Для чего нужны паразиты в природе

Обновлено: 28.03.2024

Вот под статьей про нужность комаров природе несколько раз задавался вопрос: а зачем нужны клещи, блохи, клопы и прочие ненавидимые нами создания?

Возьмем шире и напишем про нужность всех паразитов, а также болезней (фактически тоже вызываемых организмами ведущими паразитический образ жизни - бактериями, вирусами и т.д.).

Вот появился в экосистеме какой-нибудь очень живучий вид, например саранча. Она травоядное. По той красивой картинке, что нам в школьных учебниках показывали его должен есть кто-то следующего порядка- лягушка или небольшая птичка. И эти ящерицы и птички должны регулировать численность саранчи.

Изображалось это в виде симпатичной пирамидки.

Но пирамидка эта немного не корректно нарисована. Нормальная природная пирамида должна выглядеть так: каждая последующая ступень меньше предыдущей более чем в 10 раз.

А значит, при быстром увеличении численности травоядного, хищники: лягушки и птички просто не успеют съесть достаточное количество саранчи и остановить рост. Хищники размножаются медленнее чем жертвы.

А значит саранча слишком сильно расплодится и съест все вокруг.

Потому в природе появился элемент управления прямо зависящий от плотности населения.

Такой, чтобы чем плотнее население живет на территории - тем быстрее размножается управляющий элемент. Причем, значительно быстрее чем само население.

А чтобы он размножался быстрее, этот элемент должен быть меньше того, кого он ест. Так на резкую вспышку размножения, например саранчи, природа реагирует еще более резкой вспышкой размножения болезней и паразитов саранчи. И насекомое не успевает заполонить всю планету и съесть всю траву. Только на сравнительно небольшой территории.

И тут мы подходим к неприятному для себя моменту.

Дело в том, что человек тоже любит концентрироваться на сравнительно небольшой территории - в городах. Ведь в городах, при высокой концентрации ресурсов можно сделать много всякого полезного: построить красивый собор или мост и т.д.

И города становятся рассадниками болезней. Ведь в деревнях один заболевший пойдет домой по пустой улице и заразит только свою семью. А в городе тот же больной может чихнуть в полном вагоне метро и заразит сразу много народу.

В деревне крысы если завелись в одном доме - по пути в соседний их съедят кошки и лисы, а в городе пути короткие и из дома в дом нет препятствий к распространению.

Потому средневековые города, бывало, вымирали от чумы и холеры, а деревни в округе почти не затрагивались болезнью.

Это не потому, что в деревне лучше жилось, а потому, что в деревне меньше источников заражения инфекциями и паразитами.

Но не только города, любое скопление людей в одном месте - источник повышенной опасности заразиться. Во время средневековых войн - большинство потерь было не от оружия, а от болезней и прочих не боевых факторов.

Так природа регулирует численность слишком расплодившегося и сконцентрировавшегося в одном месте вида - распространением паразитов и инфекционных болезней.

Ибо если не регулировать - вид слишком размножится и уничтожит экосистему в данном конкретном месте. Съев все, как саранча, или построив город как люди.

Но человек- животное умное и научился противостоять природе. Он придумал медицину и гигиену. Разработал санитарные нормы и изобрел пестициды.

Круглые черви могут защищать от астмы и аллергии, ослабляя иммунную реакцию организма (фото с сайта www.nature.com)

Что бы там ни говорили ксенофобы, даже такие нежелательные гости человеческого организма, как паразиты, живущие в кишечнике, могут приносить своим невольным хозяевам существенную пользу. Например, защищать их от проявлений астмы и разнообразных аллергических состояний.

К такому выводу пришли исследователи из Эдинбургского университета, занявшиеся выяснением тонкостей взаимоотношений между разными видами глистов и зараженными ими людьми (а таких по всему миру сегодня насчитывается примерно два миллиарда человек). Несмотря на то что присутствие паразитов зачастую приводит к возникновению расстройств пищеварительной системы, дизентерии, замедлению физического развития зараженного и постоянному недоеданию, в некоторых случаях кишечные черви могут приносить и пользу, расплачиваясь, так сказать, за стол и ночлег. Тоже, впрочем, невольно.

Первые подозрения на этот счет появились у западных биологов еще в минувшем году по итогам исследования, проведенного на территории Габона. Тогда, как пишет журнал Nature, было обнаружено, что зараженные глистами дети демонстрируют пониженный уровень аллергических реакций. Автор исследования предположил, что этот неожиданный эффект как-то связан с усилением работы иммунной системы, пытающейся избавиться от агрессора и выделяющей повышенный объем T-клеток, регулирующих синтез иммуноглобулинов. Эти клетки не только заставляют B-клетки атаковать патогены, но и подавляют их ненужную активность, когда они пытаются атаковать безвредные вещества, вызывая аллергическую реакцию.

