинство инфицированных клеток попадали в селезенку, где разрушались. Это удерживало популяцию паразитов на низком уровне, который не вызывает иммунного ответа.
Исследование опубликовано в журнале Nature Medicine.
