Globule roşiiProteinele împiedică microcirculația globulelor roşii infectate de malarie. Când parazitul responsabil de malarie infectează globulele roşii, acesta declanşează o remodelare a celulelor gazdă ce durează 48 de ore.

 

 

 

 

 

În timpul primelor 24 de ore din acest ciclu, o proteină numită RESA face primul pas al reînnoirii consolidând rigiditatea membranei celulare.

Rigiditatea consolidată afectează abilitatea globulelor roşii de a traversa canalul sangvin, în special la temperaturi ridicate, conform unui nou studiu realizat de cercetători la MIT, Institutul Pasteur şi The Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST).

Acest lucru arată faptul că oamenii de ştiinţă au identificat rolul specific al proteinei RESA în ajustarea circulaţiei sângelui într-un mediu care imită condiţiile fizice şi poate ajuta cercetatorii să determine noi strategii în combaterea malariei, care infectează de la 300 până la 500 de milioane de oameni în fiecare an.

 




Studiul-coordonat de Ming Dao de la MIT, cercetător principal în Departamentul de Materiale Ştiinţă şi Inginerie (DMSE), Monica Diez Silva, o cercetătoare în DMSE  şi YongKeun Park, profesor de fizică asistent la KAIST- apare pe 30 august în Scientific Reports, un jurnal online despre mediu. Alţi autori ai MIT sunt Subra Suresh, fostul decan al facultăţii MIT de Inginerie şi Vannevar Bush, profesor de inginerie care este pe picior de plecare de la MIT fiind director la Fundaţia Naţională de Ştiinţă, Jongzoon Han, un profesor asociat în  Departamentul de  Inginerie Electrică şi Ştiinţă computerizată(EECS), Sha Huang, o absolventă a EECS, doctorandul Hansen Bowş şi Michael Feld, profesor de fizică.

Acest document este punctul culminant al colaborării dintre MIT şi Institutul Pasteur începute în 2004 când Suresh a luat o pauză în Paris. Noile rezultate despre micro-circulația dinamică au o mare importanţă asupra extinderii cercetărilor statice realizate de laboratorul Suresh lab și de echipa lui Pasteur publicate în 2007, în care ei au descoperit că RESA face membrana globulelor roşii mai rigidă decât la o globulă roşie sănătoasă legându-se de schelele interne ale celulei, numit citoschelet.

Invazia parazită

Când o muscă poartă virusul malariei, Plasmodium falciparum, înţeapă un om, virusul invadează ficatul, unde se divide pentru a produce zeci de mii de merozoite - forma care poate infecta globulele roşii. După câteva zile şi săptămâni, aceste merozoite sunt eliberate în fluxul sangvin. În următorul stadiu al infecţiei, merozoitele aduc reziduuri în globulele roşii pentru 48 de ore, producând mai multe copii ale lor. Proteina RESA îşi face simţită prezenţa numai în primele 24 de ore, care este cunoscută şi ca “etapa inelului”  datorită formei rotunde ale merozitelor. În acest stadiu, RESA aproape fără ajutor modifică proprietăţile mecanice ale membranei globulelor roşii, spune Dao.

Pentru noul studiu, cercetătorii au creat un sistem microfluid la MIT care le-a permis să studieze cum RESA influenţează glubulele infectate de malarie în timp ce circulă. Cum glubulele înoată prin canalele microfluide, ele se ciocnesc de deschideri înguste care au cam aceeaşi lăţime ca cel mai mic capilar (cam 3 micrometri, sau cam 4 procente din grosimea unui fir de păr uman). Echipa a descoperit că globulele infectate cu malaria trec prin aceste canale mult mai greu decât globulele sănătoase, datorită creşterii rigidităţii celulelor cauzată de proteina RESA. Cercetătorii au studiat şi globulele roşii  plutind printr-un sistem filtrate cu microsfere (microbeads) creat de Institutul Pasteur. 

Acest sistem, care constă în mici sfere împachetate dens, imită structura splinei umane, care filtrează sânge şi elimină celule moarte. În timp ce RESA a făcut celulele mai rigide, ele au rămas totuşi capabile să treacă prin sistemul de microbeads, sugerând faptul că ele ar putea trece prin splină nedetectate. În stadiul inelului majoritatea globulelor infectate pot trece, producând noi paraziţi, spune Diey Silva.

Cercetătorii au aflat, de asemenea, ca efectul RESA asupra membranei rigide şi deformabilităţii este consolidată de creşterea temperaturii: la aceste temperaturi înalte, RESA  stabilizează membrane globulei astfel încât aceasta nu se v-a dezintegra.  Acest lucru este avantajos pentru parazit pentru că ajută celula să rămână intactă până la finalul celor 48 de ore, lăsând-o să se multiplice.

 

Oprind ciclul...

În timpul următoarelor 24 de ore ale infecției globulelor roşii, când RESA nu se mai manifestă, parazitul începe să producă alte proteine care fac globulele şi mai rigide. Ele, de asemenea, agită proteinele care se formează grupuri şi se lipesc de peretele venelor. La sfârşitul ciclului de 48 de ore, celulele roşii infectate se sparg şi elimină noi copii ale parazitului, care au ca ţintă noi celule şi ciclul se repetă. Pentru că sunt  foarte lipicioase, globulele roşii infectate nu pot atinge splina în acest stadiu, deci nu este nici o şansă să fie filtrate în afară.

Noile descoperiri sugerează faptul că ar fi benefic să se caute medicamente care să accentueze RESA în prima jumătate a ciclului, când celulele sunt încă capabile să intre în splină, spun cercetătorii. Apoi, pentru că globulele vor fi mult mai rigide decât în mod normal, splina ar putea fi capabilă să acapareze mai multe. Cercetătorii studiază acum cum interacţionează splina cu globulele infectate de malarie. Noul sistem microfluid folosit pentru a imita micro-circulaţia într-o venă mică este studiat mai departe ca fiind un obiect pentru a detecta malaria şi alte boli.


 

Traducere după protein-impedes-microcirculation-malaria-infected-red de către Diana Ciubotaru