Аллергическое воспаление дыхательных путей (лиловый цвет) у зараженных паразитами мышей (внизу) было значительно меньше (фото с сайта www.jem.org)

И вот недавно британским ученым удалось найти этому предположению экспериментальное подтверждение. Аргументы в пользу этой гипотезы были найдены в ходе обследования нескольких лабораторных мышей, зараженных паразитом Heligmosomoides polygyrus — круглым червем из класса нематод, достигающим пяти миллиметров в длину. Черви этого вида обитают в кишечнике носителя, цепляясь к ворсинкам, которыми покрыт кишечник.

Предварительное обследование показало, что иммунная система зараженных мышей выделяет значительно больше регулирующих T-клеток. Когда часть T-клеток была изъята у зараженных мышей и введена в кровь здоровых грызунов, клетки немедленно мигрировали в легкие своих новых хозяев и подавили астматическую реакцию, возникающую при вдыхании пыли, в которой обитают микроскопические клещи — обычный источник аллергии как у людей, так и у животных.

Авторы исследования, опубликованного в издании The Journal of Experimental Medicine, надеются, что полученные ими результаты приведут к созданию новых видов противоаллергенных препаратов, позволяющих добиться схожего эффекта, но более гуманным способом, не требующим заражения астматиков глистами.

Художник С. Дергачев

Увы нам, представителям западной цивилизации XXI века! Мы совершенно расстроили свою иммунную систему. Нас изнуряют аллергические и аутоиммунные заболевания, например астма, от которой страдают сотни миллионов людей. Между тем в сельских районах развивающихся стран распространенность астмы, а также других аллергических и аутоиммунных заболеваний гораздо меньше. Не потому, что там воздух чище и население ведет совсем другой образ жизни, нежели в западных городах, нет. Всё дело в обилии гельминтов.

В последние два десятилетия получила развитие гигиеническая гипотеза, согласно которой разгулу аллергических и аутоиммунных заболеваний мы обязаны повышенным гигиеническим стандартам. Иммунные расстройства обычны там, где чисто, безмикробно и безгельминтно. Дети рождаются с недозрелой иммунной системой, ее созревание начинается лишь после рождения, когда слизистую оболочку дыхательной и пищеварительной систем заселяют микроорганизмы-комменсалы. И чем сложнее состав микробиоты, с которой человек сталкивается в детстве, тем меньше впоследствии риск развития аллергии. Полноценная защита организма может сформироваться лишь в присутствии патогенов, в том числе гельминтов. У детей, выросших на ферме в окружении домашних животных, в естественной среде, иммунитет крепче.

Гигиеническую гипотезу подтверждают данные, полученные в развивающихся странах, где гельминтами заражено большинство населения. Например, во Вьетнаме, Эквадоре и Занзибаре детей вылечивали от глистов, после чего у них существенно повышалась чувствительность кожи к аллергенам. Если они снова заражались гельминтами, чувствительность снижалась. В Уганде будущим матерям во время беременности давали антигельминтные препараты. Детская экзема (атопичекий дерматит) развивалась у их младенцев чаще, чем у тех, чьи матери получали плацебо.

Гигиеническую гипотезу проверяли и в лабораторных условиях на мышах. У животных вызывали астму, аллергию на арахис, колит и другие аутоиммунные заболевания. У тех мышей, которых предварительно заражали разными кишечными гельминтами, аллергические и аутоиммунные реакции были менее выражены, чем у незараженных животных. В общем, избавляясь от глистов, мы приобретаем иные проблемы.

Гельминтами инфицирована примерно треть человечества, а еще совсем недавно большинство людей было заражено каким-либо типом паразитических червей, как заражены ими сейчас млекопитающие в природе. Долгая совместная эволюция привела к тому, что иммунная система млекопитающих выработала способы защиты от гельминтов, а те научились этой защите противостоять. Причем делают они это виртуозно — так, чтобы не погибнув самим, не оставить и хозяина беззащитным перед оппортунистическими инфекциями, то есть теми, которые не вызывают заболевания у человека с нормальным иммунитетом. В результате большинство людей относительно безболезненно переносит присутствие паразита, и инфекция протекает практически бессимптомно. Только люди с ослабленным иммунитетом и очень большим поголовьем червей действительно страдают.

Основываясь на этих данных, исследователи начали работы по внедрению глистов в организм человека, чтобы проверить, нельзя ли с их помощью излечивать разные заболевания.

Давайте их проглотим

В 2010 году специалисты Ноттингемского университета пытались лечить астматиков и людей с пищевой аллергией, вводя им под кожу несколько личинок кишечного паразитического червя Necator americanus (анкилостомы). Явных терапевтических эффектов исследователи не обнаружили, но и негативных тоже. Ученые не исключают, что подобрали неверную дозу анкилостом.

