DOI: https://doi.org/10.22263/2312-4156.2025.5.9
О.В. Белявский, Е.С. Пашинская, В.В. Побяржин
Роль циркадных ритмов в системе паразит-хозяин
Учреждение образования «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет», г. Витебск, Республика Беларусь
Вестник ВГМУ. – 2025. – Том 24, №5. – С. 9-16.
Резюме.
В процессе эволюции у паразитов выработались различные механизмы, повышающие успешность инвазии хозяев, чтобы обеспечить выживание своего вида. У одних паразитов это может быть многократное увеличение количества дочерних клеток, у других – чрезвычайно высокое количество яиц, выделяющихся зрелым паразитом. Одним из самых уникальных способов завершить цикл развития паразита являются его манипуляции с поведенческими реакциями хозяина, которые повышают шансы переноса паразита в промежуточного или окончательного хозяина. Как правило, поведенческие аспекты при паразитарных заболеваниях связаны с непосредственным влиянием паразита на функции центральной нервной системы. Однако точные механизмы изменения работы нейронов паразитами окончательно не изучены. Среда, в которой паразит находится внутри своего хозяина, создается множеством ритмических процессов. Известно, что циркадная регуляция различных процессов может вносить вклад в протекание паразитарных заболеваний. Иммунная система млекопитающих проявляет ежедневную ритмичность, что выражается в таких показателях, как транспорт иммунных клеток и воспалительный ответ на инфекцию. Циркадный контроль иммунитета может позволить животным предвидеть ежедневную патогенную угрозу со стороны паразитов и контролировать величину иммунного ответа, и таким образом оптимизировать свою клеточную защиту. Однако и сами паразиты могли эволюционировать, чтобы воспользоваться ритмичностью процессов в организме хозяина для повышения своей инвазивности. Возможно, наличие циркадной ритмичности у самих паразитов может влиять на способность заражать своих хозяев.
Ключевые слова: паразиты, паразитарные заболевания, циркадные ритмы, поведение.
Литература
1. Cabral, P. C. The complex interplay of parasites, their hosts, and circadian clocks / P. C. Cabral, M. Olivier, N. Cermakian // Frontiers in cellular and infection microbiology. 2019 Dec. Vol. 9. P. 425. DOI: 10.3389/fcimb.2019.00425
2. Hunter, F. K. Circadian rhythms in immunity and host-parasite interactions / F. K. Hunter, T. D. Butler, J. E. Gibbs // Parasite immunology. 2022 Mar. Vol. 44, № 3. Art. e12904. DOI: 10.1111/pim.12904
3. Rijo-Ferreira, F. Circadian rhythms in parasites / F. Rijo-Ferreira, J. S. Takahashi, L. M. Figueiredo // PLoS pathogens. 2017 Oct. Vol. 13, № 10. Art. e1006590. DOI: 10.1371/journal.ppat.1006590
4. Timing of host feeding drives rhythms in parasite replication / K. F. Prior, D. R. van der Veen, A. J. O’Donnell [et al.] // PLoS pathogens. 2018 Feb. Vol. 14, № 2. Art. e1006900. DOI: 10.1371/journal.ppat.1006900
5. Fitness costs of disrupting circadian rhythms in malaria parasites / A. J. O’Donnell, P. Schneider, H. G. McWatters, S. E. Reece // Proceedings of the royal society B: biological sciences. 2011 Aug. Vol. 278, № 1717. P. 2429–2436. DOI: 10.1098/rspb.2010.2457
6. O’Donnell, A. J. Disrupting rhythms in Plasmodium chabaudi: costs accrue quickly and independently of how infections are initiated / A. J. O’Donnell, N. Mideo, S. E. Reece // Malaria journal. 2013. Vol. 12. P. 372. DOI: 10.1186/1475-2875-12-372
