Twoja wyszukiwarka

WAWRZYNIEC KOFTA
OSZUSTWO ZA CENĘ ŻYCIA
Wiedza i Życie nr 11/1998
Artykuł pochodzi z "Wiedzy i Życia" nr 11/1998

PASOŻYTY, STOSUJĄC RÓŻNEGO RODZAJU STRATEGIE, STARAJĄ SIĘ OSZUKAĆ MECHANIZMY OBRONNE WYKORZYSTYWANYCH ORGANIZMÓW.

Zjawisko pasożytnictwa jest bardzo stare. W komputerowych symulacjach procesu ewolucji, w których gatunkom odpowiadają programy komputerowe dążące do rozwoju i zagospodarowania jak największej "przestrzeni" w pamięci komputera, programy-pasożyty wykorzystujące inne programy pojawiają się bardzo szybko i ich obecność trudno wyeliminować. Pierwsze pasożyty miały pojawić się już wśród pierwotniaków ery prekambryjskiej ponad 500 mln lat temu. Obecnie pasożytystanowią prawie 8% wszystkich, opisanych przez naukowców gatunków zwierząt.

CZY PIJAWKA JEST PASOŻYTEM?

Pasożytnictwo trudno zdefiniować, podobnie jak wiele innych pojęć biologicznych wypływających przecież nie z aksjomatów, a z prób klasyfikowania pewnych grup zjawisk. Zgodnie z jedną z definicji, pasożyt to organizm przebywający w organizmie żywiciela (należącego do innego gatunku) lub na nim przez dłuższy czas, pobierający z niego pożywienie, przystosowany do takiego trybu życia i powodujący szkody w organizmie żywiciela (gospodarza). Nie jest to jednak definicja doskonała. Pojawia się bowiem pytanie o takie na przykład zwierzęta, które - jak pijawka, kleszcz czy komar - nie bytują stale w żywicielu, ale większą część swojego życia pędzą samodzielnie (biologowie nazywają takie organizmy półpasożytami).

Trypanosoma cruzi - pasożytniczy wiciowiec (pierwotniak) w swej dojrzałej postaci występuje we krwi, jestkrewniakiem powodujących śpiączkę afrykańską świdrowców Trypanosoma brucei, roznoszonych przez muchę tse-tse

Definicja ta nie rozwiązuje również wątpliwości związanych z płynnością między pasożytnictwem a symbiozą. Znane wszystkim ze szkoły bakterie współpracujące z roślinami motylkowymi, u których przebywają w brodawkach korzeniowych, potrafią wtargnąć do tkanek rośliny i uszkodzić je, jeśli roślina jest osłabiona. Mimo tych zastrzeżeń możemy jednak uznać tę definicję za wystarczającą dla naszych rozważań. Warto tylko pamiętać, że w przyrodzie istnieje pewne continuum zjawisk, a my, dzieląc je na kategorie, zawsze na ich granicach pozostawiamy pewien obszar należący do obu kategorii naraz. Klasyczna parazytologia zajmuje się tylko pasożytami-zwierzętami, pozostawiając drobnoustroje mikrobiologii. My też je pominiemy i ograniczymy się do zwierząt.

PASOŻYTY I EWOLUCJA

Kiedy porównujemy pasożyty z ich wolno żyjącymi bliskimi krewnymi, doskonale widzimy liczne oznaki przystosowania do pasożytniczego trybu życia: narządy czepne, odpowiednie pokrycie ciała, często ogromnie skomplikowany układ rozrodczy, który - zdarza się - stanowi 90% całego organizmu. Równie częste są charakterystyczne uproszczenia budowy dotyczące zarówno morfologii (np. brak odnóży, brak nie-których narządów zmysłów), jak i anatomii (chociażby brak przewodu pokarmowego). Można więc wysnuć wniosek, że ewolucja nie prowadzi tu do powstania form bardziej skomplikowanych, ale lepiej przystosowanych. Ewolucji nie podlega jednak wyłącznie pasożyt, lecz pasożyt wraz ze swym żywicielem. Mówimy o wspólnej ewolucji, czyli koewolucji układów pasożyt-żywiciel.

