Как вирус бешенства перемещается через нервные клетки, и как он может быть остановлен?

Чтобы успешно заразить хозяина, вирус бешенства должен перейти от нервного окончания к телу нервной клетки, где он может реплицироваться. В исследовании, опубликованном в журнале PLoS Pathogens, ученые из Принстонского университета (Princeton University) показывают, что вирус бешенства действует по-другому по сравнению с другими вирусами, поражающими нейроны, и что его «путешествие» может быть приостановлено лекарственным препаратом, обычно используемым для лечения амебной дизентерии.

Чем вирус бешенства отличается от остальных?

Большинство вирусов случайным образом заражают нервную систему, когда иммунная система ослаблена. Но некоторые нейротропные вирусы эволюционировали для того, чтобы внедриться в нейроны, что само по себе является частью их нормального инфекционного цикла. Вирус бешенства, например, передается, когда зараженное животное кусает мышцу хозяина. Затем вирус распространяется на концевые участки моторных нейронов, которые иннервируют мышцы, перемещаясь вдоль длинных волокон аксонов нейронов в тело нейронов. Оттуда вирус может распространяться по всей центральной нервной системе, а также в слюнные железы. Со слюной при укусе он может быть легко передан другим хозяевам. Хотя инфекции бешенства у людей редки, вирус убил более 17 000 человек во всем мире в 2015 году.

Альфа-герпесвирусы, такие как вирусы простого герпеса, также проникают в периферические концевые участки аксона и перемещаются вдоль в тело нейронных клеток, где они могут находиться в латентном состоянии на протяжении жизни хозяина.

«Транспортировка в тело нейрональных клеток не является пассивным процессом, а активным, который опирается на собственные двигательные белки нейронов и микротрубочки», — говорит автор исследования Линн Энквист (Lynn Enquist). «Вирусные частицы должны задействовать этот механизм для эффективного транспорта в аксонах, иначе заражение не может начаться».

Материалы и методы обследования

В текущем исследовании Энквист с соавторами исследовали, как вирус бешенства задействует механизм переноса в нейронах. Исследователи заразили нейроны вирулентным штаммом вируса, помеченным красным флуоресцентным белком, что позволило исследователям наблюдать вирусный перенос в реальном времени с помощью жидкостной флуоресцентной микроскопии. Исследование проводилось под руководством Маргарет Макгибени (Margaret MacGibeny).

Результаты научной работы

Энквист с соавторами исследования ранее обнаружили, что альфа-герпесвирусы взаимодействуют с механизмом переноса в нейронах, стимулируя синтез белка на инфицированных нервных окончаниях. Таким образом, вирусный перенос в тело клетки может быть заблокирован препаратами, которые ингибируют синтез белка, а также клеточными противовирусными белками, называемыми интерферонами.

Ученые обнаружили, что в отличие от альфа-герпесвирусных инфекций, интерфероны не влияют на транспорт вируса бешенства, возможно, потому, что до тех пор, пока он не достигнет тела нейрональных клеток, вирус бешенства скрывается внутри клеточных структур, называемых эндосомами.

«Мы также не смогли обнаружить усиленный синтез белка в аксонах после заражения вирусом бешенства», — сказала Макгибени. «Но, к нашему удивлению, мы увидели, что ингибитор синтеза белка, называемый эмерином, эффективно блокирует транспортировку вируса бешенства в тело клетки».

Эметин не влиял на перенос эндосом, лишенных вируса бешенства. Но эндосомы, несущие вирус, были либо полностью иммобилизованы, либо были способны перемещаться на короткие расстояния с более медленной скоростью. Другие ингибиторы синтеза белка не блокировали перенос вируса бешенства, однако, эметин работает, ингибируя другой процесс в инфицированных нейронах.

«Эметин использовался для лечения амебной дизентерии», — сказала Макгибени. «В лаборатории он широко используется для ингибирования синтеза белка, но есть недавние сообщения, свидетельствующие о том, что эметин обладает противовирусными эффектами, которые не зависят от ингибирования синтеза белка. Наше исследование показывает, что этот препарат может ингибировать вторжение вируса бешенства в нервную систему через новый механизм, о котором не сообщалось ранее».

Выводы

«Наш следующий шаг — выяснить, как Эметин разрушает вирус бешенства в аксонах», — говорит Энквист. «Не помешает ли он сигнальным путям клеток после входа вируса бешенства, или же он напрямую блокирует переход моторных белков в эндосомы, переносящие вирусы? Этот вопрос стоит на повестке дня».