В том же году специалисты Калифорнийского университета опубликовали свои наблюдения за одним пациентом с тяжелым язвенным колитом (Science Translational Medicine, 2010, 2, 60ra88, DOI: 10.1126/scitranslmed.3001500). Язвенный колит — одно из заболеваний, которое реже встречается в странах, пораженных гельминтозами. Колит не поддавался традиционному лечению, и больной, мужчина 35 лет, проглотил яйца кишечной нематоды Trichuris trichiura. Яйца выписали из Таиланда, пациент принял сначала 500 яиц, а три месяца спустя еще 1000. T. trichiura повреждает слизистую оболочку кишечника и может вызвать серьезное заболевание. Однако пациенту повезло, неудобств от паразита он не ощущал, а колит практически перестал его беспокоить, и колоноскопия подтвердила, что состояние слизистой кишечника улучшилось. При этом ободочная кишка человека была густо заселена червями (рис. 1). Спустя три года их численность сократилась и колит обострился. Тогда больной приял вторую порцию яиц, на сей раз 2000. Его состояние улучшилось в течение нескольких месяцев и не требовало другого лечения.

Хотя трудно сделать выводы на основании наблюдений за одним человеком, исследователи предположили, что улучшение связано с изменением баланса интерлейкинов, синтезируемых Т-клетками слизистой оболочки кишечника. При обострении колита они выделяют цитокин воспаления ИЛ-17, а ткань, инфицированная глистами, содержит множество Т-лимфоцитов, синтезирующих ИЛ-22, который участвует в заживлении слизистой оболочки. По мнению ученых, организм, пытаясь защититься от паразита и залечить нанесенный им урон, укрепляет стенку кишечника и ее слизистую, при этом проходят и симптомы колита. Колонизация гельминтами изменяет работу многих генов в его клетках, спектр и последствия этих изменений еще предстоит изучать.


Рис. 1. Чтобы вылечить язвенный колит, пациент проглотил яйца T. trichiura, и слизистая оболочка его кишечника кишит червями

Воспаление сопутствует многим заболеваниям, в том числе атеросклерозу, и в 2002 году специалисты Бангорского университета (Северный Уэльс) заразили мышей, склонных к развитию атеросклероза, паразитом Schistosoma mansoni. Шистосомы живут и размножаются в венозных сосудах, откуда их яйца проникают во многие ткани организма. Зараженным мышам давали жирную еду, провоцирующую образование атеросклеротических бляшек, но повреждения сосудов развивались у них в два раза реже, чем у контрольных животных, сидевших на той же диете, но не зараженных паразитами. Шистосомы влияют на липидный метаболизм хозяина, в том числе сокращают концентрацию холестерина в крови и противодействуют влиянию атерогенной диеты.

И еще один положительный результат, полученный на мышах. Нематода грызунов Heligmosomoides polygyrus, введенная мышам с аллергической астмой, ослабляет у них воспаление дыхательных путей.

Итак, гельминты влияют на работу иммунной системы и могут существенно облегчить состояние больного в случаях, когда традиционные средства не помогают. Список болезней, излечимых подобным способом, растет. Возможно, в него попадут даже такие бичи цивилизации, как ожирение и инсулиновая резистентность. Однако глистная инвазия сама по себе — источник воспаления, к тому же она порой протекает очень тяжело. И анкилостома, и T. trichiura патогенны для человека, так что идея использовать паразитов в лечебных целях может не найти понимания. Все-таки не для того мы боролись с глистами, чтобы специально ими заражаться. Неудивительно, что мысль исследователей обратилась к червям, для человека не опасным.

Яйцами этих червей (Trichuris suis ova — TSO) исследователи начали пользовать пациентов с болезнью Крона — хроническим воспалением желудочно-кишечного тракта, которое на Западе распространено гораздо шире, чем в развивающихся странах. Пациенты принимали по 2500 яиц каждые две недели. Спустя 12 недель улучшилось состояние 47% пациентов. В группе людей, принимавших плацебо, полегчало только 17%. Так что эффект от такой терапии есть, но довольно слабый.

По данным магнитно-резонансной томографии, терапия TSO помогает и больным рассеянным склерозом: количество повреждений снижается более чем в три раза, но почти восстанавливается спустя два месяца после окончания лечения.

Будучи энтузиастами терапии TSO, исследователи приводят историю мальчика, тяжело больного аутизмом. В 15 лет он стал принимать TSO и вылечился, точнее, он практически здоров, когда пьет препарат. Прерывать лечение, увы, нельзя — симптомы возвращаются. К моменту написания статьи он принимал TSO уже шесть лет, из них четыре года непрерывно, причем без вреда для здоровья. Заодно пациент исцелился от аллергии на орехи пекан. Случай впечатляет, однако он единственный, так что мы никому не советуем повторять этот трюк. Тем более что другим пациентам, которых авторы статьи пытались вылечить от аллергии на арахис и лесные орехи, препарат не помог. Так что эффективность TSO, откровенно говоря, под вопросом. Но сами исследователи упирают на безопасность лечения. Восемь приемов по 2500 яиц с трехнедельным интервалом вызывают лишь небольшую эозинофилию и мягкую реакцию желудочно-кишечного тракта. В организме человека черви не размножались, что проверено на сотнях пациентов. А на крайний случай существуют антигельминтные препараты, эффективные против T. suis, которые могут принимать даже дети. В общем, безвредность лекарства — великое его достоинство.

Организм реагирует на присутствие гельминтов, стараясь их погубить, а гельминты смягчают иммунный ответ хозяина. Ключевую роль в защите от гельминтов играют Т-лимфоциты Тх2, которые обеспечивают гуморальный иммунный ответ организма на паразитических червей.



