Самки малярийных комаров комплекса видов Anopheles gambiae становятся более восприимчивыми к заражению малярийным плазмодием после спаривания, сообщается в PLOS Pathogens. У не спаривавшихся самок риск инфицирования существенно ниже. Таким образом, найден новый путь влияния самцов комаров на распространение малярии.
Малярия — частое заболевание человека. Его симптомы — периодические приступы лихорадки, головная боль, анемия, дыхательная недостаточность и ряд других. У людей с ослабленным иммунитетом, пожилых и детей заболевание чаще принимает тяжелую форму и приводит к смерти. По данным ВОЗ, за 2017 год малярией заболело 217 миллионов человек, а умерло от нее за тот же период 435 тысяч инфицированных.
Заболевание вызывается простейшими нескольких видов, чаще всего малярийными плазмодиями Plasmodium falciparum и Plasmodium vivax. Они проникают в клетки крови и там раз в несколько часов размножаются бесполым путем. Из-за быстрого роста их численности эритроциты разрывает, и в этот момент наиболее сильно проявляются симптомы болезни.
В кровь человека плазмодии попадают со слюной комаров из рода Anopheles, в первую очередь — Anopheles gambiae (это целый комплекс видов). Один из этапов развития малярийных плазмодиев проходит в средней кишке насекомого. Кусают человека только самки анофелесов: они пьют кровь в основном чтобы дать пищу своему потомству. В свою очередь, комар может заразиться только если укусит больного малярией. Таким образом, роль укусов в передаче инфекции очевидна. Менее очевидно, оказывает ли какое-то влияние на распространении малярии размножение самих комаров.
Прояснить этот вопрос взялись сотрудники Имперского колледжа Лондона и Института Сэнгера во главе с Марой Лявничак (Mara Lawniczak). Они измерили уровни экспрессии различных генов в клетках эпителия средней кишки у самок Anopheles coluzzii (один из видов комплекса Anopheles gambiae). Насекомых разделили на две группы: одни самки никогда не контактировали с самцами, а другие к моменту анализа активности генов уже участвовали в спариваниях.
Всем самкам после выхода из куколки давали доступ к крови с малярийными плазмодиями в ней. Через 10 дней после этого исследователи отмечали, сколько ооцист (это одна из стадий развития возбудителя малярии) оказалось в эпителии средней кишки конкретной самки. За три дня до подсчета ооцист у части самок из каждой группы секвенированием РНК определяли активность различных генов в тех же клетках.
У спаривавшихся самок в тканях средней кишки нашли больше ооцист Plasmodium falciparum, чем у тех насекомых, которые не имели доступа к самцам. Экспрессия генов там также была изменена по сравнению с контролем. Изменения напоминали таковые при воздействии на насекомое гормоном 20-гидроксиэкдизоном. Известно, что его уровень у комаров растет после употребления крови и спаривания. В последнем случае это происходит потому, что самец оставляет в половых путях самки специальную пробку с высоким содержанием этого гормона.
Поэтому ученые провели еще одну серию экспериментов, в которой самкам не давали спариваться, а вместо этого половине из них вводили 20-гидроксиэкдизон. Эта процедура меняла у комаров экспрессию почти всех тех же генов, что и контакт с самцом, притом у 96 процентов этих генов — сходным образом. Особи, которые получили порцию гормона, также несли в средней кишке больше малярийных плазмодиев, чем насекомые, которым давали зараженную кровь, но не вводили экдизон. Из этого исследователи заключили, что влияние спаривания на восприимчивость к возбудителям малярии во многом обусловлено 20-гидроксиэкдизоном.
Описанные эксперименты выявили новый путь влияния самцов малярийных комаров на распространение болезни. В данном случае это скорее хорошо, поскольку существует целый ряд стратегий борьбы с этими насекомыми, которые затрагивают именно самцов. Раньше считалось, что это уменьшит только общее количество насекомых-переносчиков, но теперь стало понятно, что отсутствие самцов может также снизить среднюю численность малярийных плазмодиев в организме самок.
Чаще всего борьба с малярией — это борьба с переносчиками возбудителей заболевания, а не с самими плазмодиями. Это верно и для ряда других заболеваний. Так, тигровых комаров Aedes aegyptii, которые переносят вирус Зика и лихорадку денге, предложили «стерилизовать» с помощью бактерии вольбахии. Кстати, тигровые комары, как и анофелесы, с меньшей вероятностью заражаются соответствующими паразитами, если не спариваются.
Светлана Ястребова