Do lat osiemdziesiątych bieżącego stulecia uważano, że ewolucja takich układów prowadzi zawsze do stopniowego "ucywilizowania" wzajemnych kontaktów, tzn. że pasożyty stopniowo stają się coraz mniej zjadliwe, gospodarze zaś w coraz większym stopniu "godzą się" na ich obecność. Wyjątek stanowią jednak sytuacje, w których długi czas trwania życia gospodarza nie jest pasożytowi potrzebny. Dzieje się tak wtedy, gdy przejście do kolejnego etapu cyklu rozwojowego pasożyta nie wymaga, na przykład, kontaktów żywiciela z innymi żywicielami, a tylkoprzeniesienia przez tzw. wektora form rozwojowych pasożyta na innego gospodarza. Takim wektoremjest, np. w przypadku zarodźca malarii, komar widliszek roznoszący go wraz z krwią z jednego człowieka na drugiego. Jeśli komary kilkakrotnie pobrały dużą ilość pasożytów i przeniosły na kolejnych żywicieli, cel pasożyta został osiągnięty. Żywiciel zrobił swoje, żywiciel może odejść. Co roku około 1.5 mln ludzi umiera na malarię.[Od red. i aut.: Komar widliszek jest w rzeczywistości żywicielem ostatecznymzarodźca malarii, ponieważ to właśnie w jego organizmie zarodziec odbywarozwój płciowy.]

Dlaczego jednak w ogóle organizm żywiciela pozwala na szkodliwą dla siebie obecność pasożyta? Organizm ssaka (a nimi będziemy się dalej zajmować) dysponuje przecież potężną armią komórek tworzących układ odpornościowy, wykształcony właśnie dla obrony przed intruzami. Dlaczego nie radzi on sobie z tak - wydawałoby się - prostym organizmem, jak choćby pierwotniak? Aby odpowiedzieć na te pytania, warto przypomnieć sobie, jak działa układ odpornościowy.

BARIERY I STRAŻNICY

Układ odpornościowy ssaka to niesłychanie złożona maszyneria obejmująca kilka narządów, kilkadziesiąt rodzajów komórek i niezliczone odmiany cząsteczek chemicznych. Podstawowe sposoby działania tego układu to odporność nieswoista i swoista. Ta pierwsza, obok rozlicznych barier utrudniających wnikanie pasożytów, bakterii i innych patogenów do organizmu (skóra, wydzieliny - np. łzy i powlekający skórę łój, rzęski oraz śluz wyściełający drogi pokarmowe i oddechowe, kwasowy odczyn soków żołądkowych), obejmuje zespoły białek w surowicy krwi oraz krążące we wszystkich tkankach komórki pożerające (fagocytujące). Te ostatnie komórki (makrofagi) są też elementem systemu odporności swoistej, czyli skierowanej przeciw określonym antygenom - charakterystycznym cząsteczkom występującym na powierzchni pasożyta lub przez niego wydzielanym.

Obraz kliniczny toksoplazmozy w siatkówce oka. Szczególnie niebezpieczna jest toksoplazmoza wrodzona atakująca płody u zarażonych podczas ciąży kobiet

W centrum odporności swoistej stoją tzw. limfocyty T pomocnicze, jeden z rodzajów białych ciałek krwi i limfy. Komórki te za pośrednictwem wydzielanych substancji (cytokin) po rozpoznaniu wroga kierują jego zwalczaniem z wykorzystaniem przeciwciał oraz komórek cytotoksycznych (czyli unicestwiających komórki). Przeciwciała to wytwarzane przez tzw. limfocyty B cząsteczki białek, dopasowane przestrzennie do określonych antygenów.

Organizm, na skutek pewnych procesów genetycznych, może wyprodukować praktycznie dowolny, potrzebny rodzaj przeciwciała. Same przeciwciała mogą, na przykład, unieczynniać szkodliwe substancje wydzielane przez pasożyta (np. przez bakterie). Przeciwciała, przyczepiając się do antygenów na powierzchni pasożyta, powodują gromadzenie się w tym miejscu komórek zaangażowanych w bezpośrednią walkę z pasożytem, np. eozynofili (także rodzaj białych ciałek) wydzielających substancje niszczące pasożyta (mówi się wówczas o reakcji zapalnej - towarzyszy jej miejscowy obrzęk i zaczerwienienie).

Wydawałoby się, że, wobec tak wyrafinowanych i potężnych mechanizmów obronnych, pasożyty powinny ustąpić. Nie zawsze jednak tak się dzieje. Tworzą one bowiem "nowinki techniczne", z którymi żywiciele często nie potrafią się uporać. Zachodzi proces porównywalny z wyścigiem zbrojeń.

