Роль поверхностных гликанов в адгезии и патогенезе протозойных инфекций типа Trichomonas sp.

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-26-00270

НазваниеРоль поверхностных гликанов в адгезии и патогенезе протозойных инфекций типа Trichomonas sp.

Руководитель Феофанова Наталья Александровна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский государственный технический университет" , Новосибирская обл

Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-203 - Ветеринария

Ключевые слова гликан, моносахарид, экзосома, протозоа, крупно-рогатый скот, вагинаты, маститы, метриты

Код ГРНТИ68.41.55

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Заболевания, вызванные протозойной инфекцией, широко распространены как среди людей, так и животных. Механизм патогенеза заключается в прикреплении трофозоитов к эпителиальным клеткам хозяина и цитотоксическим эффектом на них. Недавно стало известно, что адгезия к эпителиальным клеткам трофозоитов зависит от вырабатываемых ими экзосом, в которых содержится РНК и белки трофозоитов. Понимание механизма адгезии экзосом протозойных инфекций и способы ее предотвращения могут лежать в основе современных противоинфекционных препаратов. Препараты, которые будут эффективны против этого механизма адгезии могут быть использованы как в ветеринарии, так и в медицине. В этой связи изучение роли гликанов в адгезии и патологии протозойной инфекции, лабораторного штамма Tritrichomonas sp., на эпителиальных клетках in vitro может быть перспективным для поиска новых терапевтических препаратов. С помощью гликановых и лектиновых чипов, разработанных лабораторией проф. Бовина В.Н. ИБХ РАН, мы планируем оценить поверхностные гликаны экзосом и культур фибробластов человека (NAF1nor) и опухолевых клеток CHO (клетки яичника китайского хомячка). Определив какие поверхностные гликаны преобладают на поверхности экзосом и клеток, подберем гликаны или полимеры с моносахаридами для блокирования адгезия к клеткам. Предполагаем, что выбранные нами гликаны и, входящие в их состав, моносахариды могут быть потенциальными препаратами для предотвращения адгезии трихомонад, что будет приводить к элиминации патогена из организма хозяина. Ранее в статье Литвиновой Е.А. было показано, что добавление фукозы в питьевую воду способствует выживанию мышей в результате элиминации трихомхонадной инфекции. В результате реализации проекта мы определим наиболее часто встречающийся среди крупного рогатого скота Новосибирской области штамм Tritrichomonas spp., и переведем его в культуру. Подберем минимальные и оптимальные концентрации гликанов и полимеров с терминальными молекулами моносахаридов (галактоза, фукоза и маноза), способные вызывать конгломерацию экзосом лабораторного штамма Tritrichomonas sp. Полагаем, что выведение конгломератов экзосом будет препятствовать адгезии трофозоитов к эпителиальным клеткам и ослаблять цитотоксический эффект. Отработанные нами концентрации будем использовать для тестирования выделенных от больных животных Tritrichomonas spp., что в дальнейшем может быть уже применимо для подбора терапевтических доз для лечения трихомоноза на животных in vivo.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках проекта по изучению роли поверхностных гликанов в адгезии и патогенезе протозойных инфекций типа Trichomonas sp., мы изучили представленность патогенной трихомонады у крупного рогатого скота Новосибирской области. С помощью специфических праймеров были детектированы следы присутствия ДНК T. foetus в образцах, полученных от взрослых животных с клиническими признаками эндометрита и вагинита из разных хозяйств. В результате скрининга образцов, полученных от обследуемых животных, обнаружились позитивные случаи у 14 животных из 52, что составляет 26,9%. При проведении гель-электрофореза в 1,5% агарозном геле, продукты амплификации имели размер 347 п.н., что соответствует литературным данным. Таким образом мы подтвердили представленность инфекции в стадах крупного рогатого скота НСО. На культуре клеток аденокарциномы толстого кишечника человека (CaCo-2) мы рассмотрели цитотоксический эффект трофозоитов кишечной трихомонады, выделенной от лабораторных мышей, Trirtichomonas sp., и ее экзосомальных везикул. В итоге мы наблюдали цитотоксический эффект только со стороны живых трофозоитов, которые приводили к гибели 79% клеток, в то время как экзосомальные везикулы способствовали гибели только лишь 16% клеток. Из этого исследования вытекает логическое объяснение отсутствия цитотоксического эффекта экзосомальных везикул, поскольку эти внеклеточные структуры паразита предназначены для сигналинга в связях паразит-паразит и паразит хозяин. Основная функция везикул – это связывание с рецепторами на поверхности эпителиальных клеток и изменение их поведения, для последующей адгезии паразита. При этом логично, что цитотоксический эффект от самого трофозоита (активной паразитической клетки) так высок, ведь после адгезии паразит использует клетку как энергетический субстрат для размножения и колонизации кишечного сообщества. За время проекта нами были изучены гликановый и лектиновый профиль экзосомальных везикул Trirtichomonas sp., нарабатываемых протозоа для адгезии на клетки хозяина. В результате мы обнаружили, что на поверхности везикул присутствуют бета-галактозиды, поскольку на лектиновых чипах высокий порог свечения обнаружился для RCA120, а также SNA, специфически связывающий сиаловые кислоты. При этом, изучая лектиновый профиль, т. е. представленность лектинов на поверхности везикул, мы обнаружили связывание с фукозой и бета-галактозид терминированными эпитопами. Эти данные хорошо согласуются с данными, полученными при изучении гликанового профиля клеток линии CaCo-2, используемой в качестве модели кишечного эпителия. После обработки клеток несколькими лектинами (MAL II, SNL, SBA, Lacalin, RCA 120, ECL, PNA, GSL I, UEA-I, GSL II, AAL) мы наблюдали высокий уровень связывания клеток с галактозсодержащим лектином RCA 120 (72%) и фукозсодержащими UEA-I (87%) и AAL (81%). Из чего мы делаем предположение о наличии на поверхности клеток гликанов связывающих галактоз и фукоз содержащие эпитопы. Мы показали, что гликановый профиль клеток на модели CaCo-2 и лектиновый профиль экзосомальных везикул, на модели кишечной трихомонады Trirtichomonas sp., имеют сайты-кандидаты, способные осуществлять связь паразит-хозяин. Отсюда были предложены кандидаты на роль блокаторов адгезии, основным из которых стала фукоза. В результате выполнения проекта нами показано, что фукоза в различных концентрациях воздействует на везикулы. А именно, при добавлении 0,1%, 0,3% и 0,5% фукозы в раствор с везикулами, они мгновенно начинают конгломерироваться, что подтверждается исследованием на проточной цитометрии, когда увеличивается облако клеток определенного размера и на наносайзере, где при добавлении фукозы прибор детектирует увеличение радиуса частиц. Из этого мы делаем вывод, что фукоза способствует слипанию экзосомальных везикул паразита между собой, что в теории может препятствовать адгезии трофозоита на клетки. В связи с этим мы планируем продолжить подбор блокаторов, поскольку данные исследования актуальны для более детального изучения.

