“We zijn al een tijdje geïnteresseerd in het romantische leven van de parasiet Cryptosporidium”, zegt Boris Striepen, een wetenschapper aan Penn’s School of Veterinary Medicine.
Cryptosporodium is een belangrijke oorzaak van diarree bij jonge kinderen over de hele wereld. De darmparasiet draagt bij aan kindersterfte en veroorzaakt ondervoeding en dwerggroei. Hoe een parasiet als deze zich voortplant en zijn levenscyclus voltooit, heeft een aanzienlijke impact op de gezondheid van kinderen.
“Het is het product van parasietenseks, dat is hier een infectieus agens, een spore, die wordt overgedragen door besmet water”, zegt Striepen. “Dus, als je het vermogen om seks te hebben verbreekt, zou je de cyclus van overdracht en infectie doorbreken.”
In een nieuw artikel in PLOS Biology betreden Striepen en collega’s in zijn laboratorium nieuwe wegen om te begrijpen hoe Cryptosporidium zich in een gastheer voortplant. Met behulp van een geavanceerde beeldvormingstechniek konden de wetenschappers de hele levenscyclus in het laboratorium observeren. Ze ontdekten dat de parasiet drie cycli van aseksuele replicatie voltooit en vervolgens direct overschakelt naar mannelijke en vrouwelijke seksuele vormen. Hun observaties weerleggen een tussenstadium dat in de jaren zeventig werd geïntroduceerd en sluiten goed aan bij de oorspronkelijke beschrijving van arts en parasitoloog Edward Tyzzer die deze ziekteverwekker meer dan een eeuw geleden ontdekte.
“Wat we hebben laten zien, is in tegenspraak met wat je tegenwoordig in de meeste leerboeken ziet, inclusief de beschrijving op de website van de Centers for Disease Control and Prevention”, zegt Striepen. “Het is echt een supereenvoudige levenscyclus die in drie dagen in een enkele gastheer wordt voltooid en slechts drie karakters heeft: aseksuele cellen, mannelijke cellen en vrouwelijke cellen.”
Andere parasieten, zoals de malariaparasiet Plasmodium, een “neef” van Cryptosporidium, hebben meer gecompliceerde en langere paden om een algemene vergelijkbare levenscyclus te volgen. Terwijl Crypto zijn levenscyclus in één gastheer voltooit, verplaatsen de meeste malariaparasieten zich tussen twee: een mug, waar de seksuele reproductie van de parasiet plaatsvindt, en een mens, waar de aseksuele reproductie plaatsvindt.
advertentie
“Cryptosporidium is een geweldig model om de ontwikkeling van parasieten te bestuderen; je kunt stappen zien die analoog zijn aan wat er gebeurt met de malariaparasiet, maar het is veel eenvoudiger omdat het allemaal in slechts drie dagen in één gastheer gebeurt, en we kunnen het observeren in eenvoudige celculturen, ‘ zegt Striepen.
In eerder werk aan Cryptosporidium hadden Striepen en collega’s ontdekt dat seksuele reproductie noodzakelijk leek om de parasiet van de ene gastheer te laten gaan om een andere te infecteren, maar ook om zichzelf in een gastheer te onderhouden tijdens chronische infectie. Het blokkeren van ontwikkelingsprogressie en parasitaire seks presenteert zichzelf dus als een strategie om infectie te genezen of te voorkomen.
Cryptosporidium is een minuscule eencellige parasiet die de cellen van de darm van zijn gastheren binnendringt en zich voortplant. Om een beter beeld te krijgen van wat er gebeurde, ontwikkelden de onderzoekers een microscopische beeldvormingstechniek met levende cellen om de voortgang van de parasiet gedurende meerdere dagen in celculturen te volgen. Met behulp van genetische manipulatie voegden ze een fluorescerend label toe aan de kern van elke parasiet, waardoor ze de replicatie van de parasiet in realtime konden observeren en de verschillende levenscyclusfasen konden onderscheiden.
Wat ze zagen waren de parasieten die ’tot drie tellen’, zegt Striepen. In plaats van te reageren op signalen uit de omgeving, volgden de parasieten een rigide ingebouwd plan. Na het infecteren van een kweek onderging de parasiet drie cycli van ongeslachtelijke voortplanting. Elke cyclus duurde ongeveer 12 uur, waarin de parasiet een thuis in de gastheercel vestigde en zichzelf repliceerde, wat resulteerde in acht nieuwe infectieuze parasieten. Die werden vervolgens vrijgegeven om omliggende gastheercellen te infecteren.
Na deze drie versterkingsgolven verandert hun lot abrupt en veranderen ze in mannelijke of vrouwelijke gameten, of geslachtscellen, in een proces dat ook ongeveer 12 uur duurde. Bij het volgen van individuele parasieten en hun nakomelingen vonden de onderzoekers geen bewijs voor een gespecialiseerde tussenvorm die door veel leerboeken wordt aangenomen en die directe ontwikkeling aantoont.
advertentie
Interessant genoeg leek de parasiet vooraf toegewijd aan hun toekomstige lot en droeg dat plan van de ene gastheercel naar de volgende op een manier die nog niet werd begrepen.
De onderzoekers waren geïntrigeerd om te zien dat mannetjes en vrouwtjes voortkomen uit de infectieuze vormen die vrijkomen uit dezelfde aseksuele parasieten. “Een van de echt interessante aspecten van seksuele identiteit hier is dat het niet wordt geërfd en vastgebonden in het genoom, maar veel vloeiender”, zegt Striepen. “Er is een aseksuele cel die zichzelf verdeelt in genetisch identieke klonen, en dan worden die klonen op de een of andere manier mannelijk of vrouwelijk tijdens de vlucht, wat resulteert in een dramatisch verschillende celvorm en gedrag.”
Toekomstig onderzoek zal zich richten op het moleculaire mechanisme van commitment om te begrijpen hoe deze levenscyclus is geprogrammeerd in de biologie van de parasiet. Het begrijpen van de levenscyclus van Cryptosporidium is van cruciaal belang bij het nadenken over hoe een vaccin of therapie voor de ziekte kan worden gemaakt, zegt Striepen.
“Hoe cellen beslissingen nemen en ontwikkelingsplannen uitvoeren, is een van de meest fundamentele vragen in de biologie. Cryptosporidium biedt een hanteerbaar systeem om dit mechanisme bij parasieten beter te begrijpen. Hopelijk kunnen we inzichten verkrijgen die bijdragen aan het begrip van cryptosporidiose en malaria en het voortouw nemen tot nieuwe dringend noodzakelijke interventies voor deze belangrijke ziekten.”
Boris Striepen is de Mark Whittier en Lila Griswold Allam hoogleraar microbiologie en immunologie aan de University of Pennsylvania School of Veterinary Medicine.
Striepen’s co-auteurs waren laboratoriumleden Elizabeth D. English, Amandine Guérin en Jayesh Tandel.
De studie werd ondersteund door subsidies van de National Institutes of Health aan Striepen en een postdoctorale beurs van de European Molecular Biology Organization aan Guérin.
lees het gehele artikel bij de bron
————————————————– ———————————–
samenvatting:
Onderzoekers hebben Cryptosporidium in realtime gevolgd en een nieuw paradigma gecreëerd voor hoe de wijdverspreide parasiet zich in een gastheer voortplant.
Datum van publicatie: 20 april 2022
Bron: Klimaat | Top milieunieuws — ScienceDaily
————————————————– ———————————–