Херпес симплекс вирус е причинител както на устен херпес, така и на по-опасните възпаления на очите и мозъчната тъкан. Веднъж попаднал в организма, вирусът остава в клетката-гостоприемник до живот.
През повечето време се намира в състояние на покой, но различни стрес-фактори могат да го активират. Механизмите на повторна активация от години озадачават учените, но изследователи от Университета в Северна Каролина имат какво да кажат по въпроса.
Когато получите кожен херпес, най-вероятната причина за това е стресът. По точно, невроните, в които се намира вирусът, причиняващ херпес, херпес симплекс (herpes simplex virus, HSV), са под стрес. Вирусът се дели на два вида - HSV-1, основен причинител на устен херпес и херпес в назолабиалната зона, и HSV-2, основен причинител на генитален херпес. Веднъж попаднал в организма, обикновеният херпесен вирус (HSV) остава до живот в периферните неврони, редувайки периоди на покой (латентна инфекция) с периоди на активност (остра инфекция). ДНК на вируса в латентно състояние е силно спирализирана (хетерохроматин), което потиска репликацията й. Периодично вирусът преминава от фаза на покой в активна фаза - процес наречен реактивация. Механизмите, стоящи зад реактивацията, обаче все още не са напълно изяснени.
За първи път изследователи от медицинския факултет в Университета в Северна Каролина (the University of North Caroline School of Medicine) са открили клетъчен механизъм, позволяващ на вируса да се реактивира. Освен това, учените са разбрали как вирусът успява да подмами мозъчните клетки, за да се измъкне от потискащата среда на невроните и да ни разболее.
Две трети от населението под 50-годишна възраст са заразени с HSV-1, според проучвания от 2015г. Макар кожните везикули и язвички да са най-често срещаният и най-познатият ни симптом, в редки случаи последиците могат да бъдат по-сериозни, като възпаление на очите или на мозъчната тъкан (енцефалит). Под голям риск от по-остра изява на симптоми и по-честа поява на рецидиви са хората с отслабена имунна система, каквито са например HIV-позитивните.
„Протеините, които показахме, че са важни за вирусната реактивация, се намират почти изцяло само в невроните, така че представляват добра прицел за лечение,“ казва Ана Клиф (Anna Cliffe, PhD), която е основен и ко-кореспондиращ автор на изследването и постдокторант във факултета по клетъчна биология и физиология. „Знаехме, че стресът предизвиква вирусна реактивация. Сега обаче открихме как стресът допуска появата на вирусна реактивация на клетъчно ниво.“
Изследването, публикувано на девети декември тази година в списание „Cell Host and Microbe”, е проведено с неврони от мишки. По думите на учените, същите клетъчни пътища могат да бъдат открити и при хората.
„Развълнувани сме от възможността тези клетъчни пътища, активирани от стрес, да съществуват и при хората,“ казва Моханиш Дешмук (Mohanish Deshmukh), старши автор на проучването и професор по клетъчна биология и физиология в Университета в Северна Каролина. „Всички елементи на тези пътища присъстват и в човешките неврони. Също така знаем, че у хората стресът реактивира вируса херпес симплекс.“
Според предишни проучвания, вирусът херпес симплекс се намира в невроните в латентно състояние. Дешмук е специалист по оцеляване и смърт на невроните и се е запитал дали вирусът херпес симплекс не си „избира“ за свои гостоприемници мозъчните клетки именно защото оцеляват изключително добре. За разлика от другите клетки, невроните рядко предизвикват смъртта си, дори и да са заразени с вирус.
Познанията на Дешмук за невроните се комбинират много добре със специалността на Клиф - вирология, в това изследване върху действието на вируса херпес симплекс. Като начало, Клиф и Дешмук провеждат експеримент, целящ вирусът да остане в латентно състояние в клетъчни култури от неврони от мишки. След това предизвикват реактивация на вируса. По този начин изследователите са проучили специфичните протеини и клетъчните пътища, важни за повторното активиране на вируса.