Тх2 стимулируют секрецию IgE в В-лимфоцитах, а IgE активирует тучные клетки, которые привлекают эозинофилы, защищающие организм от глистной инвазии. Активированные эозинофилы изливают содержимое своих гранул на поверхность паразита. Эозинофилия и повышенный уровень IgE —характерные признаки заражения гельминтами. Но черви, проникая в организм, стимулируют синтез интерлейкина ИЛ-10 и трансформирующего фактора роста ТФРβ — цитокинов, которые активируют образование регуляторных Т-клеток (Трег). Задача Трег состоит в том, чтобы смягчать иммунный ответ, и они подавляют активность Тх2. Гельминты воздействуют и на врожденный иммунитет, изменяя активацию макрофагов. Классически активированный макрофаг выделяет цитокины воспаления, но под влиянием гельминтов образуются альтернативно активированные макрофаги, которые синтезируют противовоспалительные цитокины и подавляют активность всех Т-хелперов, в том числе и Тх2. Заглушив Тх2, гельминты получили возможность жить относительно спокойно. Но поскольку Тх2 играет ключевую роль и в развитии аллергических и аутоиммунных заболеваний, люди, зараженные глистами, этими недугами практически не страдают.

Ученые не теряют надежды использовать TSO для терапии пищевой аллергии и воспалительных заболеваний кишечника, особенно тех, которые пока не научились лечить. Причем клинические испытания они предлагали проводить на детях, поскольку дети сильнее взрослых страдают от пищевой аллергии, и, возможно, TSO подействуют на них более эффективно.

Вместо гельминта — маленькая молекула

Но обязательно ли глотать яйца глистов или вводить под кожу их личинки? Ведь ученым известны молекулы, с помощью которых паразиты модулируют иммунный ответ хозяина, и очень соблазнительно эти молекулы выделить и использовать в терапевтических целях отдельно от гельминта. Увы, сделать этого нельзя, потому что подавляющее большинство известных регуляторов — крупные белки, которые при введении в организм млекопитающего вызывают иммунный ответ. В качестве лекарства они не годятся, и надо искать другой выход. Это почти удалось специалистам Университета Глазго и Университета Стратклайд (он тоже в Глазго). (International Journal for Parasitology, 2014, 44, 669–674, DOI: 10.1016/j.ijpara.2014.05.001).

Объектом их исследования стала нематода Acanthocheilonema viteae, которая поражает грызунов и паразитирует в лимфатических сосудах и узлах, коже, подкожной клетчатке и различных полостях тела. Нематода секретирует гликопротеин ES-62, который оказывает несколько иммуномодулирующих эффектов, в том числе подавляет воспалительные и аллергические реакции и предотвращает развитие астмы у грызунов.

За развитие астмы отвечают клетки Тх2. Они активируют В-клетки, те в ответ синтезируют IgE, молекулы которого связываются с рецепторами тучных клеток FcεR, и тогда тучные клетки выделяют медиаторы воспаления. При астме количество тучных клеток в бронхах и легких возрастает, их медиаторы увеличивают проницаемость тканей и усиливают проявление клинических симптомов. Привлеченные медиаторами Тх2 и тучных клеток, в дыхательные пути проникают эозинофилы. Они выделяют белки, повреждающие эпителий дыхательных путей, в результате аллергены и воспалительные медиаторы проникают все глубже, достигают нервных окончаний и вызывают спазм бронхов.

Белок ES-62 содержит фосфорил-холиновые группы (ФХ), которые сами связываются с рецептором FcεR тучных клеток, не дают им реагировать с IgE и предотвращают таким образом выделение медиаторов воспаления. Молекулярный механизм этого процесса исследователям известен, но он довольно сложный, мы не будем его тут разбирать. Главное, что ES-62 одинаково действует на тучные клетки и грызунов, и человека. И еще: возникновение астмы зависит от соотношения разных типов Т-клеток, Тх1 и Тх2, болезнь развивается в случае преобладания Тх2. ES-62 изменяет соотношение Т-хелперов в пользу Тх1, что также смягчает течение астмы.

В общем, из ES-62 могло бы получиться превосходное лекарство, если бы не его внушительные размеры (около 240 кДа). Лекарственная молекула должна быть маленькой, и шотландские ученые синтезировали библиотеку небольших молекул, аналогичных по свойствам ES-62. Проведя предварительный скрининг in vitro, исследователи выбрали низкомолекулярные соединения, названные 11а и 12b (рис. 2), которые в пробирке подавляют активацию тучных клеток человека, используя те же молекулярные механизмы, что и ES-62. В экспериментах на мышах, у которых специально вызывали астму, эти соединения предотвращают воспаление дыхательных путей и проникновение эозинофилов в легкие.


Рис. 2. Белок ES-62 и его аналог 11а. Ме — метильная группа (–СН3)

Молекулы с ФХ, подобные ES-62, десятилетиями циркулируют в крови зараженных людей, не ослабляя их способность бороться с инфекцией. Они могут быть безопаснее для здоровья, чем иммунодепресанты, в том числе глюкокортикоиды. Их малые аналоги, 11а и 12b, представляют собой, таким образом, перспективный материал для создания нового лекарства от аллергических заболеваний.