7. Paily, K. P. A review of the complexity of biology of lymphatic filarial parasites / K. P. Paily, S. L. Hoti, P. K. Das // Journal of parasitic diseases. 2009 Dec. Vol. 33, № 1/2. P. 3–12. DOI: 10.1007/s12639-009-0005-4
8. Microfilarial periodicity of Dirofilaria repens in naturally infested dogs / A. Di Cesare, D. Otranto, E. Di Giulio [et al.] // Parasitology research. 2013 Dec. Vol. 112, № 12. P. 4273–4279. DOI: 10.1007/s00436-013-3619-5
9. Reece, S. E. The life and times of parasites: rhythms in strategies for within-host survival and between-host transmission / S. E. Reece, K. F. Prior, N. Mideo // Journal of biological rhythms. 2017 Dec. Vol. 32, № 6. P. 516–533. DOI: 10.1177/0748730417718904
10. Cutaneous distribution and circadian rhythm of onchocerca lupi microfilariae in dogs / D. Otranto, F. Dantas-Torres, A. Giannelli [et al.] // PLoS neglected tropical diseases. 2013 Dec. Vol. 7, № 12. Art. e2585. DOI: 10.1371/journal.pntd.0002585
11. Su, J. A circular analysis of chronobiology of Schistosoma japonicum cercarial emergence from hilly areas of Anhui, China / J. Su, F. Zhou, D.-B. Lu // Experimental parasitology. 2013 Oct. Vol. 135, № 2. P. 421–425. DOI: 10.1016/j.exppara.2013.08.010
12. Circadian rhythms of trematode parasites: applying mixed models to test underlying patterns / E. Hannon, D. M. Calhoun, S. Chadalawada, P. T. J. Johnson // Parasitology. 2018 May. Vol. 145, № 6. P. 783–791. DOI: 10.1017/S0031182017001706
13. Trypanosoma brucei metabolism is under circadian control / F. Rijo-Ferreira, D. Pinto-Neves, N. L. Barbosa-Morais [et al.] // Nature microbiology. 2017 Mar. Vol. 2. P. 17032. DOI: 10.1038/nmicrobiol.2017.32
14. Rijo-Ferreira, F. Circadian rhythms in infectious diseases and symbiosis / F. Rijo-Ferreira, J. S. Takahashi // Seminars in cell and developmental biology. 2022 Jun. Vol. 126. P. 37–44. DOI: 10.1016/j.semcdb.2021.09.004
15. Transcriptomic response to parasite infection in Nile tilapia (Oreochromis niloticus) depends on rearing density / A. R. Ellison, T. M. U. Webster, O. Rey [et al.] // BMC Genomics. 2018 Oct. Vol. 19, № 1. P. 723. DOI: 10.1186/s12864-018-5098-7
16. Neural damage in experimental trypanosoma brucei gambiense infection: the suprachiasmatic nucleus / C. Tesoriero, Y. Xu, D. M. Ngoyi, M. Bentivoglio // Frontiers in neuroanatomy. 2018 Feb. Vol. 12. P. 6. DOI: 10.3389/fnana.2018.00006
17. Host circadian rhythms are disrupted during malaria infection in parasite genotype-specific manners / K. F. Prior, A. J. O’Donnell, S. S. C. Rund [et al.] // Scientific reports. 2019 Jul. Vol. 9, № 1. Art. 10905. DOI: 10.1038/s41598-019-47191-8
18. The evolutionary ecology of circadian rhythms in infection / M. L. Westwood, A. J. O’Donnell, C. de Bekker [et al.] // Nature Ecology & Evolution. 2019. Vol. 3. P. 552–560. DOI: 10.1038/s41559-019-0831-4
19. Adamo, S. A. Parasites: evolution’s neurobiologists / S. A. Adamo // Journal of experimental biology. 2013 Jan. Vol. 216, pt. 1. P. 3–10. DOI: 10.1242/jeb.073601
20. Gowda, V. Manipulative neuroparasites: uncovering the intricacies of neurological host control / V. Gowda, S. Dinesh, S. Sharma // Archives of microbiology. 2023 Aug. Vol. 205, № 9. P. 314. DOI: 10.1007/s00203-023-03637-2
21. Behavioral changes induced by Toxoplasma infection of rodents are highly specific to aversion of cat odors / A. Vyas, S.-K. Kim, N. Giacomini [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2007 Apr. Vol. 104, № 15. P. 6442–6447. DOI: 10.1073/pnas.0608310104