Учените са се запитали дали вирусът е способен да усети кога невроните са подложени на стрес и да активира механизъм за бягство. Затова те се съсредоточават върху протеин, наречен JNK (c-Jun N-terminal kinase), който и преди е бил свързван със стреса. В експеримента Клиф отглежда в клетъчна култура неврони, извлечени от мишки.
Използвайки химически вещества, тя имитира загубата на невронния растежен фактор, нужен за здравето на невроните. Освен това, Клиф използва кортикостероид - естествен хормон на стреса, който в предишни проучвания е активирал протеина JNK и е предизвикал невронна смърт.
Стъпки на реактивация на HSV. Илюстрация: Марина Николова
„Когато телата ни са подложени на стрес, произвеждаме големи количества кортикостероид,“ казва Клиф. „Затова използването на кортикостероид в този експеримент беше добър начин да имитираме какво може да се случи в тялото.“
Изследванията на Клиф и Дешмук показват, че клетъчните пътища, включващи протеина JNK (и още два протеина - DLK и JIP3), биват активирани точно преди вирусът да напусне невроните.
„После използвахме химически инхибитор, блокиращ JNK, за да видим дали това ще спре вирусната реактивация,“ казва Дешмук. „Това имаше забележителен ефект. След като възпрепятствахме JNK, вирусът вече не можеше да бъде активиран повторно.“
Когато учените се вглеждат отблизо, забелязват, че HSV може да бъде реактивиран дори ДНК на вируса, намиращ се в невроните, да е в потиснатото си състояние. Това означава, че хистоните, около които вирусната ДНК е увита, не са били деметилирани*.
Следователно, протеините, нужни за съществуването на вируса, не биха могли да бъдат произведени.
*Деметилирането е процес, който позволява кондензираната ДНК да се развие (деспирализира), допускайки протичането на генна експресия - превеждане на информацията от гена във фрома на РНК и/или протеини.
„Повечето изследователи, изучаващи генома, биха останали изненадани от това откритие,“ коментира Дешмук. „Метиловите групи - тези епигенетични модификации - трябва да бъдат премахнати преди ДНК да бъде разгърната. Това е така. Но открихме забележителен случай, в който виждаме генна експресия дори при наличието на метилови групи.“
Експериментите на Клиф показват, че вирусът е намерил начин да променя своя хроматин - пакетирана ДНК - чак до процеса на метилиране на ДНК. Постига го чрез фосфорилиране (присъединяване на фосфатна група) на хистоните, разположени в близост до метиловите групи.
„Може да се каже, че метиловите групи служат като спирачки, за да възпрепятстват генната експресия,“ казва Дешмук. „Това фосфорилиране отпуска спирачките достатъчно, за да допусне кратка поява на генна експресия. Това се нарича метил/фосфо ключ.“
Оказва се, че в случая фосфорилирането също е процес, зависим от протеина JNK. Следователно, едни от първите промени във вирусната ДНК са пряко свързани с клетъчните пътища, активирани в следствие на стрес.
Групата на Дешмук открива, че след като веднъж „спирачките“ са отпуснати, не е нужно метиловите групи да бъдат премахнати, за да протече вирусна генна експресия.
Следващата стъпка е да бъде установен модел на инфекцията с вируса херпес симплекс и неговата реактивация в човешките неврони. Ако това бъде постигнато, и в случай, че JNK наистина е от ключово значение за вирусната реактивация при хората, то това би могло да се използва в разработката на лечение за болестите, причинени от вируса херпес симплекс и от сродни на него вируси.
Източници:
Cliffe A. R. et al. (2015) Neuronal Stress Pathway Mediating a Histone Methyl/Phospho Switch Is Required for Herpes Simplex Virus Reactivation. Cell Host & Microbe, 18:6, p649-658
Hill C. Website article. (2015) Discovery Shows How Herpes Simplex Virus Reactivates in Neurons to Trigger Disease. UNC Health Care and UNC School of Medicine
World Health Organization. Herpes Simplex Virus
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари