Американские биологи доказали, что циклическое течение
малярии обусловлено наличием у малярийного плазмодия собственных циркадных
ритмов, которые можно наблюдать даже в культуре in vitro и во время инфекции «асинхронного»
хозяина. Результаты экспериментов изложены сразу в двух статьях в Science (1, 2).

Малярия — тяжелое инфекционное заболевание, которое вызывается
простейшим из рода Plasmodium. Возбудитель попадает в
кровь жертвы с укусом определенного вида комара, и начинает размножаться внутри
сначала клеток печени, а затем в эритроцитах — красных кровяных клетках. Течение
малярии характеризуется периодической лихорадкой, которая происходит раз в 24,
48 или 72 часа. Цикличность болезни соответствует цикличности развития
плазмодиев, которые одновременно разрушают эритроциты и выходят наружу.

Раньше считалось, что циклы развития паразита регулируются
циркадными ритмами хозяина, однако ученые выяснили, что плазмодии в основном руководствуются
собственными биологическими часами, которые, тем не менее, могут подстраиваться
под часы их хозяина. Две разные исследовательские группы на двух видах
плазмодия проследили за экспрессией генов паразитов и убедились в ее
цикличности вне зависимости от внешних условий.

Ученые из Юго-западного медицинского центра Университета
Техаса работали на мышиной модели малярии, которая вызывается простейшим Plasmodium chabaudi, и изучали транкриптом паразита каждые 3 часа в
течение трех 24-часовых циклов. Они выяснили, что экспрессия 60 процентов генов
плазмодия подвержена регулярным колебаниям в рамках цикла 24 часа, которые
сохранились у мышей со сбитым режимом. В первом случае инфицированных мышей держали
в темноте, нарушив их режим сна, а во втором случае хаотично кормили в течение
суток, нарушив режим питания. Оказалось, что ни то, ни другое не влияет на цикл
развития плазмодия.

Цикличность плазмодия наблюдалась даже у мутантных мышей с
выключенным геном Cry,
у которых с рождения отсутствовал какой-либо режим дня. Тем не менее через 5-7
дней инфекции синхронность циклов паразитов у таких мышей пропала. В мутантных
мышах с удлиненными до 26 часов сутками (т.е. их ежедневная жизнедеятельность укладывалась
в 25,7 часов, в то время как у нормальных мышей в 23,7 часов) жизненный цикл
плазмодия растянулся соответственно хозяйскому. Исследователи сделали вывод,
что каждый малярийный плазмодий регулирует свой жизненный цикл самостоятельно,
однако способен воспринимать и сигналы со стороны организма хозяина, которые,
видимо, помогают синхронизировать популяцию паразитов.

Исследовательская группа из Университета Дьюка изучала
поведение четырех штаммов возбудителя человеческой малярии Plasmodium falciparum в культуре in
vitro. Ученые также анализировали состав РНК плазмодиев с интервалом в 3
часа в течение 60-70 часов. Они обнаружили, что как минимум 87 процентов
транскриптов плазмодия подвержено циклическим колебаниям. Нужно отметить, что
генов, гомологичных основным циркадным регуляторам животных, у плазмодиев нет,
тем не менее, даже в культуре их жизненный цикл составил 48 часов с небольшими
вариациями от штамма к штамму.

Наблюдения ученых соответствуют существующей теории о том,
что в составе организма каждая клетка имеет собственные биологические часы
(циркадные ритмы), однако их цикл не обязательно составляет ровно 24 часа. Для
подстройки всех клеточных часов нужен «мастер-регулятор», который у млекопитающих
расположен в гипоталамусе. За открытие биологических часов и механизма работы в
2017 году была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине, почитать
об этом подробнее можно в нашем материале «Ход часов лишь однозвучный».

Дарья Спасская