Forscher untersuchen den Lebenszyklus des Parasiten, der hinter der Chagas-Krankheit steckt

23. August 2023

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von Michael Miller, University of Cincinnati

Fast alles an den sogenannten Kusswanzen ist abstoßend, von der heimtückischen Art und Weise, wie sie Menschen nachts ins Gesicht beißen, um ihr Blut im Schlaf zu trinken, bis hin zur Art und Weise, wie sie Krankheiten über ihren Kot verbreiten.

Einige tragen einen Parasiten namens Trypanosoma cruzi in sich, der die Chagas-Krankheit verursacht, eine der häufigsten Ursachen für Behinderungen und vorzeitigen Tod in Amerika. Unbehandelt kann die Chagas-Krankheit schwere Herz- und Verdauungsprobleme verursachen. Es tritt bei Patienten in den Vereinigten Staaten immer häufiger auf.

Nun untersuchen Forscher der University of Cincinnati, was den Parasiten so widerstandsfähig macht.

UC-Forscher untersuchen den Signalweg, der den Parasiten zur Transformation und Fortpflanzung veranlasst. Sie verfolgen diesen Weg von Anfang an, wenn ein nicht infizierter Käfer den Parasiten durch den Biss eines infizierten Säugetierwirts aufnimmt, bis hin zu dem Zeitpunkt, an dem sich der Parasit im Darm des Insekts entwickelt und über den Kot des Käfers auf Menschen oder Tiere übertragen wird.

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift mBio veröffentlicht.

„Der beste Weg, die Krankheit zu behandeln, besteht darin, die Biologie des Parasiten zu verstehen, damit wir bessere Medikamente finden können, um den Parasiten abzutöten, bevor es für den Patienten zu spät ist“, sagte Noelia Lander, Assistenzprofessorin für Biowissenschaften am College of Arts und Arts der UC Wissenschaften.

In ihrem Labor für molekulare Parasitologie an der UC untersuchten Lander und ihr Forschungsteam die Art und Weise, wie T. cruzi in verschiedenen feindlichen Umgebungen überlebt. Für die Studie setzten sie Technologien wie das Gen-Editing-Tool CRISPR/Cas9, Immunfluoreszenzanalyse und Elektronenmikroskopie ein.

„Während seines Lebenszyklus ist der Parasit mit Veränderungen im Säuregehalt, der Temperatur, der Nährstoffverfügbarkeit und anderen Bedingungen konfrontiert. Er muss irgendwie überleben. Wir haben also untersucht, wie der Parasit diese Veränderungen der Mikroumgebung wahrnimmt und Reaktionen zur Transformation auslöst“, sagte Lander.

Forscher fanden heraus, dass bestimmte Proteine ​​in verschiedenen Entwicklungsstadien des Parasiten eine wichtige Rolle spielen. Zu ihren Funktionen gehört es, dem Parasiten dabei zu helfen, das Zellvolumen in der hyperosmotischen Umgebung des Insektenkots wiederherzustellen.

Sie entdeckten außerdem zwei Regionen innerhalb der Zelle, in denen ein wichtiges „Botenmolekül“ namens zyklisches Adenosinmonophosphat oder cAMP für die Lebenszyklusveränderungen des Parasiten als Reaktion auf Umweltstress verantwortlich ist.

„Die Idee besteht darin, die Biologie dieses Parasiten besser zu verstehen, um herauszufinden, welche Proteine ​​in der Zelle gute Ziele für eine medikamentöse Behandlung sind“, sagte sie. „Wenn wir die Transformation des Parasiten verhindern können, können wir ihn töten und auch die Übertragung von Krankheiten stoppen.“

Es stehe viel auf dem Spiel, sagte sie.

„Die Krankheit betrifft bis zu 8 Millionen Menschen in ländlichen Gebieten Lateinamerikas“, sagte Lander. „Man nennt es eine ‚stille Krankheit‘. Die meisten Menschen, die damit infiziert sind, wissen es nicht.“

Aber Jahre oder sogar Jahrzehnte später kann die Chagas-Krankheit zu schwächenden Herzerkrankungen führen, sagte Hauptautor und UC Research Associate Miguel Chiurillo.

„Es handelt sich um eine chronische Krankheit, von der vor allem arme Menschen in diesen Ländern betroffen sind, die keinen Zugang zu Behandlung haben“, sagte Chiurillo.

Kissing Bugs kommen häufig in älteren oder schlecht gebauten Häusern vor. Manchmal leben sie in Strohdächern.

„Unsere Forschung versucht hauptsächlich, neue Angriffspunkte für Medikamente im Parasiten zu entdecken und sie zu validieren, um alternative Strategien zur Bekämpfung der Krankheit zu entwickeln“, sagte Chiurillo.

Co-Autor und Doktorand Joshua Carlson sagte, zu wenige Menschen in den Vereinigten Staaten wüssten von der Chagas-Krankheit.

„Viele Leute haben noch nie davon gehört“, sagte Carlson. „Aber Hunderttausende Menschen in den Vereinigten Staaten leiden daran. Daher ist es wichtig, sich darüber zu informieren, was die Krankheit ist und wie sie übertragen werden kann, insbesondere wenn Sie planen, in Länder zu reisen, in denen sie endemisch ist.“

Die Forscherin Mayara Bertolini von der University of Georgia und die UC-Absolventin Aqsa Raja trugen ebenfalls zu der Studie bei.

Mehr Informationen: Miguel A. Chiurillo et al., Duale Lokalisierung von Adenylatzyklasen vom Rezeptortyp und cAMP-Antwortprotein 3 enthüllt das Vorhandensein von zwei mutmaßlichen Signalmikrodomänen in Trypanosoma cruzi, mBio (2023). DOI: 10.1128/mbio.01064-23

Zeitschrifteninformationen:mBio

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