Perlindungan dalam-luar dari cacing parasit terhadap pertahanan inang – Sains Terkini

Sebuah tim ahli biologi perkembangan di Institut Penelitian Morgridge telah menemukan cara di mana schistosom, cacing parasit yang menginfeksi lebih dari 200 juta orang di daerah beriklim tropis, mampu mengalahkan sistem kekebalan inang.

Rekan pascadoktoral Morgridge Jayhun Lee dan rekannya melaporkan dalam edisi 27 Juli hari ini Prosiding Akademi Sains Nasional (PNAS) bahwa kelenjar kerongkongan parasit, suatu alat pelengkap saluran pencernaan, memediasi mekanisme penghindaran kekebalan yang penting untuk kelangsungan hidup inang.

Schistosomiasis, penyakit tropis terabaikan yang disebabkan oleh infeksi schistosome, tetap menjadi salah satu penyakit parasit utama yang menyerang negara-negara berkembang, menurut Organisasi Kesehatan Dunia. Ini sangat berdampak pada anak-anak, mengakibatkan anemia, terhambatnya pertumbuhan, dan gangguan belajar. Meskipun dampaknya sangat besar pada kesehatan manusia dan kerugian sosial ekonomi yang dihasilkan, tetap merupakan penyakit yang tidak diketahui dan diabaikan.

Schistosom memiliki siklus hidup yang kompleks, yang dimulai pada air tawar yang terkontaminasi dengan kotoran manusia. Parasit menetas dari telur yang dilepaskan melalui kotoran manusia dan menginfeksi spesies siput tertentu. Di siput, parasit menghasilkan sejumlah besar keturunan larva, yang disebut serkaria. Setelah dilepaskan dari siput, larva yang berenang cepat dan berekor garpu ini menggali melalui kulit manusia dan menyebabkan infeksi.

Setelah menembus kulit inang, parasit bermigrasi ke pembuluh darah dan menemukan jalan mereka ke pembuluh darah yang memasok hati. Di sini, mereka berpasangan dengan jodoh dan tumbuh menjadi dewasa, hidup selama lebih dari satu dekade sambil melepaskan ratusan telur setiap hari. Banyak dari telur ini yang bersarang di organ tubuh inang, seperti hati, yang mengakibatkan kerusakan jaringan kronis.

Saat ini, hanya satu obat, praziquantel, digunakan untuk melawan schistosomiasis, tetapi hanya bekerja pada cacing dewasa, tidak melindungi dari infeksi ulang, dan beberapa strain telah mengembangkan resistensi terhadap obat tersebut. Dengan demikian, sangat penting untuk menyusun strategi baru untuk menargetkan parasit ini.


"Satu pertanyaan besar yang kami minati adalah bagaimana parasit ini dapat berkembang selama puluhan tahun dalam aliran darah, sambil menghindari sistem kekebalan tubuh inang," kata Lee.

Lee bekerja di laboratorium Phillip Newmark, seorang penyelidik Morgridge, Profesor Biologi Integratif di University of Wisconsin-Madison dan penyelidik Howard Hughes Medical Institute (HHMI). Laboratorium Newmark terutama telah mempelajari planarians, cacing pipih dengan kapasitas regenerasi yang hampir tak terbatas. Sekitar 10 tahun yang lalu, laboratorium mulai menerapkan pengetahuan mereka tentang biologi planaria untuk memahami sepupu parasit planarian, schistosome. Dengan memahami bagaimana schistosom berkembang di dalam inang, lab berharap menemukan cara baru untuk memerangi penyakit ini.

Dalam studi baru, tim menyelidiki beberapa sel induk yang diwarisi dari tahap larva parasit. Sel induk dalam parasit diperlukan untuk kelangsungan hidup dan reproduksi mereka, tetapi peran mereka selama tahap awal di dalam inang mamalia belum jelas. Mereka menemukan bahwa sel-sel induk menghasilkan kelenjar khusus yang berhubungan dengan saluran pencernaan parasit yang disebut kelenjar kerongkongan – beberapa minggu sebelum hewan mulai memakan darah.

Mengapa sel-sel induk perlu membuat kelenjar ini begitu dini?

Mencurigai bahwa kelenjar kerongkongan mungkin penting untuk kelangsungan hidup parasit, tim mengganggu gen yang penting untuk membuat kelenjar kerongkongan dan membiakkan parasit dalam piring. Meskipun sekarang kekurangan kelenjar esofagus, viabilitas dan perilaku parasit tidak terpengaruh ketika dikultur di luar inang.

"Saya pikir ini biasanya di mana Anda akan mempertimbangkan untuk menghentikan proyek," kata Lee, karena kelenjar kerongkongan tampaknya tidak memiliki fungsi dalam parasit yang dikultur in vitro.

Namun, karena kondisi kultur saat ini tidak sepenuhnya mencerminkan lingkungan in vivo pembuluh darah inang (seperti kurangnya sel imun inang dan aliran darah), tim memutuskan untuk mengambil proyek lebih lanjut dengan memeriksa fungsi kelenjar ketika parasit hidup di dalam host mamalia.

Eksperimen selanjutnya dimungkinkan oleh teknik yang dipelopori oleh Donato Cioli pada tahun 1970-an di mana schistosom ditransplantasikan ke dalam pembuluh darah mesenterika inang hewan pengerat.


"Eksperimen yang secara teknis menantang ini adalah satu-satunya cara untuk memasukkan schistosom dewasa yang dimanipulasi secara eksperimental kembali ke inang mamalia, karena hanya tahap larva parasit yang mampu menembus kulit inang," kata spesialis penelitian HHMI, Tracy Chong, yang melakukan transplantasi bedah. .

Parasit Chong yang ditransplantasikan tidak memiliki kelenjar kerongkongan menjadi tikus. Berbeda dengan parasit yang dibiakkan dalam cawan, kekurangan kelenjar esofagus menyebabkan kematian pada inang mamalia.

"Berdasarkan petunjuk dari studi sebelumnya, kami berhipotesis bahwa kelenjar esofagus parasit bertindak sebagai penghalang untuk mencegah sel-sel kekebalan tubuh inang dari infiltrasi parasit," kata Lee.

Untuk menguji gagasan ini, tim yang ditransplantasikan parasit yang tidak memiliki kelenjar kerongkongan ke tikus immunocompromised. Parasit yang kekurangan kelenjar mampu bertahan hidup pada tikus yang dikompromikan dengan sistem imun, seperti yang mereka lakukan pada cawan kultur. Eksperimen lanjutan di mana parasit diberi makan sel imun neon menunjukkan bahwa parasit kekurangan kelenjar tidak dapat menghancurkan sel kekebalan sebelum mereka memasuki usus parasit.

"Hasil kami menunjukkan bahwa kelenjar kerongkongan adalah penghalang penting yang perlu ada sebelum parasit ini mulai memberi makan dan menelan sel-sel kekebalan," tambah Lee. "Kami berharap penelitian ini akan mengarah pada target baru untuk memerangi parasit ini."

Lee mengatakan bab selanjutnya dalam pekerjaan yang sedang berlangsung ini adalah menentukan ratusan protein berbeda yang membentuk kelenjar kerongkongan.

"Ketika kita mengkarakterisasi protein ini, kita mungkin dapat menemukan cara untuk memblokir atau menonaktifkan fungsinya, yang kemudian akan memungkinkan sel-sel kekebalan untuk masuk ke dalam parasit dan membunuh mereka," katanya.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.