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O Impacto das Infecções por Babesia na Saúde do Gado

Entendendo os efeitos da Babesia no gado e a necessidade urgente de tratamentos melhores.

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Babesia é um parasita minúsculo que se espalha por carrapatos e pode infectar vários animais, incluindo gado e, às vezes, humanos. Existem muitos tipos de Babesia, mas os que afetam o gado, especialmente Babesia bovis e Babesia bigemina, são os mais preocupantes. Esses parasitas podem causar problemas de saúde significativos nos bovinos, levando a febre, anemia e outros sintomas. Uma complicação severa da infecção por B. bovis é a babesiose cerebral, que afeta o cérebro e pode ser fatal.

Os métodos atuais para controlar essas infecções são limitados. Existem poucos medicamentos e problemas com vacinas existentes. Além disso, os carrapatos estão se tornando resistentes aos tratamentos destinados a matá-los. Portanto, é urgente encontrar novas formas de tratar e prevenir essa doença.

O Problema da Babesiose Bovina

Os dois principais tipos de Babesia que impactam as vacas são B. bovis e B. bigemina. Quando um animal é infectado, pode desenvolver febre e ficar fraco devido à anemia. A infecção pode atrapalhar o fluxo sanguíneo normal, especialmente nos casos de B. bovis, levando a problemas graves no cérebro. Isso torna o controle da propagação desse parasita essencial para a indústria do gado, pois pode causar perdas financeiras significativas.

Medidas de Controle Atuais

As ferramentas disponíveis para gerenciar a babesiose bovina são inadequadas. Falta medicamento eficaz e, embora existam vacinas, elas podem não ser amplamente aplicáveis. Além disso, os carrapatos desenvolveram resistência a certos pesticidas, dificultando o controle. Esse cenário cria uma necessidade urgente de novos tratamentos e estratégias de controle.

Como a Babesia Afeta o Gado

Quando B. bovis infecta uma vaca, ela danifica os glóbulos vermelhos, levando a sintomas como febre e anemia. Esse parasita também pode causar complicações sérias, como a babesiose cerebral, onde os glóbulos vermelhos infectados bloqueiam o fluxo sanguíneo para o cérebro. Isso pode resultar em problemas de saúde graves e altas taxas de mortalidade entre o gado infectado.

Os glóbulos vermelhos infectados formam estruturas chamadas "ridges" em suas superfícies, que são essenciais para a capacidade do parasita de se grudar aos vasos sanguíneos. Essas "ridges" são criadas por proteínas específicas que o parasita envia para os glóbulos vermelhos. Pesquisadores identificaram várias proteínas envolvidas nesse processo, embora seus papéis exatos não sejam totalmente compreendidos.

O Papel das Proteínas nas Infecções por Babesia

Pesquisas mostraram que duas proteínas importantes para B. bovis são as proteínas VESA-1 e SBP, especificamente SBP3. Essas proteínas estão envolvidas na formação de "ridges" nas superfícies dos glóbulos vermelhos infectados, ajudando o parasita a se aderir aos vasos sanguíneos do hospedeiro. A VESA-1 é particularmente significativa, pois é a única proteína conhecida que se liga às paredes dos vasos sanguíneos, facilitando a adesão do parasita.

As proteínas SBP, incluindo SBP3, desempenham um papel crucial na formação das "ridges". Embora muito conhecimento exista sobre sua estrutura e distribuição, as funções exatas dessas proteínas, especialmente como auxiliam na citoadesão, permanecem áreas de pesquisa ativa.

Investigando o SBP3

Para entender a contribuição do SBP3, os pesquisadores criaram parasitas geneticamente modificados que expressavam ou não a proteína SBP3. Ao estudar esses parasitas modificados, eles tentaram descobrir como o SBP3 impacta a formação de "ridges" e a saúde geral do parasita.

Descobertas sobre a Localização do SBP3

Em experimentos, os cientistas usaram anticorpos específicos para rastrear o SBP3 dentro dos glóbulos vermelhos infectados. Eles descobriram que o SBP3 é visto principalmente em glóbulos vermelhos maduros, onde ajuda na formação das "ridges". Essa co-localização com a VESA-1 sugere que o SBP3 é crucial para permitir que a VESA-1 alcance a superfície celular, promovendo a ligação dos glóbulos vermelhos infectados às paredes dos vasos sanguíneos.

Reduzindo os Níveis de SBP3

Quando os pesquisadores reduziram a quantidade de SBP3 usando uma técnica especial, observaram uma diminuição significativa na formação de "ridges" nos glóbulos vermelhos. Essa redução teve implicações severas para a capacidade do parasita de crescer e prosperar dentro do hospedeiro. Os parasitas modificados mostraram dificuldades em formar "ridges" e, portanto, reduziram sua capacidade de se grudar aos vasos sanguíneos, o que provavelmente afetou sua sobrevivência.

Impacto da Redução do SBP3

Ao reduzir sistematicamente os níveis de SBP3, os cientistas puderam determinar seu papel mais claramente. A redução levou a um crescimento prejudicado e significativamente menos "ridges" nos glóbulos vermelhos infectados. Essa descoberta destaca quão vital o SBP3 é para o ciclo de vida do parasita e sua interação com o hospedeiro.

Efeitos no VESA-1

Com a diminuição dos níveis de SBP3, os pesquisadores notaram uma queda correspondente na presença de VESA-1 na superfície dos glóbulos vermelhos. Isso sugere que o SBP3 é crucial para a localização correta da VESA-1, que é essencial para o processo de citoadesão. A interação precisa entre essas duas proteínas é uma área essencial para mais pesquisas, pois pode levar a novas opções de tratamento.

