Биология

Ученые наблюдали своеобразную гонку вооружений между паразитом и хозяином, когда обнаружили, что грибок Beauveria bassiana «взламывает» иммунную систему плодовых мушек, заставляя ее уничтожать собственные клетки мозга.

По приблизительным оценкам, среди сотен тысяч описанных видов грибов (их в мире может насчитываться от полутора до пяти миллионов) многие тысячи ведут паразитический образ жизни, поражая растения, животных и даже своих сородичей. Точной цифры, охватывающей все паразитические грибы в природе, на сегодняшний день нет, а ученые продолжают находить ранее неизвестные виды. Например, Naked Science рассказывал о новом виде патогенного грибка, который заражает пауков и управляет их поведением.

Теперь внимание исследователей привлек один из самых распространенных энтомопатогенных грибов Beauveria bassiana, который проникает в организм многих видов насекомых через пищеварительную систему или кутикулу и активно используется в борьбе с сельскохозяйственными вредителями. Для людей грибок угрозы не представляет.

Выбор биологов из Бирмингемского университета (Великобритания) пал на этот патоген в том числе из-за его способности запускать характерный иммунный ответ в организме плодовых мушек (Drosophila melanogaster), что делает его удобной моделью для изучения взаимодействия «гриб — иммунная система — нейродегенерация».

Авторы научной работы, опубликованной в журнале PLOS Biology поместили мушек в специальные камеры со спорами грибка. Через три дня патогенные споры преодолели гематоэнцефалический барьер и проникли в центральную часть мозга. До сих пор картина заражения выглядела так: Толл-подобный рецептор Toll-1 распознавал паразита, после чего организм вырабатывал антимикробные пептиды — молекулы, способные атаковать и уничтожать патоген.

Однако на этот раз все было иначе: Beauveria bassiana спровоцировал рецептор Toll-1 (мембранный белок из группы Толл-подобных рецепторов, обеспечивающих функционирование врожденного иммунитета) на активацию белка SARM, который подавляет иммунную защиту и парадоксальным образом «убивает» нейроны и глиальные клетки мозга мушки.  Иными словами паразит умудрился «взломать» иммунную систему дрозофил и заставил ее уничтожать клетки собственного мозга.

В результате у подопытных развилась нейродегенерация — меньше чем за неделю погибло более половины особей, в то время как в контрольной группе ровно столько же выживших насчитывалось только через 50 дней.

«Мы показали, как грибок эволюционировал, чтобы хитро обойти иммунную систему и попасть в мозг. Гриб детектируется рецептором, который в целом ведет к стандартному иммунному ответу, но в мозге этот путь переключился в механизм, заставляющий организм хозяина уничтожать свои же нервные клетки», — объяснила один из авторов научной работы Алиша Идальго (Alicia Hidalgo).

Ключевым элементом в уходе от иммунного ответа стал белок SARM. Ему, как показали эксперименты, досталась роль своеобразного «повелителя», поскольку его активация навредила клеткам мозга, а гриб получил возможность пересечь барьер и продолжить размножение уже в нервной ткани.

Авторы исследования отметили, что с эволюционной точки зрения они наблюдали своеобразную гонку вооружений между хозяином и паразитом: чем совершеннее иммунитет у насекомого, тем изощреннее становятся уловки у грибка. Хотя для человека грибок не опасен, принцип, при котором Beauveria bassiana пробивается к мозгу, может встречаться и у других патогенов, потенциально способных поражать млекопитающих.

Выходит, заражение паразитическим грибком простой плодовой мушки не всегда подавляется «стандартными» защитными механизмами: патоген устраивает «подтасовку» на уровне сигналов иммунной системы, что приводит к нейродегенерации (нарушению координации и сокращению продолжительности жизни).

Открытие не только объясняет, как грибок проникает в мозг насекомого, но и дает наглядный пример «двойной игры» патогена и иммунитета. Подобные исследования, по мнению авторов научной работы, помогут лучше понять механизмы грибковых инфекций и их роль в неврологических заболеваниях у более сложных организмов.