22. Hari Dass, S. A. H. Toxoplasma gondii infection reduces predator aversion in rats through epigenetic modulation in the host medial amygdala / S. A. Hari Dass, A. Vyas // Molecular ecology. 2014 Dec. Vol. 23, № 24. P. 6114–6122. DOI: 10.1111/mec.12888
23. The neurotropic parasite Toxoplasma gondii increases dopamine metabolism / E. Prandovszky, E. A. Gaskell, H. L. Martin [et al.] // Public library of science one. 2011. Vol. 6, № 9. Art. e23866. DOI: 10.1371/journal.pone.0023866
24. Vyas, A. Parasite-augmented mate choice and reduction in innate fear in rats infected by Toxoplasma gondii / A. Vyas // Journal of experimental biology. 2013 Jan. Vol. 216, pt.1. P. 120–126. DOI: 10.1242/jeb.072983
25. Toxoplasma gondii infection, from predation to schizophrenia: can animal behaviour help us understand human behaviour? / J. P. Webster, M. Kaushik, G. C. Bristow, G. A. McConkey // Journal of experimental biology. 2013 Jan. Vol. 216, pt. 1. P. 99–112. DOI: 10.1242/jeb.074716
26. Desmettre, T. Toxoplasmosis and behavioural changes / T. Desmettre // Journal francais d’ophtalmologie. 2020 Mar. Vol. 43, № 3. P. e89–e93. DOI: 10.1016/j.jfo.2020.01.001
27. Morphologic and molecular analysis of Dicrocoelium dendriticum species from Iranian native sheep / L. Shamsi, M. Tavassoli, S. Naem [et al.] // Journal of parasitic diseases. 2020 Jun. Vol. 44, № 2. P. 441–446. DOI: 10.1007/s12639-020-01201-z
28. Libersat, F. Mind control: how parasites manipulate cognitive functions in their insect hosts / F. Libersat, M. Kaiser, S. Emanuel // Frontiers in psychology. 2018 May. Vol. 9. P. 572. DOI: 10.3389/fpsyg.2018.00572
29. Presence and effects of melatonin in Trypanosoma cruzi / M. Macías, M. N. Rodriguez-Cabezas, R. J. Reiter [et al.] // Journal of pineal research. 1999 Sep. Vol. 27, № 2. P. 86–94. DOI: 10.1111/j.1600-079x.1999.tb00601.x
30. Calcium-dependent modulation by melatonin of the circadian rhythm in malarial parasites / C. T. Hotta, M. L. Gazarini, F. H. Beraldo [et al.] // Nature cell biology. 2000 Jul. Vol. 2, № 7. P. 466–468. DOI: 10.1038/35017112
31. Beraldo, F. H. Products of tryptophan catabolism induce Ca2+ release and modulate the cell cycle of Plasmodium falciparum malaria parasites / F. H. Beraldo, C. R. S. Garcia // Journal of pineal research. 2005 Oct. Vol. 39, № 3. P. 224–230. DOI: 10.1111/j.1600-079X.2005.00249.x
32. Kennaway, D. J. Melatonin research in mice: a review / D. J. Kennaway // Chronobiology international. 2019 Sep. Vol. 36, № 9. P. 1167–1183. DOI: 10.1080/07420528.2019.1624373
33. Melatonin attenuates Leishmania (L.) amazonensis infection by modulating arginine metabolism / M. F. Laranjeira-Silva, R. A. Zampieri, S. M. Muxel [et al.] // Journal of pineal research. 2015 Nov. Vol. 59, № 4. P. 478–487. DOI: 10.1111/jpi.12279
Поступила 17.02.2025 г.
Принята в печать 21.10.2025 г.
Сведения об авторах:
Белявский Олег Викторович – аспирант кафедры инфекционных болезней с курсом ФПК и ПК, УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет», e mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.;
Е.С. Пашинская – к.б.н., доцент, начальник научно-образовательного центра «Центр молекулярно-генетических и биотехнологических исследований», УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет»;
В.В. Побяржин – к.б.н., доцент, декан факультета подготовки иностранных граждан, УО «Витебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университет».
