Der Befund widerspricht dem Lehrbuchverständnis einer Leishmaniose-Infektion

Die Organismen, die viszerale Leishmaniose verursachen, eine potenziell tödliche Version der parasitären Krankheit, die am häufigsten die Haut befällt und entstellende Krankheiten verursacht, scheinen über eine Geheimwaffe zu verfügen, wie neue Forschungsergebnisse zeigen: Sie können nichtimmune Zellen infizieren und in diesen ungewöhnlichen Umgebungen überleben .

Forscher fanden die Parasiten Leishmania donovani in blutverwandten Stammzellen im Knochenmark chronisch infizierter Mäuse – Vorläuferzellen, die alle Arten von Zellen im blutbildenden System regenerieren können. Der Befund könnte erklären, warum manche Menschen, die eine viszerale Leishmaniose entwickeln, die unbehandelt tödlich verläuft, oft auch an Bluterkrankungen wie Anämie leiden.

Die Identifizierung dieser Zellen und anderer unerwarteter Orte, an denen diese Parasiten leben, verbessert das Verständnis der Wissenschaftler über die Krankheit und könnte zu neuen Behandlungsmöglichkeiten führen, sagte der leitende Studienautor Abhay Satoskar, Professor für Pathologie am Ohio State University College of Medicine.

„Die Behandlung eines Patienten mit Leishmanien-Medikamenten beseitigt nie alle Parasiten aus dem Körper – sie bleiben für den Rest des Lebens eines Patienten bestehen“, sagte Satoskar. „Vielleicht sind es diese ungewöhnlichen Zellen, die dafür verantwortlich sind, diese Parasiten in geringer Zahl zu beherbergen. Einige Medikamente erreichen diese Zellen möglicherweise nicht richtig oder sind bei diesen Parasiten möglicherweise nicht wirksam, und möglicherweise unterscheiden sich die Parasiten in dieser Art von Zellen von Parasiten im Immunsystem.“ Zellen, weil sie sich anpassen können. Es wäre wichtig, diese versteckten Parasiten zu beseitigen, wenn wir die Übertragung der Krankheit stoppen wollen.

„Es verändert die Art und Weise, wie wir über diesen Parasiten denken: Wenn ungewöhnliche Zellen infiziert werden, welche Rolle spielen die Zellen dann? Was machen die Parasiten dort? Wie konnten sie der medikamentösen Behandlung entgehen? Unterscheiden sie sich von Parasiten in anderen Zellen? dasselbe? Es gibt viele Fragen.

Die Forschung wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Zellberichte.

Kutane Leishmaniose ist eine entstellende Hautkrankheit, die durch Leishmania-Hauptparasiten verursacht wird und jährlich bis zu 1,2 Millionen Menschen in den Tropen betrifft, während L. donovani-Parasiten die seltenere viszerale Leishmaniose verursachen, die innere Organe befällt und schätzungsweise 100.000 Menschen pro Jahr betrifft. Wissenschaftler haben vermutet, dass L. donovani möglicherweise von ihren Immunzellwirten abweicht, weil sie im Körper verweilen. Diese Vermutungen lassen sich jedoch mit den meisten konventionellen Technologien nur schwer bestätigen, da die Anzahl der infizierten Zellen gering ist.

Satoskar und Kollegen nutzten die Einzelzell-RNA-Sequenzierung bei ihrer Suche nach Parasiten in Milz- und Knochenmarkszellen chronisch infizierter Mäuse. Die Technik ermöglichte es dem Team, einzelne Zelltypen anhand der Tausenden von Genen zu identifizieren, die von Zellen exprimiert werden und als Signatur jedes Zelltyps fungieren. Gleichzeitig identifizierten die Forscher anhand des Vorhandenseins oder Fehlens von Genen, die bekanntermaßen von diesen Organismen exprimiert werden, welche Zelltypen von L. donovani-Parasiten infiziert waren und welche nicht.

In der Milz handelte es sich bei den meisten der entdeckten infizierten Zellen um Zellen der vordersten Reihe des Immunsystems – Makrophagen und Monozyten – sogenannte Phagozyten, deren Aufgabe es ist, eindringende Organismen zu verschlingen.

„In Lehrbüchern heißt es, Leishmanien seien Parasiten von Immunzellen, hauptsächlich Phagozyten, die diese Zellen kapern und dort leben. Das haben wir seit vielen Jahren gelernt“, sagte Satoksar, ebenfalls Professor für Mikrobiologie an der Ohio State. „Obwohl das das Dogma war, scheint es bei einer chronischen Infektion so zu sein, dass sie auch andere Zelltypen infizieren.“

Die Studie zeigte, dass diese infektiösen Organismen nicht nur auf phagozytische Zellen in beiden Organen beschränkt waren – im Knochenmark waren die blutbezogenen (hämatopoetischen) Stammzellen die hauptsächlich parasitierten Zellen, ein überraschender Befund, der durch eine separate Einzelzelle bestätigt wurde Analyse. Die Tatsache, dass ihre äußeren Oberflächen einige der gleichen Rezeptoren aufweisen wie typische Ziele von Immunzellen, deutet darauf hin, warum und wie sie die Parasiten beherbergen, sagte Satoskar.

Zu den anderen Zelltypen in beiden Organen, deren Genexpressionssignatur darauf hindeutete, dass sie L. donovani-Parasiten enthielten, gehörten weiße Blutkörperchen, die das Immunsystem unterstützen – aber keine infektiösen Organismen verschlingen – und Zellen, die für die Produktion von Blutplättchen verantwortlich sind.

„Das Finden von Leishmania-Genen, die mit anderen Zellsignaturen verknüpft sind, gibt uns Hinweise darauf, nach welchen Zellen wir in Folgeprotokollen als nächstes suchen müssen“, sagte Satoskar.

Diese Arbeit hat das Potenzial für eine schnelle Übertragung auf menschliche Gewebetests in einigen tropischen Regionen, wo die Entnahme von Milz- und Knochenmarksproben mittels Nadelaspiration ein Routineverfahren für Menschen mit einem Risiko für Leishmaniose ist. Mithilfe solcher Proben könnte festgestellt werden, ob auch beim Menschen nicht-immune Zellen von Parasiten besetzt sind.

„Das sind Organe, in denen diese Parasiten noch viele, viele Jahre nach der Heilung einer Infektion bestehen bleiben und eine Person, deren Immunsystem geschwächt ist, erneut eine Krankheit entwickeln kann“, sagte Satoskar. „Mit unseren Tierdaten und dem, was wir in menschlichen Proben finden, hoffen wir, die Signalwege zu verstehen, die Parasiten beim Überleben helfen, und dieses Wissen zu nutzen, um neue Therapien zu entwickeln, die auf diese Signalwege abzielen.“

Zu den Co-Autoren gehören Konstantinos Karagiannis, Sreenivas Gannavaram, Thalia Pacheco-Fernandez, Parna Bhattacharya und Hira Nakhasi von der Food and Drug Administration sowie Chaitenya Verma vom Bundesstaat Ohio.