Известно много других молекул, с помощью которых гельминты регулируют деятельность иммунной системы, однако лишь для ES-62 пока удалось подобрать мелкие аналоги. Такие молекулы легко синтезировать и модифицировать, так что у них большой потенциал. Исследования находятся на начальной стадии, однако полученные результаты внушают надежду.

Желающим прибегнуть к гельминтной терапии следует иметь в виду, что паразиты не только не лечат от всех болезней, но, напротив, некоторые притягивают. Так, гельминтные инфекции часто соседствуют с малярией, туберкулезом и СПИДом. А исследователи из университетов Пенсильвании, Парижа и Эдинбурга обнаружили, что гельминты ослабляют антивирусный иммунитет (Science, 2014, 345, 578–582, DOI: 10.1126/science.1256942). Ученые заразили мышей паразитом Trichinella spiralis, обитающим в тонком кишечнике, и мышиным норовирусом (MNV CW3), который поражает подвздошную кишку. Оказалось, что заражение гельминтами задерживает накопление Т-клеток, специфических к вирусу, и делает животных более восприимчивыми к вирусной инфекции. Более того, трихинеллы усиливают восприимчивость и к другому штамму вируса, который попал в легкие, то есть их влияние затрагивает даже отдаленные от кишечника органы. Повышение восприимчивости к вирусам вызывает не только трихинелла, но и другие гельминты, например H. polygyrus, еще одна мышиная кишечная нематода. Молекулярные механизмы этого эффекта исследователи выясняют.

А еще трихинеллы влияют на состав кишечной микрофлоры, в том числе увеличивают относительную численность лактобацилл и клостридий, а количество Turicibacteraceae сокращается.

Все эти обстоятельства существенно осложняют применение гельминтной терапии. Слишком много факторов приходится учитывать. И как бы ни хотелось нам быть ближе к природе и гельминтам, какие бы надежды мы на них ни возлагали, никаких лекарств на их основе пока не получено.

Вездесущий паразит

– Михаил Владимирович, ваше научное учреждение носит имя Константина Ивановича Скрябина. Мы сейчас находимся в его рабочем кабинете, это святая святых института. Расскажите, пожалуйста, какой вклад он внес в создание этого института.

Константин Иванович Скрябин создал несколько институтов, и наш в том числе. Он является основоположником школы гельминтологии и паразитологии в целом. В дореволюционное время гельминтологии как науки как таковой не было. Именно после революции, в советское время обратили внимание на проблемы паразитологии и паразитарных заболеваний. Это заслуга Константина Ивановича Скрябина – великого биолога, ученого, которого знают во всем мире. Его труды переведены на многие языки. Его авторитет в советское время был очень велик, и переоценить его вклад в нашу науку невозможно.

– Очень люблю это изречение. В нём весь Константин Иванович. Для человека, который не занимается изучением паразитологии, это звучит непонятно. Для нас же паразиты, паразитарные заболевания – это особый мир, который существует за счет других организмов. Например, для того чтобы взрослый паразит превратился в имаго, то есть в организм, который может воспроизводить яйца, он проходит несколько этапов с привлечением двух и более промежуточных хозяев: моллюсков, муравьев, рачков. Поедая этих промежуточных хозяев, животное или человек заражается тем или иным гельминтом, или паразитом.

– Но что же красивого в этой науке?

– Красиво это тем, насколько интересно создано, насколько разнообразно и изобретательно приспосабливаются паразиты к меняющимся условиям экологии, антропогенного воздействия. Несмотря на всю эту сложность, Константин Иванович и другие биологи смогли разгадать жизненный цикл многих паразитов. И мы продолжаем этим заниматься, отгадывая новые загадки. Вот в этом и красота.

– Для обывателя паразиты – это что-то негативное, то, с чем надо бороться. Это правильная точка зрения?

– Паразиты наносят колоссальный ущерб здоровью как животных, так и человека. Наш институт в основном занимается паразитозами животных, но и зоонозами. У нас есть целая лаборатория, которая непосредственно занимается заболеваниями, общими для животных и человека. Что касается сельскохозяйственного производства, это потеря продукции, затраты на лечебно-профилактические мероприятия, выбраковка животных.

– Где могут локализоваться паразиты?

– Где угодно: под кожей, в сердце, в легких, в печени, в кишечнике, даже в глазном яблоке. Также некоторые насекомые откладывают свои личинки под кожу животных и даже человека – так называемый подкожный овод, например. Локализуясь в тех или иных органах, они воздействуют как местно, так и на организм в целом. Это и интоксикация, и аллергические реакции, и другие заболевания, что нередко приводит к смерти.

– Михаил Владимирович, получается, что паразиты приносят исключительно вред. Можем ли мы сказать, что хорошо бы их всех уничтожить, и тогда мы заживём?

