Ký sinh trùng đường ruột Cryptosporidium làm thay đổi tế bào vật chủ như thế nào?
Các nhà nghiên cứu tại Viện Francis Crick phát hiện ký sinh trùng Cryptosporidium đưa một protein vào các tế bào ruột nhiễm trùng, làm thay đổi môi trường đường ruột, tạo điều kiện cho loài ký sinh này sống sót và sinh sôi nảy nở.
Cryptosporidium ký sinh trong ruột và là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây tiêu chảy nặng ở trẻ em. Nó xâm chiếm và sinh sôi bên trong các tế bào lót ruột của vật chủ, kích thích các vi nhung mao – những nhánh hấp thụ dinh dưỡng – phát triển.
Trong nghiên cứu đăng trên tạp chí Cell Host and Microbe, phòng thí nghiệm tại Viện Crick xác định được một họ protein mà Cryptosporidium truyền vào các tế bào biểu mô đường ruột trong quá trình lây nhiễm, chúng tích tụ bên trong vi nhung mao của vật chủ.
Nhóm tìm hiểu một protein chính trong họ này là protein vi nhung mao 1 (MVP1) và phát hiện bên trong tế bào biểu mô, nó tương tác với các protein của người – có vai trò duy trì cấu trúc và điều tiết những phần nhô khỏi tế bào như vi nhung mao.
Khi dùng công cụ chỉnh sửa gen dựa trên CRISPR để loại MVP1 ra khỏi một chủng Cryptosporidium, quá trình mọc dài của vi nhung mao bên trong các tế bào lây nhiễm bị chặn lại hoàn toàn. Chủng ký sinh trùng thiếu MVP1 cũng không gây nhiễm trùng bình thường ở chuột.
EBP50 – một trong các protein mà MVP1 tương tác – đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định các bơm vận chuyển muối trên bề mặt tế bào. Gián đoạn hoạt động của chúng sẽ dẫn đến tiêu chảy. Vì thế, nhóm nghiên cứu tin rằng MVP1 có thể là một trong những yếu tố chính thúc đẩy các triệu chứng do Cryptosporidium gây ra.
Adam Sateriale, Trưởng nhóm Phòng thí nghiệm Cryptosporidiosis tại Viện Crick, cho biết: “Căn bệnh do Cryptosporidium gây ra vô cùng nguy hiểm với trẻ em và có thể dẫn tới tình trạng suy dinh dưỡng kéo dài, nhưng chúng ta vẫn chưa hiểu rõ cơ chế gây triệu chứng của nó. Giờ đây, chúng tôi bắt đầu làm sáng tỏ phương thức ký sinh trùng này điều khiển cấu trúc của tế bào. Đây có thể là yếu tố chính gây tiêu chảy nghiêm trọng. Hiểu được những cơ chế nền tảng này là điều quan trọng để ngăn ngừa bệnh tật kéo dài và dẫn tới suy dinh dưỡng”.
Tiến hóa hội tụ: Cơ chế tương tự ở vi khuẩn và ký sinh trùng
Cryptosporidium không phải tác nhân gây bệnh duy nhất khiến vi nhung mao mọc dài. Có một loại E. coli cũng làm nhiễm trùng đường ruột và gây tiêu chảy, đồng thời thúc đẩy vi nhung mao mọc dài, thông qua hoạt động của protein Map có chức năng điều khiển các protein cấu trúc bên trong tế bào biểu mô đường ruột trong quá trình nhiễm trùng.
Đáng ngạc nhiên, nhóm phát hiện MVP1 của Cryptosporidium tương tác với cùng các protein cấu trúc giống như protein Map của E. Coli, EBP50 và CDC42. Họ tin rằng đây là sự kiện tiến hóa hội tụ độc đáo, trong đó các protein gây bệnh ở vi khuẩn truyền nhiễm và ký sinh trùng đã tiến hóa độc lập nhưng lại có hoạt động giống nhau.
Elena Rodrigues, cựu nghiên cứu sinh tiến sĩ ở Phòng thí nghiệm Cryptosporidiosis tại Viện Crick, cho biết: “Những điểm tương đồng về các protein hiệu lực giữa một loại Coli và Cryptosporidium cho ta thấy một ví dụ thú vị về tiến hóa hội tụ: phương thức các mầm bệnh từ hai giới sinh vật khác nhau đã tiến hóa riêng rẽ các protein có cùng tác động lên vật chủ. Dù sẽ cần nhiều nghiên cứu hơn để hiểu chính xác cách Cryptosporidium gây tiêu chảy thông qua những cơ chế này, song nghiên cứu của chúng tôi là một nền tảng vững chắc”.
Hiếu Ngân
Nguồn: Researchers uncover how intestinal parasite Cryptosporidium alters host cells