Публикации

1. Макушева Ю., Гончарова Е., Бец В., Корель А., Аржанова Е., Литвинова Е. Restoration of Lactobacillus johnsonii and Enterococcus faecalis Caused the Elimination of Tritrichomonas sp. in a Model of Antibiotic-Induced Dysbiosis Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI), Basel, Switzerland, 25(10), 5090 (год публикации - 2024)
10.3390/ijms25105090

2. В. Д. Бец, Н. В. Шилова, И. Б. Грибченко, X. Е. Евстропова, Е. А. Литвинова CELL SURFACE GLYCANS AS AN ADHESION FACTOR FOR EXOSOMAL VESICLES OF TRITRICHOMONAS SPP. TYPE PARASITES Национальный Электронно-Информационный Консорциум (НЭИКОН) Москва (год публикации - 2024)
0.24108/preprints-3113268

3. Е.П. Гончарова, В.Д. Бец, Ю.С. Макушева, Е.А. Литвинова ВЛИЯНИЕ TRITRICHOMONAS spp. НА ИММУННУЮ СИСТЕМУ МЫШЕЙ ЛИНИИ Muc2–/– ПОСЛЕ АНТИБИОТИКОТЕРАПИИ Издательство ФГБУН "Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии им. Пастера". Санкт-Петербург, Т. 14, No 3.C. 519–524. (год публикации - 2024)
10.15789/2220-7619-IOT-16746

4. И.Б. Грибченко , Н.А. Феофанова , Н.Б. Рахматова , Г.А. Душанова , Е.А. Литвинова и В.Д. Бец Study of Tritrichomonas foetus Representation in Cattle Population in Some Regions of Russia International Journal of Veterinary Science, 14(4): 731-736. (год публикации - 2025)
10.47278/journal.ijvs/2025.017