– Здесь я бы хотел вернуться к Константину Ивановичу Скрябину. У него была идея, которую он называл термином девастация. Он мечтал провести комплекс мероприятий, благодаря чему удалось бы освободить животных и промежуточных хозяев от паразитов, тем самым разорвав биологическую цепочку и уничтожив те или иные виды. Но, к сожалению, к полной девастации прийти невозможно. Паразиты – это такие организмы, которые приспосабливаются к любым изменениям. Даже разрабатывая химические препараты для их уничтожения, так называемые антигельминтики и антипаразитарные препараты, мы не можем одержать полной победы. Если их применять несколько лет подряд, то к ним вырабатывается устойчивость. Поэтому полностью уничтожить их невозможно. Конечно же, ряд паразитарных заболеваний смогли побороть. Но следует отметить, что, если не работать в этом направлении, такие паразиты могут возникнуть заново, потому что есть дикая природа, животные, которые являются переносчиками и резервуарами таких паразитов. Поэтому работа продолжается.

– Если ничего, кроме вреда, паразиты не приносят, для чего они нужны природе? Для чего она их создала?

Это вопрос философский. Точного ответа на него у меня нет. Хочу лишь отметить следующее. Если в дикой природе по каким-либо причинам погибают здоровые животные, то ученые, как правило, не находят у них паразитов. А вот если животное заболевает, то обязательно находятся какие-то паразиты в различных органах и тканях.

– У человека, наверное, аналогично.

– Если человек пренебрегает какими-то санитарными нормами или есть контакт с больными животными, то, конечно же, идет инвазия и у людей. Поэтому нужно беречь себя, чтобы иммунитет работал. Ослабленный организм более подвержен заболеваниям, чем здоровый.

– То есть мы приходим к тем же правилам здорового образа жизни и личной гигиены, важным как для профилактики COVID-19, так и других вирусных, бактериальных и паразитарных инфекций.

– Совершенно верно. И в этом очевидное сходство нынешней инфекции с паразитарными заболеваниями.

– Вековые традиции – это очень точное изречение. Когда Константин Иванович начинал заниматься гельминтологией, работая практикующим врачом после окончания ветеринарного института, он обратил внимание на паразитарные заболевания. И он понял, насколько гельминты, паразиты могут наносить серьезный вред как животным, так и человеку. Разгадав и расшифровав биологические циклы, он дал начало развитию этой науки. Вирусология, инфекционные заболевания, бактериальные инфекции, паразитарные заболевания и незаразные заболевания – это те направления, которые стали основой ветеринарной науки. Эти традиционные подходы у нас сохраняются и развиваются. У нас в Институте действует Центральный гельминтологический музей, есть коллекции, которые были собраны еще до революции. Когда Константин Иванович работал врачом, он всё это коллекционировал, а мы сохранили, понимая ценность этих экспонатов.

– Расскажите теперь про инновационные подходы.

– Время идет, подход к исследованиям меняется. Первое новое направление – это создание новых комплексных лекарственных препаратов для ветеринарного применения. Это антигельминтики, антипаразитарные препараты. Мы ведем поиск новых активных компонентов, которые отвечают таким критериям как безвредность для организма животных и человека, точечная, адресная доставка, воздействие непосредственно на паразита.

Следующее направление – это диагностика. Очень важно и в лечении, и в изучении – это правильный и своевременный диагноз. Новый подход – это разработка тест-систем. Такую возможность открывает иммуноферментный анализ, позволяющий на ранних стадиях поставить точный, четкий диагноз.

Очень перспективное направление – это создание биопрепаратов на основе антигенов паразитов. Особое направление – зоонозные заболевания, свойственные как человеку, так и животным. Благодаря биопрепаратам мы изучаем возможность выработки антител и получения вакцины.

– Вы их создаете?

Мы работаем над этим. Кроме этого, есть теория, что некоторые фрагменты гельминтов могут воздействовать на раковые клетки, останавливая их развитие. В настоящее время проводятся исследования влияния гельминтов различных классов и продуктов их метаболизма на митоз и проявление цитотоксического и антипролиферативного действия в отношении нормальных и патологических клеток млекопитающих в условиях in vitro и in vivo. Испытания проводятся на культурах опухолевых клеток: аденокарцинома молочной железы, карцинома легких, фибросаркома человека, мышиная меланома. Первичные результаты показали, что используемый экстракт Trichinella spiralis, всем известный возбудитель трихинеллеза, обладает выраженным цитотоксическим действием в двух сериях опытов на всех использованных моделях опухолевых клеток.

– Вот видите, оказывается, все-таки гельминты могут приносить какую-то пользу?

– Здесь нужно обратить внимание на то, что это не половозрелые, взрослые гельминты, а их фрагменты. Они, по всей видимости, могут останавливать развитие онкологического процесса. Тогда мы можем научиться использовать эти фрагменты для своей пользы.

– Михаил Владимирович, существует точка зрения, распространенная даже среди некоторых врачей, что найти паразитов в организме очень сложно. Поэтому нужно время от времени профилактически пропивать антипаразитарные препараты. Как вы к этому относитесь?

