Снижение уровня витамина C в организме может защитить от паразитов

Витамин C (аскорбат) вырабатывается у животных как продукт эволюционно древнего метаболического пути, который оканчивается ферментом L-гулонолактоноксидазой (GULO). В других путях GULO участия не принимает и в ходе эволюции многих видов многократно и независимо утрачивался (как и у людей). Считается, что потеря GULO не вредит организму, потому что он может восполнить недостаток витамина с помощью диеты. Однако в организме вырабатывающих аскорбат животных (таких как мыши) витамин всегда остается на высоком уровне, а в организме животных без GULO — варьирует в широких пределах. Низкие уровни витамина у людей встречаются часто и связаны с повышенной смертностью от неинфекционных заболеваний.

Аскорбат — антиоксидант, его недостаток связан с нарушением гемопоэза, развития костей, синтеза норадреналина, выработки коллагена, поддержания целостности сосудов и других клеточных процессов. Цинга, развивающаяся при стойком дефиците витамина, смертельно опасна. Так почему многие виды утрачивают способность синтезировать витамин C, если он так важен для организма? Исследователи из США и Китая предположили, что потеря GULO дает какие-то преимущества, которые перевешивают вред. Например, это может быть защита от паразитов.

Шистосомы — паразитические трематоды, которые поражают 250 млн человек каждый год и приводят к значительному росту морбидности и смертности в беднейших регионах. Шистосомы живут в крови десятилетиями и откладывают сотни или тысячи оплодотворенных яиц каждый день. Яйца паразита оседают в органах, вызывая воспаление и хронические инвалидизирующие симптомы шистосомозов. Они провоцируют образование гранулем, способствуя выходу яиц из организма и передаче паразита пресноводным улиткам, которые служат промежуточными хозяевами. Существующее лечение эффективно лишь частично. Известно, что добавление аскорбата в культуральную среду позволяет получать жизнеспособные яйца Schistosoma mansoni и Schistosoma japonicum. Авторы предположили, что недостаток витамина C защищает животных от развития шистосомозов.

Чтобы проверить это предположение, авторы заражали мышей Gulo^-/- и дикого типа человеческим патогеном S. mansoni. Мышам Gulo^-/- переставали давать витамин C с пищей за неделю до заражения. У червей, изолированных из мышей дикого типа, в организме был аскорбат, а у изолированных из мышей с делецией — нет, то есть шистосомы получают его из организма хозяина. Число и размеры червей не отличались у двух групп мышей. Однако у зараженных мышей дикого типа наблюдались гепатомегалия и спленомегалия, типичные для шистосомоза, а у мышей Gulo^-/- печень была нормальных размеров, а селезенка была лишь немного увеличена. Гранулемы на печени тоже были только у мышей дикого типа.

Однако у таких мышей развивалась цинга. Чтобы не допустить этого, мышам Gulo^-/- давали аскорбат с пищей до и в течение трех недель после заражения, а потом убирали витамин из диеты (черви откладывают яйца через 4­–5 недель после заражения). В этом случае у мышей не было цинги (потери веса, слабости и летаргии), но в остальном инфекция проходила так же, как и у мышей с полным отсутствием витамина C в диете.

Инфекция, вызванная S. mansoni, нарушает работу кроветворной и иммунной систем, например, вызывает эозинофилию. Дефицит аскорбата предотвращал рост числа эозинофилов, их прекурсоров и моноцитов, а также нарушение эритропоэза.

Для развития цинги требуется истощение запасов аскорбата в течение нескольких месяцев у людей и около шести недель у мышей, но шистосомы откладывают яйца ежедневно. Авторы предположили, что эти различия могут обеспечить преимущество в выживании во время инфекции. Они проверили, может ли интервальное истощение аскорбата в течение трех недель с последующим восполнением в течение одной недели принести пользу хозяину, снизив интенсивность откладывания яиц и патологию, но предотвращая при этом цингу.  При таком режиме 10 из 16 зараженных мышей дикого типа погибли, но только одна из 19 мышей Gulo^-/- погибла в этом эксперименте.

Аскорбат необходим шистосомам для формирования жизнеспособных яиц in vitro. В фекалиях зараженных мышей дикого типа находилось много яиц червей, но у мышей Gulo^-/- яиц не наблюдалось, так что аскорбат был необходим для их образования in vivo тоже. Вероятно, нарушалось созревание вителлариев у самок.

Другие антиоксиданты не могли восполнить недостаток витамина C, так что он должен играть еще какую-то роль. Ингибирование KDM6 фенотипически имитирует дефицит аскорбата. Авторы сделали вывод, что дело может быть в нарушении деметилирования гистонов. 

Паразитический червь ингибирует ноцицепторы хозяина, чтобы избежать иммунного ответа