При паразитарных инфекциях червь и хозяин продуцируют марихуаноподобные молекулы

27 августа 2018



Согласно открытию междисциплинарной исследовательской группы Калифорнийского университета в Риверсайд, паразитические черви, как и млекопитающие, имеют эндоканнабиноидную систему, которая помогает и червям, и хозяевам, которых они заражают, выживать, уменьшая в макроорганизме боль и воспаление. Исследование, проведенное на модели мыши, идентифицирует пути передачи клеточных сигналов, связанных с эндоканнабиноидной системой. Открытие может привести к разработке терапевтических методов лечения, направленных на устранение паразитарных инвазий и уменьшение их осложнений.

Слева направо: Николас Ди Патрицио, Меера Наир и Адлер Диллман.

Эндоканнабиноиды — это молекулы, напоминающие по своему действию каннабис (коноплю, марихуану), которые естественным образом создаются нашим собственным телом для регулирования сразу нескольких процессов: иммунного, поведенческого и нейронального. Как и в случае с каннабисом, эндоканнабиноиды могут влиять на пищевое поведение и уменьшать боль и воспаление. «При заражении червями кишечник хозяина вырабатывает канабисоподобные молекулы для ослабления болевых ощущений», — сказал один из авторов этого исследовательского проекта Николас В. Ди Патрицио, доцент биомедицинских наук в Медицинской школе UCR. «Теперь мы обнаружили, что черви также производят каннабиноиды в течение всего процесса инвазии и особенно когда черви проникают в кожу, что еще больше уменьшает болевую реакцию хозяина».

Результаты изыскания ученых опубликованы в журнале «Infection and Immunity». «До сих пор никто не исследовал пациентов с глистными инвазиями на эндоканнабиноиды», — пишет иммунолог и ведущий автор Меера Г. Наир, доцент биомедицинских наук в Медицинской школе UCR, которая возглавила исследовательский проект вместе с Ди Патрицио. «Мы обнаружили, что уровень эндоканнабиноидов повышается при паразитировании червей, и они способствуют изгнанию червя из организма хозяина. Это защитный путь, который функционирует, когда об инфицировании еще даже не известно. Чтобы увеличить свои шансы на выживание, червь может использовать этот же путь, заставляя хозяина изменить свое пищевое поведение: подталкивая его принимать больше пищи, что потенциально уменьшает повреждение тканей, которое вызывает воспаление и боль».

Эндоканнабиноидная система есть у всех млекопитающих, но недавние исследования показали, что она может присутствовать и у более примитивных существ. Например, в одной из работ сообщалось, что черные трюфельные грибы производят анандамид (один из видов эндоканнабиноида), и, возможно, они используют его как способ привлечения трюфельных свиней, которые едят трюфели и рассеивают их споры. Нематода Caenorhabditis elegans также обладает эндоканнабиноидной системой, которая может ей помогать. «Эта система, как известно, ослабляет болевые реакции», — сказал Ди Патрицио, физиолог, специализирующийся на исследованиях эндоканнабиноидов. «При глистной инвазии кишечник хозяина производит молекулы подобные каннабису в качестве защитной реакции, чтобы ослабить болевой ответ. А теперь мы обнаружили то, что и черви производят натуральные каннабиноиды в течение всего процесса заражения, особенно активно тогда, когда они проникают в кожу, в момент, когда снижение болевой чувствительности хозяина особенно важно для червей, потому что, если хозяин обнаружит их на этом этапе, он сможет их уничтожить. Обнаружение этого сигнального пути выживания в организме может дать терапевтическое преимущество при лечении глистной инвазии». Паразитолог Адлер Р. Диллман, соавтор статьи, с удивлением обнаружил, что гельминты, производят молекулы, с похожим на эффекты марихуаны действием. «Мы были ошеломлены этой находкой», — сказал Диллман, доцент кафедры нематологии UCR. «Это может быть важно и для других инфекций. Можно сказать, что путь эндоканнабиноидов присутствует почти у всех червей, которых мы изучали в этом исследовании. Это говорит о том, что путь эволюционно сохраняется на протяжении очень долгого времени и у огромного числа видов. Это старая и очень важная система организма, которая появилась задолго до людей». Лаборатория Диллмана обнаружила, что широко известный гельминт N. brasiliensis, желудочно-кишечный паразит крыс, активно продуцирует эндоканнабиноиды, особенно анандамид. Биоинформационный поиск баз данных паразитических червей показал, что эта система имеется у очень многих паразитирующих нематод, включая самых распространенных гельминтов человека — нематод и, в частности, анкилостому.

«Это может повлиять на поведение, уровень болевой реакции и взаимодействие хозяев и гельминтов. Исследуя контейнеры для биологического материала в процессе нашей работы, мы пришли к некоторым выводам. Без эндоканнабиноидной системы у инфицированных хозяев будет большее количество червей. В лаборатории, когда мы создавали препятствия этому пути у подопытных мышей, они переносили инвазию хуже — у них было больше червей», — говорит одна из авторов исследования Наир. Для продолжения своего исследования Наир, Ди Патрицио и Диллман недавно получили двухлетний грант в размере 275 000 долларов США от национальных институтов здравоохранения. Их задачей является выяснение того, как эндоканнабиноидная система влияет на иммунный ответ. «В нашем текущем исследовании основное внимание уделялось нематодам, и теперь мы готовы исследовать и других гельминтов», — говорит Наир. «Мы планируем выяснить, кто индуцирует выработку эндоканнабиноидов: хозяин или червь. Результатом является снижение уровня воспаления у хозяина и повышение аппетита. Поскольку черви истощают запасы питательных веществ у хозяина, было бы разумно предположить, что стратегия улучшения питания для них очень выгодна». Наир, специалист по анкилостомам, объяснила, что нематоды кусают кишечник и питаются кровью, что приводит к микротравматическим повреждениям и, вероятно, это должно сопровождаться локализованной болью, так как кишечник отлично иннервирован на всем своем протяжении. «Поскольку эндоканнабиноиды снимают боль и воспаление, местное производство эндоканнабиноидов может быть полезным для хозяина, и, возможно, делает червей незаметными для хозяина», — сказала она. «Мы планируем заняться исследованием этого».

«Противовоспалительная эндоканнабиноидная система дает нам представление о потенциальных терапевтических целях не только при инвазии нематод, но и при целиакии и воспалительных заболеваниях кишечника», — сказал Ди Патрицио, чья лаборатория единственная в UCR имеет разрешение изучать влияние воздействия каннабиса, который захватывает эндоканнабиноидную систему, на множество патологий и на поведение, включая изменение под его влиянием желудочно-кишечных функций. Дилман подчеркнул, что до сих пор никто не подозревал, что черви манипулируют эндоканнабиноидным путем. «Наша работа привела к появлению новых интересных исследовательских вопросов, которые, в свою очередь, могут привести к многообещающим методам лечения», — сказал он. «Мы находимся только в начальной точке своего пути». Наир, Ди Патрицио и Диллман присоединились к исследованиям Уакини М. Батугедары, Донован Аргуеты, Джессики Чанг, Дихонг Лу, Джасприйта Каура и Шаокуи Ге; и Университета Миннесоты Марисса Макхиетто. Исследование было поддержано грантами от Национального института здоровья. Медицинская школа UCR предоставила проекту дополнительную поддержку.