– Думаю, это совершенно правильно. Хотя лучше, конечно, не пить препараты, которые могут иметь нежелательные побочные эффекты, а регулярно проводить профилактические обработки домашних животных.

– Как часто?

– Раз в три месяца, для того чтобы обезопасить как животное, так и владельцев от распространения той или иной инвазии. Дело в том, что животные могут заразиться алиментарно, контактно и через укусы насекомых. Яйца паразитов могут занестись и с обувью, и с грязными руками. Они обладают высокой способностью прилипать к поверхностям. Поэтому мыть руки – это хорошо и правильно, но профилактические обработки – это тоже важно.

– А к людям это относится?

– К той категории, которые имеют наибольший риск заражения – это, например, контакт с бездомными или дикими животными. Если речь идет о людях, то такие препараты должен назначать врач.

– Михаил Владимирович, как вы относитесь к изречению, что человек – это паразит разумный?

– Какие планы у вас как у научного учреждения?

– Важная задача – привлечение молодых кадров. К нам есть большой интерес со стороны выпускников вузов. Сейчас к нам приходит молодёжь на работу младшими научными сотрудниками, поступают в аспирантуру. Мы смотрим на них с оптимизмом, потому что понимаем, насколько важна наша работа в области паразитологии. Наша задача – развить современные разработки, приумножить и поставить защиту, для того чтобы люди не сталкивались с серьезными заболеваниями. Страшно, когда молодые люди начинают страдать от таких заболеваний, как, например, эхинококкоз, токсокароз, дирофиляриоз или трихинеллез. Это очень серьезные заболевания, которое требует оперативного вмешательства, иногда приводят к самым плачевным результатам. Так быть не должно. Поэтому наша глобальная задача – победить эту угрозу.

– Причем, насколько я понимаю, необязательно иметь дома десять кошек, чтобы заболеть. Опасности такого рода таятся повсюду.

– Поражение человека может произойти где угодно. Не нужно забывать, что есть и кровопаразитарные заболевания, внутриклеточные паразиты, простейшие. Например, иксодовые клещи, которые очень активны весной и осенью, являются переносчиками крайне опасных заболеваний как для животных, так и для человека. Поэтому изучение данного направления очень важно. Во всем мире паразитология стремительно развивается. Я думаю, что мы не будем отставать, а, наоборот, будем идти вперед.


Обзор

коллаж автора статьи

Автор
Редакторы


Партнер номинации — компания SkyGen: передовой дистрибьютор продукции для life science на российском рынке.

Генеральный партнер конкурса — международная инновационная биотехнологическая компания BIOCAD.

Ученые-биологи давно отметили: паразитические создания коварно расчетливы и владеют искусством манипуляций , управляя поведением своих хозяев, а иногда заставляя изменять их облик. Для каждого паразита и паразитоида организм хозяина — непосредственная среда обитания, которую он может изменять, формировать и перестраивать так, чтобы пребывание в теле жертвы было максимально комфортным.

Эти враги всего живого способны диктовать хозяину свои правила: как взаимодействовать с окружающей средой, как себя вести — и даже какого пола быть! Доходит даже до превращения страдающего хозяина в зомби, всецело повинующегося своему кукловоду.

Многообразие паразитов не уступает числу их хозяев, ведь паразиты приспособились обживать организмы практически всех живых существ в мире, иногда прибегая к помощи тайных союзников.

Собственный боец осы для злодейских махинаций

Паразитоидная оса-браконида

Рисунок 1а. Паразитоидная оса-браконида Cotesia congregata.

Паразитоидная оса-браконида

Рисунок 1а. Паразитоидная оса-браконида Cotesia congregata.

Как и другие бракониды, C. congregata с помощью этих вирусных частиц активно подавляет иммунитет насекомого-жертвы [4]. Все полиднавирусы содержат гены, кодирующие тирозиновые протеинфосфатазы [5], активация которых гарантирует серьезные перебои в чувствительной иммунной системе гусеницы [2]. Эти ферменты препятствуют перестройке микрофиламентов — актиновых цитоскелетных нитей [6], — из-за чего возникают проблемы с цитоскелетом: циркулирующие иммунные клетки (гемоциты) гусеницы не смогут соединиться друг с другом и дать паразиту отпор, инкапсулируя его [4], [7].

Рогатый томатный червь

Рисунок 2а. Рогатый томатный червь Manduca quinquemaculata.

Табачный червь

Рисунок 2б. Табачный червь Manduca sexta. Взрослые самки C. congregata ищут на поверхности листьев своих будущих хозяев. Как только подходящее существо будет найдено, оса отложит в нем яйца. Спустя некоторое время личинки паразитоида выйдут наружу с плетеными белыми коконами, внутри которых браконида развивается во взрослое насекомое.

Личинки C. congregata

Рисунок 2в. Личинки C. congregata выходят из своего хозяина — табачного рогатого червя Manduca sexta — перед тем, как сплести белые коконы.

Такое нарушение помогает паразиту не попасться в ловушку, приготовленную иммунитетом жертвы. Вот так под защитой вирусов личинки наездника вылупляются из яиц в теле хозяина и развиваются, обходя сопротивление его иммунной системы.

