Крем для местного применения, нарушающий выработку дофамина, может предотвратить проникновение паразитических червей под кожу
Острицы, которые являются разновидностью паразитических нематод, проводят много времени, ползая по коже человека, тыкаясь и ощупывая ее в поисках лучшего места для входа, прежде чем зарыться внутрь. Однако, как утверждают нейробиологи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в статье, опубликованной в журнале Nature Communications , нарушение работы определенного дофаминового пути приводит к тому, что они теряют интерес.
У людей дофамин связан с удовольствием и вознаграждением. У паразитических червей та же молекула связана со стремлением проникнуть в кожу. Без дофаминовой сигнализации черви продолжают ползать по поверхности кожи, но редко пытаются проникнуть в неё. Исследователи полагают, что препарат для местного применения, нарушающий этот дофаминовый путь, может предотвратить заражение и использоваться аналогично тому, как спреи от комаров с ДЭТА предотвращают укусы комаров.
Во всем мире более 600 миллионов человек заражены проникающим через кожу острицом Strongyloides stercoralis, в основном в тропических и субтропических регионах с неудовлетворительной санитарией. Червь выделяется из организма зараженного хозяина с фекалиями, а затем попадает в почву, где ожидает нового хозяина.
Когда собака или человек ходит по зараженной земле или касается ее, червь, который на этой стадии имеет размер примерно в половину кончика карандаша (0,5 мм), проникает в организм хозяина через кожу, чтобы завершить сложный жизненный цикл и вызвать инфекцию, которая может вызвать у хозяина серьезное заболевание.
Что исследователям нужно было знать о нематодах
«До того, как мы приступили к этому исследованию, было известно, что черви проникают в кожу головой вперёд. Но, помимо этого, практически ничего не было известно о том, какие действия они предпринимают, чтобы попасть в кожу», — сказала соавтор Элисса Халлем, профессор микробиологии, иммунологии и молекулярной генетики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Халлем изучает сенсорные пути остриц, которые помогают им проходить весь жизненный цикл и находить и заражать хозяев. Ранее в этом году в её лаборатории обнаружили, что нематоды по-разному реагируют на углекислый газ на разных этапах своего жизненного цикла. Это может помочь учёным найти способы профилактики или лечения инфекций, воздействуя на пути, чувствительные к CO2 .
Чтобы изучить механизмы проникновения червей через кожу, постдокторант Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Рухи Патель поместила их на образцы кожи крысы и человека и зафиксировала их поведение под микроскопом. Нематоды подверглись генной модификации , придавшей им флуоресцентность, что было необходимо для визуализации полупрозрачных червей на поверхности кожи.
Играть
00:00
00:40
Немой
Настройки
ПИП
Перейти в полноэкранный режим
Играть
Острица Strongyloides stercoralis исследует образец человеческой кожи и в конечном итоге проникает в него. Фото: Рухи Патель
Как отреагировали нематоды
Патель обнаружила, что черви очень быстро проникают в кожу крысы, но тратят до 10 минут на исследование кожи человека, чтобы найти подходящее место, прежде чем проникнуть внутрь. Когда Патель повторила эксперимент с близкородственным видом нематоды, паразитирующей на крысах, она обнаружила, что он проникает как в кожу человека, так и крысы, но менее эффективен на коже человека, проникая в неё лишь в 40% случаев. Это говорит о том, что, хотя оба типа паразитических червей могут проникать как через кожу хозяина, так и не хозяина, их поведение специфично для кожи хозяина , что повышает их шансы на успешное проникновение в неё.
«Похоже, что в некоторые участки человеческой кожи им легче проникнуть, чем в другие, и похоже, что они как бы пробуют поверхность кожи , пытаясь найти место, где им будет легче проникнуть», — сказал Патель. «Без этих зондирующих движений паразитам сложнее проникнуть в кожу».
Когда исследователи отредактировали геном S. stercoralis, нарушив работу гена, кодирующего специфический ионный канал TRP-4, который функционирует в нейронах, высвобождающих дофамин, острицы практически полностью перестали проникать через кожу. Канал TRP-4 обнаружен не только у остриц, но и у анкилостом – другого проникающего через кожу нематоды, паразитирующего на человеке и распространенного в некоторых районах США. Однако у человека канал TRP-4 отсутствует.
Основываясь на своих результатах, исследователи предполагают, что блокирование функции канала TRP-4 может быть важным механизмом контроля над нематодами. Поскольку у людей этот канал отсутствует, риск для нашего собственного пути, реагирующего на дофамин, крайне низок. Исследователи надеются, что кремы или лосьоны для местного применения, блокирующие TRP-4 или другие компоненты пути, реагирующего на дофамин, у нематод, смогут предотвратить инфекции ещё до их развития.