Грибные споры нашли путь из легких в мозг через лимфоузлы

Вдыхание спор грибов Cryptococcus neoformans может вызвать смертельно опасный менингоэнцефалит. Как сообщается в статье в PLoS Pathogens, споры используют макрофаги хозяина, чтобы попасть из легких в головной мозг. Вдыхание другой жизненной формы C. neoformans, дрожжей, не приводит к менингоэнцефалиту, поскольку дрожжи не способны проникнуть в нужные клетки.

Криптококки (род Cryptococcus) — довольно близкие родственники съедобных шляпочных грибов, однако заметно отличаются от них жизненными формами. Их у криптококков две: дрожжи и споры. Криптококки (в частности, вид Cryptococcus neoformans) встречаются повсеместно — в пыли, грязи и птичьем помете. Они поражают многих животных, в том числе человека. Как правило, организм со здоровым иммунитетом легко справляется с этой грибной инфекцией, но бывают и исключения, когда даже внешне крепкие индивиды после вдыхания криптококков погибают от менингоэнцефалита — воспаления оболочек мозга и вещества самого органа. Какая форма чаще вызывает менингоэнцефалит, дрожжи или споры, и почему, выяснили исследователи из Висконсинского университета в Мадисоне под руководством Кристины Халл (Christina M. Hull).

Работу проводили на мышах линии C57Bl/6 — самцах и самках в возрасте от шести до 12 недель. В каждой экспериментальной группе было от трёх до 12 животных. Части грызунов вводили споры C. neoformans, части — дрожжевую форму гриба. Ввод осуществляли одним из трех способов: через ноздри (интраназально, имитируя вдыхание), в хвостовую вену (в кровь) и в трахею (чтобы понять, нет ли для гриба преимущества в интраназальном введении в дыхательные пути). Два раза в сутки состояние животных оценивали, и если они проявляли признаки болезни (взъерошенный мех, затрудненное передвижение, потеря более 20 процентов массы), их подвергали эвтаназии. За каждой группой мышей следили 100 дней или меньше, если они погибали раньше этого срока.

Оказалось, что после введения спор криптококка через ноздри в течение ста дней все грызуны умирают от менингоэнцефалита, но если таким же способом вводить дрожжи, все мыши выживают. При инфицировании через трахею картина аналогичная, а при инъекции клеток гриба в кровь к концу стодневного срока погибают и те, кто получил споры, и те, кому ввели дрожжи. Последнее неудивительно: кровь циркулирует по всему организму, криптококки в ней должны рано или поздно достигнуть мозговых оболочек, ведь в них тоже есть сосуды. Получается, что из легких в кровь выбираются споры, но не дрожжевые клетки. Один из возможных путей — переход в связанные с легкими лимфатические узлы. Эксперименты с введением через нос различных жизненных форм криптококков, экспрессирующих флуоресцентные белки GFP или mCherry (каждая линия вырабатывала какой-то один из них, притом в одном организме дрожжи по цвету всегда отличались от спор), подтвердили это. Из легких в ближайшие лимфоузлы попадали споры C. neoformans, но не дрожжи.

Миграцию в указанном направлении совершают клетки иммунной системы — альвеолярные макрофаги. Они поглощают чужеродные объекты путем фагоцитоза. Отдельная серия экспериментов, в которой макрофаги мышиных легких «кормили» клетками криптококков, показали, что те фагоцитируют только споры. Кроме того, ученые определили разновидность макрофагов, ответственных за перенос спор криптококка в лимфоузлы. Ими оказались CD11c+ клетки. Искусственное снижение их числа (сначала их делали особо восприимчивыми к дифтерийному токсину, потом вводили этот токсин в брюшную полость мышей, и CD11c+ макрофаги погибали) мешало спорам Cryptococcus neoformans попасть к мозговым оболочкам и вызвать менингоэнцефалит. Наконец, ученые определили, что смертельное заболевание могут спровоцировать и споры-потомки неопасных разновидностей дрожжей-криптококков. Это возможно благодаря «перетасовке» генов, которая происходит при образовании спор из дрожжевых клеток путем мейоза. Зная все это, говорят авторы статьи, будет проще разрабатывать методы борьбы с вызванным криптококками менингоэнцефалитом и определять риск развития этого заболевания у отдельных индивидов.

Если говорить не только о млекопитающих, а обо всех жертвах криптококков, то наличие легких не обязательное условие поражения мозга этими грибами. Криптококковый менингоэнцефалит можно вызвать и у рыб. В 2015 году весь процесс инфицирования сняли на видео у почти прозрачной рыбки данио-рерио (Danio rerio).

Светлана Ястребова