Жизненный цикл паразитоидной осы

Рисунок 3. Жизненный цикл паразитоидной осы и полиднавирусов (PDV), паразитирующих на хозяине — рогатом черве.

Личинки наездника, как любые паразиты и паразитоиды, существуют в непрерывной конкуренции с хозяином за принадлежащие ему ресурсы и плоть. Впрочем, все, что использует хозяин для своего организма, с таким же успехом пригодится и паразиту для развития. Тем не менее, полностью лишить сил своего хозяина и погубить его жизненно необходимые функции означало бы смерть и для личинок. Гусеница еще должна потрудиться в поисках пропитания на благо паразиту внутри себя, поэтому оказывать воздействие на ее мозг было бы колоссальной ошибкой. Но паразит не был бы паразитом, если бы обошел стороной другие органы хозяина. Поэтому у ос-браконид все продумано: паразитоиды наносят свой удар на половые органы выбранной жертвы, и у насекомого-хозяина происходит атрофия тестикул [12].

Взрослая особь паразитоидной осы

Рисунок 4. Взрослая особь паразитоидной осы Zatypota sp. (слева) и личинка осы, прикрепившаяся к брюшку паука-тенетника (справа).

Структура паутины

Zatupota sp.

Рисунок 5б. Zatupota sp. убивает своего хозяина.

Воспользовавшись хозяином, паразитоид в конечном итоге убивает паука и съедает его. А затем заселяется в новое удобное пристанище, из которого ихневмотида выйдет уже взрослой особью и продолжит зомбировать новых пауков-тенетников [13], [15]. Таким образом, для собственной выгоды личинка осы манипулирует особым поведением пауков, которое у незараженных особей активируется только в определенный сезон [14].

В плане не должно быть просчетов!

После вылупления все осы живут на суше, однако многим паразитам необходимо попасть в водную среду. Взрослые особи паразитических нематод Gasteromermis sp. живут и откладывают яйца в проточных водах — ручьях [16]. Личинки нематоды используют в качестве хозяина обитающую неподалеку личинку поденки Baetis bicaudatus (рис. 6) [17]. Внутри хозяина паразиты растут вместе с ним, расходуя часть его пищи для собственного развития [17].

Превратившись в длиннокрылое взрослое насекомое, самец поденки покидает реку и летит на поиски самки [16]. Когда насекомые находят себе пару, они торопятся продолжить свой род. Все непаразитированные самцы после спаривания никогда больше не возвращаются в воду [16]: их жизненное предназначение исполнено, а сами они погибают где-нибудь в траве, вдали от воды. А самки летят вдоль ручья, чтобы найти хорошее место на каком-нибудь камне и отложить яйца, подергивая брюшком [16]. Однако если самка B. bicaudatus заражена нематодой, то уже сформировавшийся паразит прогрызает брюшко поденки, после чего уже сам отправляется на поиски своей пары [16].

Самец B. bicaudatus

Рисунок 6а. Самец B. bicaudatus.

Самка B. bicaudatus

Рисунок 6б. Самка B. bicaudatus.

Морфология зараженной и чистой особи B. bicaudatus

Рисунок 7. Морфология зараженной и чистой особи B. bicaudatus. Вид головы сверху и вид наружных половых органов снизу: непаразитированного самца (a), непаразитированной самки (б), паразитированной интерсексуальной взрослой особи (в).

Но что будет, если нематода паразитирует тело самца? Ей не очень хочется погибать вместе с ним, так и не добравшись до ручья. На этот счет у Gasteromermis sp. есть план-капкан: нематода изменит морфологические половые признаки самца, сделав его похожим на самку (рис. 7) [16]. В процессе созревания у зараженной мужской особи не формируются типичные для их пола специальные крючки на гениталиях и специфичные выпученные глаза, а потому внешне бывший самец будет неотличим от самки [16]. Такая интерсексуальная особь не произведет яйцеклеток и будет лишена внутренних репродуктивных органов, характерных для самок. Самое хитрое здесь то, что под гнетом нематоды самец не только будет выглядеть как самка, но и его половое поведение станет типичным для женской особи [16].

Инфицированный самец насекомого полетит к воде откладывать несуществующие яйца, а в это время Gasteromermis sp. по старой схеме прогрызет себе дорогу через его брюшко и вновь окажется в нужном биотопе, продолжив свой жизненный цикл [16]. Нематода способна управлять ситуацией, ведь она не может знать наверняка, какого пола окажется его хозяин. Это всегда лотерея, в которую паразит выигрывает при любых обстоятельствах.

Нетипичный паразит

Изобретательность, коварство и предприимчивость паразитов не знают границ. Если вы в этом до сих пор не убедились, то наверняка не знакомы с паразитическим рачком Cymothoa exigua (рис. 8).

Рыба-клоун

Рисунок 8а. Рыба-клоун Amphiprion polymnus. Если присмотреться внимательнее, можно заметить, что во рту у нее находится существо с черными глазками. Это и есть изопода — паразитический рачок Cymothoa exigua.

Читайте также: