Как гъбичката, причинител на микотичен менингит, успява да инфектира мозъка за броени дни

Гъбичката Cryptococcus neoformans, която се счита за една от основните причини за микотичен менингит, променя свойствата и размера си, щом проникне в човешкото тяло, за да инфектира по-лесно мозъка, разкриват учени от Университета на Юта.

Изследвания върху мишки показват, че гъбичките пътуват през цялото тяло, свиват се и придобиват характеристики, които ускоряват разпространението на инфекцията само в рамките на няколко дни.

Научното откритие, чиито резултати са публикувани наскоро в списание „Cell Host & Microbe“, може да помогне на учените да намерят нови начини за овладяване инфекцията с Cryptococcus neoformans и за предпазване от иначе пагубния ефект, който тя има върху човешкия организъм. C. Neoformans е гъбичката, която най-често води до микотичен менингит – рядко, но смъртоносно заболяване, съпроводено от смъртоносно подуване на мозъка при хора с отслабена имунна система.

„Клетките на Cryptococcus в белите дробове по принцип са с различен размер и изглеждат по различен начин. Затова бяхме шокирани да видим, че в мозъка те бяха абсолютно еднакви“, пояснява Джесика Браун, доцент по патология от Университета на Юта и един от авторите на проучването. „Очевидно имаше причина, поради която само тази популация от клетки успява да достигне чак до мозъка“, допълва още тя.

Приспособимост на гъбичките към различни среди

Интересът на доц. Браун към гъбичките се дължи на способността им да се развиват и оцеляват в различни хабитати. В дивата природа например организмите населяват изгнили дървета и птичи изпражнения.

Ако бъдат вдишани, те попадат в белите дробове, а след това и в кръвта, достигайки до мозъка и много други органи. Всеки орган има своя специфична микро среда, към която гъбичките трябва да се адаптират.

По-рано учени откриха, че в белите дробове гъбичките увеличават до 10 пъти размера си, което ги прави твърде големи, за да бъдат унищожени от имунната система. Сега става ясно, че те могат и да се смаляват, за да се приспособят към условията за живот в някои органи. Въпросът, който Браун си задава, е: „Дали свойството на тези организми да се смаляват драстично не им помага да оцелеят? Може би така по-лесно се размножават в мозъка например?

Най-малките гъбички избират да инфектират мозъка

Екипът й провежда своя експеримент върху лабораторни мишки, които заразява с различни по размер гъбички C. neoformans. Наблюденията му разкриват, че най-малките от тях избират да инфектират мозъка*. Те са не само миниатюрни, но и различни по своите характеристики. Тяхната повърхност е видоизменена и приспособена да достигне по-бързо и лесно до крайната си цел. Гените им също са различни.

Според доц. Браун малките гъбички, които самата тя нарича „семенца“, не са мини версии на по-големите, а са изцяло променени.

Ролята на фосфата

Експертите откриват специфично химично съединение – фосфат, което смятат, че предизвиква трансформациите. Фосфатът се отделя, когато тъканта започне да се уврежда вследствие на инфекцията. Това кара Браун да смята, че веществото се натрупва в белите дробове – мястото, от където започва пътят на гъбичките в човешкото тяло. Гъбичните клетки успяват да се конфигурират и да се превърнат в така наречените „семенца“, което ускорява протичането на инфекцията.

Екипът твърди, че свойството на Cryptococcus да се насочват конкретно към мозъка вероятно е свързано с изпражненията на птиците. Гъбичките живеят в тора от гълъби, който съдържа голямо количество фосфат. Доц. Браун допълва: „Вероятно патогенността на Cryptococcus neoformans е резултат от въздействието на някои фактори в околната среда, като изпражненията на гълъбите например. По някакъв, неясен засега начин те им помагат да развият способността си да инфектират бозайници.“

Учените предстои да намерят метод, чрез който да я потиснат, използвайки разрешени от Агенцията за контрол на храните и лекарствата в САЩ лекарства. В същото време търсят вече съществуващо химично вещество, което няма да позволява на гъбичките да се смаляват и съответно ще предпазва хората от развитието на микотичен менингит или ще подпомага лечението им. 

* Steven T. Denham, Brianna Brammer, Krystal Y. Chung, Morgan A. Wambaugh, Joseph M. Bednarek, Li Guo, Christian T. Moreau, Jessica C.S. Brown. A dissemination-prone morphotype enhances extrapulmonary organ entry by Cryptococcus neoformans. Cell Host & Microbe. 2022.