Il Toxoplasma gondii mantiene un apporto nutritivo costante mentre invade il cervello dell’ospite

Toxoplasma gondii

Un team di ricercatori ha scoperto che un tipo pericoloso di parassita Toxoplasma gondii che colpisce il cervello, mantiene una fornitura stabile di nutrienti essenziali mentre si replica nella cellula ospite. In una inattesa svolta degli eventi, il corpo stesso fornisce cibo al predatore dannoso.

I ricercatori della Scuola di Medicina dell’Università dell’Indiana hanno scoperto che il Toxoplasma gondii, un parassita monocellulare che può infettare gli animali e l’uomo, invade le cellule dell’ospite, richiedendo molte risorse. Il parassita ottiene la maggior parte dei nutrienti destinati alla cellula, esaurendo rapidamente l’apporto di nutrienti dell’ospite.

Il toxoplasma gondii è l’agente eziologico della toxoplasmosi, una delle più comuni infezioni parassitarie in tutto il mondo. I Centri per il controllo e la prevenzione delle malattie (CDC) riportano che circa l’11 per cento della popolazione, 6 anni e oltre, sono stati infettati dal parassita.

Inoltre, più del 60 percento di alcune popolazioni in tutto il mondo ha acquisito l’infezione a un certo punto della vita. La maggior parte dei casi si verifica in luoghi con climi umidi e caldi e altitudini più basse che forniscono un ambiente favorevole alla sopravvivenza dell’ovocita.

Deplezione rapida di nutrienti essenziali nelle cellule ospiti

Questo nuovo studio mostra che il parassita è auxotrofico per molte sostanze nutrienti come il triptofano, l’arginina e le purine. Ciò significa che l’organismo ha un ulteriore requisito di crescita nutrizionale e ottiene i nutrienti dall’ospite. A causa della maggiore richiesta di nutrienti nelle cellule ospiti, il rapido esaurimento dei nutrienti essenziali allerta il corpo che a sua volta, stimola i processi corporei per compensare l’apporto di sostanze nutritive esaurito.

Attivazione della risposta integrata allo stress

I ricercatori guidati da Leo Augusto, un borsista postdottorato, in collaborazione con Ronald Wek, un Professore di biologia molecolare e Bill Sullivan, un Professore di microbiologia, hanno scoperto che la carenza cellulare di nutrienti essenziali innesca una risposta allo stress, nota come risposta integrata allo stress (ISR ) che si verifica nelle prime due ore di infezione da parassiti.

La carenza di nutrienti stimola la risposta integrata allo stress (ISR) attraverso il processo di fosforilazione che coinvolge un fattore di traduzione essenziale, eIF2 (fattore di inizio della traduzione eucariotica). Di conseguenza, questo riduce la sintesi proteica globale parallelamente alla traduzione preferenziale di trascrizioni geniche legate all’adattamento allo stress, inclusa la codifica del fattore di trascrizione ATF4 (CREB2). Questo innesca i geni che controllano il metabolismo degli aminoacidi.

Vedi anche, Comune parassita del gatto, il toxoplasma, entra nel cervello ed influenza il comportamento umano.

Le cellule ospiti percepiscono che i loro nutrienti sono esauriti

I ricercatori hanno usato molte cellule ospiti mutanti per determinare che GCN2, un tipo di proteina, viene stimolata e attivata mentre i parassiti proliferano e consumano la fornitura di arginina della cellula. Quando l’offerta della cellula è diminuita, i ricercatori hanno mappato ciò che è accaduto dopo l’attivazione della proteina. Hanno scoperto che le cellule ospiti invase da Toxoplasma gondii producono più CAT1, un trasportatore di arginina, sulla superficie della cellula. Di conseguenza, il corpo percepisce la riserva di arginina esaurita. Il trasportatore di arginina attrae più arginina, quindi il parassita continua a consumare i nutrienti di cui ha bisogno per sopravvivere.

I risultati dello studio suggeriscono che le cellule ospiti hanno la capacità di sentire quando i loro nutrienti non sono sufficienti per i loro bisogni. Ignari dei parassiti che le invadono, cercano di procurare più rifornimenti di arginina per compensare l’offerta esaurita.

“Gli agenti patogeni che vivono e crescono all’interno delle cellule affrontano sfide speciali”, ha detto Sullivan in un comunicato: “Gli agenti patogeni intracellulari devono replicarsi senza generare allarmi, ma per crescere hanno bisogno di rubare i nutrienti dall’ospite. Il nostro studio mostra che il Toxoplasma ottiene nutrienti aggiuntivi semplicemente dirottando una risposta di fame già incorporata nella cellula ospite “.

I risultati possono aiutare a modificare i trattamenti

I risultati dello studio possono spianare la strada a  modalità di trattamento per la toxoplasmosi e altre infezioni intracellulari. Inoltre, l’identificazione di proteine ​​come CGN2, che sono vitali per la crescita e la proliferazione dei parassiti, può mostrare promesse nella formulazione di nuovi farmaci per frenare le infezioni parassitarie e trattare altri agenti patogeni intracellulari.

La toxoplasmosi può manifestarsi in persone esposte alle feci di un gatto infetto, che hanno mangiato carne poco cotta e contaminata o attraverso trasfusioni di sangue. Sebbene gli esseri umani non possano manifestare segni e sintomi di infezione, il parassita può essere tremendamente pericoloso per gli individui vulnerabili della popolazione, incluse le donne incinte.

In realtà, l’infezione durante la gravidanza può portare a gravi complicazioni, come il parto o l’aborto. I neonati nati con l’infezione sono a maggior rischio di ittero, convulsioni, ingrossamento del fegato e infezioni agli occhi. Nei casi peggiori, il bambino può manifestare disabilità mentale o perdita dell’udito. Quindi, prevenire l’esposizione a fonti comuni del parassita è importante durante la gravidanza.

Il National Institutes of Health ha finanziato lo studio, che è stato pubblicato sulla rivista PLOS Pathogens.

Fonte,  PLOS Pathogens