Mudanças Estruturais Observadas

Usando técnicas de imagem avançadas, os cientistas examinaram as mudanças estruturais que ocorrem nos glóbulos vermelhos infectados quando os níveis de SBP3 são reduzidos. Os resultados confirmaram uma diminuição dramática no número de "ridges" quando o SBP3 foi reduzido, reforçando seu papel na formação dessas estruturas.

Ensaios de Citoadesão

Para explorar como o SBP3 afeta a capacidade dos glóbulos vermelhos infectados de se grudar às paredes dos vasos sanguíneos, os cientistas realizaram ensaios de citoadesão. Eles observaram que menos glóbulos vermelhos estavam se ligando às células endoteliais dos cérebros bovinos quando os níveis de SBP3 eram mais baixos. Esse experimento confirmou que o SBP3 é um fator crítico na patogenicidade de B. bovis.

Interação com Proteínas do Hospedeiro

Além de estudar o SBP3, os pesquisadores também exploraram suas interações com proteínas nos glóbulos vermelhos do hospedeiro. Eles descobriram que o SBP3 se associa a várias proteínas, incluindo a Band 3, que está envolvida na manutenção da forma e função dos glóbulos vermelhos. Ao se ligar a essas proteínas, o SBP3 provavelmente altera a estrutura da membrana do glóbulo vermelho, contribuindo para a formação das "ridges".

Conclusão

Este estudo traz à tona os papéis importantes que SBP3 e VESA-1 desempenham no ciclo de vida de B. bovis. Ao entender como essas proteínas interagem e contribuem para a formação de "ridges" nos glóbulos vermelhos infectados, os pesquisadores podem desenvolver melhores estratégias para combater a babesiose bovina. As informações obtidas desses estudos podem levar a novas terapias que melhorem a saúde do gado e reduzam as perdas econômicas na indústria pecuária.

Direções Futuras

A pesquisa contínua é crucial para entender completamente os mecanismos por trás da formação de "ridges" e como esses processos podem ser direcionados para o controle da doença. Estudos futuros podem se concentrar em identificar proteínas adicionais envolvidas nessas interações e explorar opções de tratamento que interrompam o ciclo de infecção. No final, uma melhor compreensão da Babesia e seu impacto nos animais hospedeiros contribuirá para estratégias de gerenciamento mais eficazes para a babesiose bovina.

Fonte original

Título: Critical role of Babesia bovis spherical body protein 3 in ridge formation on infected red blood cells

Resumo: Babesia bovis, an apicomplexan intraerythrocytic protozoan parasite, causes serious economic loss to cattle industries around the world. Infection with this parasite leads to accumulation of infected red blood cells (iRBCs) in the brain microvasculature that results in severe clinical complications known as cerebral babesiosis. Throughout its growth within iRBCs, the parasite exports various proteins to the iRBCs that lead to the formation of protrusions known as "ridges" on the surface of iRBCs, which serve as sites for cytoadhesion to endothelial cells. Spherical body proteins (SBPs; proteins secreted from spherical bodies, which are organelles specific to Piroplasmida) are exported into iRBCs, and four proteins (SBP1-4) have been reported to date. In this study, we elucidated the function of SBP3 using an inducible gene knockdown (KD) system. Localization of SBP3 was assessed by immunofluorescence assay, and only partial colocalization was detected between SBP3 and SBP4 inside the iRBCs. In contrast, colocalization was observed with VESA-1, which is a major parasite ligand responsible for the cytoadhesion. Immunoelectron microscopy confirmed localization of SBP3 at the ridges. SBP3 KD was performed using the glmS system, and effective KD was confirmed by Western blotting, immunofluorescence assay, and RNA-seq analysis. The SBP3 KD parasites showed severe growth defect suggesting its importance for parasite survival in the iRBCs. VESA-1 on the surface of iRBCs was scarcely detected in SBP3 KD parasites, whereas SBP4 was still detected in the iRBCs. Moreover, abolition of ridges on the iRBCs and reduction of iRBCs cytoadhesion to the bovine brain endothelial cells were observed in SBP3 KD parasites. Immunoprecipitation followed by mass spectrometry analysis detected the host Band 3 multiprotein complex, suggesting an association of SBP3 with iRBC cytoskeleton proteins. Taken together, this study revealed the vital role of SBP3 in ridge formation and its significance in the pathogenesis of cerebral babesiosis. Author summaryBabesia bovis causes a high-mortality complication called cerebral babesiosis in cattle, similar to cerebral malaria in humans. Both complications are caused by the cytoadhesion of infected red blood cells (iRBCs) to the host brain endothelial cells. These parasites export numerous proteins to the host iRBCs and produce protrusions on the iRBCs that are called ridges for B. bovis and knobs for Plasmodium falciparum. Ridges and knobs play an important role in cytoadhesion as they are the sites of adherence; however, the molecules responsible for ridge formation remain unknown. In this study, we showed that SBP3 is a crucial protein for ridge formation. The SBP3 knockdown parasites showed severe growth defects and abolition of ridges on the iRBCs, and cytoadhesion of iRBCs to the bovine brain endothelial cells was significantly reduced. An immunoprecipitation experiment suggested an association of SBP3 with the host Band 3 multiprotein complex. Although there is no similarity in amino acid sequences, we suggest SBP3 to be a functional ortholog of KAHRP in P. falciparum. In summary, our results shed light on the molecular mechanism of ridge formation and the pathogenesis of B. bovis.

Autores: Masahito Asada, A. Fathi, H. Hakimi, M. Sakaguchi, J. Yamagishi, S.-i. Kawazu

Última atualização: 2024-05-28 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.28.596171

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.28.596171.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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