Do najprostszych sposobów stosowanych przez pasożyty należy ucieczka do takich miejsc w organizmie żywiciela, w których jego układ odpornościowy nie działa intensywnie. Pierwotniaki z rodzaju Toxoplasma, stające się coraz poważniejszym proble-mem zdrowotnym na całym świecie, umiejscawiają się często w oku lub mózgu człowieka. Około 13% ludzi na Ziemi zarażonych jest toksoplazmozą; na szczególne niebezpieczeństwo narażony zostaje płód chorej matki, która nieświadomie może spowodować ciężkie wady rozwojowe u swego dziecka. W obszarach ciała słabo bronionych przez układ odpornościowy lokalizują się także migrujące larwy nicieni, takich jak Toxocara. Larwy bardzo groźnego włośnia spiralnego wnikają do włókien mięśni szkieletowych, powodując, że stają się one czymś w rodzaju "komórek-piastunek" podporządkowanych pasożytowi. Pomimo reakcji ze strony żywiciela i odkładania wokół larwy specjalnej otoczki, włośnie mogą w tym stanie przeżyć nawet 40 lat!

Z powodu nie bardzo groźnego, ale uciążliwego nicienia - glisty ludzkiej - cierpi co piąty człowiek na świecie. Zanim dorosłe osobniki osiedlą się w jelicie (co widzimy na zdjęciu), odbywają jako larwy skomplikowaną wędrówkę po ciele żywiciela

Inny sposób ucieczki przed odpowiedzią immunologiczną, szczególnie lokalną, to wędrówki pasożytów. Larwa glisty ludzkiej dostaje się wraz z pokarmem do jelita człowieka, ale miast tam pozostać i dorosnąć, przechodzi skomplikowaną wędrówkę przez układ krwionośny do płuc, skąd wraca drogami oddechowymi do gardła, by - ponownie połknięta - znów dostać się do jelita i dopiero teraz się tam osiedlić. Podczas wędrówki larwa przechodzi kolejne linienia i wyrządza liczne szkody w organizmie. Wędrówka taka powoduje wyczerpywanie możliwości obronnych organizmu. Lokalna odpowiedź zaczyna rozwijać się w jelicie. Nim się jednak rozwinie, pasożyta już tam nie ma. Rozpoczynają się działania obronne we krwi - pasożyt więc krew opuszcza. Teraz z kolei tkanka limfoidalna płuc zaczyna walkę. Okazuje się, że walczyć nie ma już z kim. Podobne wędrówki odbywają larwy wielu innych nicieni, na przykład węgorków.

Kto wie, czy nie lepsza jeszcze niż ucieczka przed układem odpornościowym jest strategia wręcz przeciwna, czyli przedostanie się w głąb szeregów obronnych w sposób uniemożliwiający rozpoznanie. Czynią tak pasożytnicze pierwotniaki wnikające do komórek układu odpornościowego. Te jednokomórkowe organizmy tworzą w zaatakowanych komórkach gospodarza specjalne wakuole (pęcherzyki otoczone błoną). Leishmania wywołująca chorobę kala-azar przebywa w makrofagach - wędrujących, amebowatych komórkach fagocytujących. Podobnie może postępować wspomniana już Toxoplasma. Często spotykaną praktyką jest też ucieczka pasożytów do wnętrza czerwonych krwinek, gdzie nie kontaktują się one bezpośrednio z komórkami układu odpornościowego. Czynią tak m.in.: zarodziec malarii oraz, przenoszone przez kleszcze, Babesia i Theileria.

ZMYLIĆ TROP

Bardziej wyrafinowane metody zmagań z układem odpornościowym prowadzą do zmylenia go lub unieczynnienia. Niektóre pasożyty, na przykład świdrowce wywołujące śpiączkę, powodują tak zwaną stymulację poliklonalną limfocytów. Pobudzają one rozmaite limfocyty walczące z różnymi antygenami i produkujące przeciwciała przeciwko nim skierowane. Takie działanie powoduje stopniowe wyczerpywanie możliwości obronnych organizmu.

Świdrowiec (Trypanosoma) bytuje we krwi człowieka (w sąsiedztwie pasożyta widać krwinki czerwone). Świdrowiec oszukuje układ odpornościowy żywiciela, zmieniając swoje białka powierzchniowe

Wiele robaków radzi sobie w jeszcze inny sposób: po przyłączeniu przeciwciał do powierzchniowych antygenów pasożyta, ale przed dalszymi, komórkowymi etapami reakcji przeciwpasożytniczej, robak zrzuca antygeny powierzchniowe wraz z przeciwciałami. Te krążą we krwi i odkładają się w różnych miejscach organizmu, wywołując stany zapalne tam, gdzie wcale nie ma pasożyta! Pasożyty mogą też bezpośrednio hamować odpowiedź żywiciela, czyli wywoływać immunosupresję. Zjawisko to towarzyszy zarażeniom przez pierwotniaki, takie jak świdrowce i Leishmania, oraz robaki - niektóre przywry i nicienie.

