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Ricerche

I parassiti toxoplasma manipolano le cellule cerebrali per sopravvivere

Dei ricercatori del Walter and Eliza Hall Institute (WEHI) in Australia hanno scoperto che i parassiti toxoplasma dormienti nel cervello manipolano le loro cellule ospitanti per garantire la propria sopravvivenza.

Toxoplasma-infected human cellCellula umana infetta da toxoplasma momenti prima che esploda. Le sfere gialle sono sacche piene di centinaia di parassiti che alla fine scoppieranno e infetteranno le cellule vicine (blu). Fonte: Simona Seizova
I ricercatori hanno dimostrato che i parassiti sono in grado di restare dormienti e non rilevati all'interno dei neuroni (cellule del cervello) e nelle cellule dei muscoli, rilasciando le proteine ​​che disattivano la capacità delle cellule di allertare il sistema immunitario.


Con l'esperienza e le tecnologie dell'impianto di genomica avanzata del WEHI e del Centre for Dynamic Imaging, sono riusciti a visualizzare i parassiti in tempo reale.


La scoperta permette di capire meglio come i parassiti Toxoplasma possono nascondersi nel cervello e cosa li induce a riattivarsi e a causare una malattia. Questo potrebbe aprire la strada a nuovi bersagli farmacologici per i pazienti che soffrono di infezioni croniche da toxoplasmosi.


La ricerca, guidata dalla dott.ssa Simona Seizova e dal prof. associato Chris Tonkin, con Ushma Ruparel e i colleghi del WEHI, è stata pubblicata su Cell Host & Microbe.

 

Una ‘battaglia molecolare’ per la sopravvivenza

La toxoplasmosi è un'infezione parassitaria che colpisce l'uomo e altri mammiferi. È causata dalla carne poco cotta o contaminata, e dall'esposizione alle feci di gatto infetto.


Circa un australiano su cinque è infettato dal Toxoplasma gondii, il parassita che causa la toxoplasmosi. Le infezioni del Toxoplasma possono causare difetti alla nascita, cecità congenita e disfunzioni neurologiche nei bambini non ancora nati. Negli adulti immuno-compromessi, può causare la cecità e anche la morte.


La dott.ssa Seizova, che ha intrapreso la ricerca come progetto di dottorato di ricerca al WEHI, ha detto che la ricerca in quest'area è limitata a causa della complessità di lavorare con il parassita durante le fasi croniche di infezione:

“Tuttavia, con un team interdisciplinare di ricercatori dedicati e le strutture d'avanguardia del WEHI, siamo riusciti a iniziare a svelare i segreti del Toxoplasma.

“I nostri risultati sono stati sorprendenti. Il campo ha già descritto il parassita come dormiente nelle fasi croniche; tuttavia abbiamo dimostrato che i bradizoiti non sono giocatori silenti. I parassiti continuano a manipolare il loro ospitante e si proteggono dagli attacchi immunitari molto dopo le fasi iniziali dell'infezione".


Ha detto che la parte più entusiasmante della scoperta è che apre la porta ad una nuova area di ricerca nel campo:

“Il Toxoplasma è un parassita affascinante e c'è molto di più da imparare su queste fasi croniche di infezione e sulla loro danza con il sistema immunitario”.


La dottoranda Ushma Ruparel ha detto che i parassiti Toxoplasma spesso restano dormienti nel cervello dell'animale ospite, dove possono riattivarsi e causare una grave malattia:

“Sappiamo che i parassiti Toxoplasma producono le proprie molecole e proteine, ​​che esportano nella cellula ospitante per proteggersi dal rilevamento da parte del sistema immunitario. Anche se questo è ben compreso nella fase acuta iniziale dell'infezione, non sapevamo ancora come il Toxoplasma dirotta le sue cellule ospitanti quando è dormiente.

“Con i nostri colleghi che hanno esperienza nel campo della genomica e della scansione avanzata, abbiamo dimostrato che il parassita esporta le proteine chiamate inibitori della trascrizione STAT1 (IST) alla cellula ospitante per sopprimere i segnali immunitari”.


Il prof. associato Tonkin ha detto che gli IST hanno un ruolo chiave nel limitare la segnalazione dell'interferone nei bradizoiti, per proteggere le cellule ospitanti dalla morte immuno-mediata, che è essenziale per la lotta del corpo contro il Toxoplasma:

“L'interferone è la molecola di segnalazione del sistema immunitario. Emana un segnale intermittente per notificare al sistema immunitario che il corpo è stato infettato con una serie di malattie, incluso il Toxoplasma.

“L'interferone è cruciale nella lotta contro le malattie. Tuttavia, l'astuto parassita tenta di spegnere questo segnale durante il periodo di latenza, in quanto è l'unico modo in cui può sopravvivere. Mentre il sistema immunitario è determinato a eliminare l'infezione dal corpo, il parassita ha solo la sopravvivenza nella sua mente. Quindi, è essenzialmente un braccio di ferro, una battaglia molecolare”.

 

Collegamento alla malattia neurologica

Anche se è poco chiaro il meccanismo esatto di come e perché l'agente patogeno viene riattivato per creare una malattia, sembra che vi sia una relazione con le persone che hanno deficit immunitari e lesioni cerebrali.


L'associazione tra il Toxoplasma e le condizioni neuropsichiatriche osservata negli ultimi dieci anni è un altro elemento curioso di questa malattia, ha detto il prof. Tonkin:

"Mentre c'è una correlazione tra l'infezione da Toxoplasma e la schizofrenia, il disturbo bipolare e altre malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer, non c'è ancora la causalità, perché non conosciamo la causa ed effetto“.

"Il modo in cui questo parassita risiede nel nostro cervello durante l'infezione cronica e il modo in cui si nasconde dal nostro sistema immunitario innato per sopravvivere sono abbastanza unici. Anche se questo lavoro è stato fatto tutto in laboratorio, getterà le basi per avvicinarci a capire le annose questioni su come questi agenti patogeni interferiscono nei nostri percorsi neurali e quale è il loro ruolo esatto.

"Il nostro prossimo passo è capire cosa c'è nelle infezioni croniche che produce quei cambiamenti davvero unici delle infezioni croniche. Abbiamo trovato una proteina specifica del parassita che sembra avere un ruolo, ma non sembra essere responsabile di tutti cambiamenti, e vogliamo esplorare se ce ne sono altre".

 

Affrontare un peso cruciale per la salute

I risultati hanno iniziato a svelare i giocatori molecolari che aiutano gli agenti patogeni a creare latenza, fatto che potrebbe permetterci di capire meglio l'impatto dei parassiti sul cervello.


Il prof. associato Tonkin ha detto che le infezioni latenti sono uno dei più grandi fardelli della salute a livello globale:

"Malattie come l'HIV, l'epatite, la malaria e la tubercolosi sono esempi di infezioni croniche o latenti che causano malattie significative, disabilità e impatto economico. Se saremo in grado di capire che cosa induce a riattivarsi queste infezioni latenti e il loro controllo sulle nostre cellule e sul cervello, saremo sul percorso di scoprire nuovi trattamenti che riducono questo fardello per alcune delle popolazioni più svantaggiate in tutto il mondo".

 

 

 


Fonte: Walter and Eliza Hall Institute (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: Simona Seizova, Ushma Ruparel, Alexandra Garnham, Stefanie Bader, Alessandro Uboldi, Michael Coffey, Lachlan Whitehead, Kelly Rogers, Christopher Tonkin. Transcriptional modification of host cells harboring Toxoplasma gondii bradyzoites prevents IFN gamma-mediated cell death. Cell Host & Microbe, 2021, DOI

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