Za szczególnie podstępne uznać możemy te pasożyty, które, przebywając w żywicielu, zmieniają swoje antygeny powierzchniowe tak, że z wysiłkiem zmontowana odpowiedź układu odpornościowego okazuje się niewarta nawet przysłowiowego funta kłaków. Postępują tak na przykład nicienie, których kolejne stadia larwalne mają coraz to inne "przebranie". Do perfekcji doszły jednak świdrowce. Otóż te przebywające we krwi pierwotniaki systematycznie zmieniają cząsteczki glikoprotein (są to związki białkowo-cukrowe) pokrywające powierzchnię komórki. Gdy tylko organizm żywiciela zaczyna rozpoznawać dany typ cząsteczki, pierwotniaki te zmieniają powierzchniową glikoproteinę na nową, której żywiciel rozpoznawać jeszcze nie potrafi. Uzyskują czasową przewagę, a co za tym idzie, szybko się mnożą. Świdrowce mogą wyprodukować ponad 120 odmian powierzchniowej glikoproteiny. U podłoża zmian leży dosyć złożony mechanizm genetyczny.

Przedstawiony tu w wielkim skrócie przegląd sposobów walki pasożytów z wyrafinowanymi mechanizmami obronnymi żywicieli jeszcze raz pokazuje, jak olbrzymia jest siła życia i wielkie bogactwo jego form. Świadomość ta powinna być dla nas przestrogą. Mimo opracowania wspaniałych technik biologii molekularnej i ogromnego postępu wiedzy, wojna z pasożytami, bakteriami, wirusami i innymi czynnikami zakaźnymi nie będzie łatwa. Najbardziej jaskrawym przykładem słabości człowieka wobec siły patogenów jest niemożność znalezienia lekarstwa i szczepionki chroniącej przed AIDS, pomimo zgromadzenia rozległej już wiedzy na temat wirusa HIV, a także uczestnictwa w tych badaniach najlepszych umysłów i czołowych laboratoriów świata oraz przeznaczenia na ten cel wielkich środków finansowych.

Równie groźny w skali globu jest problem zakażeń pasożytniczych, które są stosunkowo najlepiej poznane, a mimo to zbierają co roku tragiczne żniwo. Sytuację komplikuje fakt, że plaga ta przybiera najtragiczniejsze rozmiary w krajach najuboższych, których nie stać nie tylko na samodzielne badania, ale nawet na podawanie dostępnych już środków. Walka z pasożytami wymagałaby skoordynowanego działania w skali całego świata i wielkich nakładów finansowych państw wysoko rozwiniętych, w których zarażenia pasożytnicze nie są już poważnym problemem.

Stosowanie tych samych leków przez dłuższy czas powoduje rozprzestrzenianie się takich odmian pasożytów, które są na nie oporne. Ostatnio wielkie spustoszenia w krajach tropikalnych czyni nowy szczep zarodźca malarii, oporny na chininę stosowaną profilaktycznie w niektórych krajach, na przykład jako dodatek do soli kuchennej. Laboratoria biologii molekularnej nie nadążają z produkcją środków nowych generacji. W użyciu są ciągle leki z tych samych grup. Dogłębne poznanie mechanizmów unikania odpowiedzi immunologicznej żywiciela przez pasożyty daje szansę na skonstruowanie nowych narzędzi walki z tymi organizmami, które, będąc przejawem bioróżnorodności i siły ewolucji, stanowią zagrożenie dla gatunku ludzkiego.

Zdjęcia: WHO

Mgr WAWRZYNIEC KOFTA, absolwent Wydziału Biologii UW, pracuje w Katedrze Parazytologii Wydziału Weterynaryjnego SGGW w Warszawie.

O podobnych zagadnieniach przeczytasz w artykułach:
(08/97) STRZEŻ SIĘ KLESZCZA
(10/97) ZBZIKOWANY ARCHITEKT
(12/97) RYZYKOWNA OZNAKA ZDROWIA
(05/98) JAK BORELIOZA ZALEŻY OD BRUDNICY NIEPARKI