Istraživači sa Medicinskog fakulteta Bejlor i saradničke institucije poboljšali su naše razumevanje o tome kako rotavirus, najčešći uzrok akutnog gastroenteritisa kod dece, čini ljude bolesnima. Studija objavljena u Science Advances je među prvima koja pokazuje da je rotavirusni protein NSP4 neophodan i dovoljan za višestruke aspekte rotavirusne infekcije tako što ometa signalizaciju kalcijuma ne samo u zaraženim ćelijama, već iu obližnjim neinficiranim ćelijama. Ovi poremećaji u signalizaciji kalcijuma utiču na ozbiljnost rotavirusne bolesti, pružajući nove uvide u to kako funkcija NSP4 utiče na virulenciju rotavirusa. Nalazi sugerišu da bi manipulacija NSP4 mogla dovesti do novih strategija za sprečavanje ili lečenje rotavirusnih infekcija.
„Samo rotavirus čini jednu četvrtinu svih slučajeva teškog pedijatrijskog akutnog gastroenteritisa, koji se obično manifestuje vodenastim prolivom, povraćanjem, groznicom i bolom u stomaku. Trenutno, skoro 500.000 dece širom sveta umire od ovog stanja svake godine“, rekao je odgovarajući autor dr. Džozef Hajser, vanredni profesor molekularne virologije i mikrobiologije, kao i v. iz Alkek centra za istraživanje metagenoma i mikrobioma i član Dan L Duncan sveobuhvatnog centra za rak u Bejloru. „Iako su oralna rehidraciona terapija i žive atenuirane rotavirusne vakcine pomogle da se smanji teret rotavirusnog akutnog gastroenteritisa kod dece širom sveta, još uvek ima prostora za poboljšanje.
U trenutnoj studiji, Hiser i njegove kolege su dublje istražili kako funkcije NSP4 tokom rotavirusne infekcije doprinose ozbiljnosti bolesti u nadi da će pronaći novi pristup za lečenje ili prevenciju bolesti. U prethodnoj studiji, istraživači su otkrili da rotavirus pokreće aberantne kalcijumove signale poznate kao „međućelijski kalcijumski talasi“ koji zrače iz zaraženih ćelija u susedne neinficirane ćelije i da inhibicija ovih signala smanjuje ozbiljnost bolesti.
„Rezultati su pokazali da je verovatno da su kalcijumovi talasi doprineli replikaciji i virulenciji rotavirusa; međutim, nije bilo jasno kako je virus pokrenuo ovaj signal“, rekao je Hajser. „Već smo imali dokaze koji su postavili NSP4 na vrh liste virusnih proteina koji bi mogli biti uključeni u pokretanje kalcijumovih talasa.“
Radeći sa postojećim virulentnim i oslabljenim sojevima rotavirusa kod ljudi i svinja, kao i sa novim genetskim rekombinantnim sojevima generisanim sistemom reverzne genetike, tim je ispitao ulogu NSP4 u indukciji talasa kalcijuma i njegovu vezu sa ozbiljnošću bolesti koristeći niz eksperimentalnih metoda. modeli, uključujući ćelije uzgajane u laboratoriji, crevne organoidne kulture i životinjske modele.
Istraživači su otkrili da se sposobnost rotavirusa da generiše kalcijumove talase u potpunosti pripisuje NSP4, tako da ekspresija NSP4 u ćelijama, čak i u odsustvu rotavirusne infekcije, generiše kalcijumove talase koji se ne razlikuju od prirodne infekcije.
Važno je da je NSP4 iz oslabljenih rotavirusa, koji izazivaju blažu ili nikakvu bolest, izazvao manje talasa kalcijuma nego NSP4 iz virulentnih sojeva, a ubacivanje atenuiranog NSP4 u virulentni soj rotavirusa je smanjilo broj talasa kalcijuma koje je proizveo i smanjilo njegovu sposobnost da izazove dijareju u životinjski model.
„Otkrili smo da sposobnost rotavirusa da generiše talase kalcijuma ide ruku pod ruku sa NSP4, ekspresija samog NSP4 je dovoljna da generiše talase kalcijuma, a višestruki aspekti ozbiljnosti rotavirusne bolesti koreliraju sa sposobnošću generisanja kalcijumovih talasa“, rekao je Hiser.
Štaviše, kalcijumski talasi su takođe pokrenuli imuni odgovor, što implicira disregulaciju kalcijuma kao sredstvo za prepoznavanje virusa.
„Sve u svemu, dokazi sugerišu da se činilo da je NSP4 uključen u izazivanje talasa kalcijuma koji su povezani i sa ozbiljnošću rotavirusne bolesti i sa odgovorima ćelija domaćina na ovaj aberantni nivo signalizacije kalcijuma“, rekao je Hiser.
Nalazi se mogu primeniti izvan rotavirusa na druge viruse koji nose proteine slične NSP4 koji bi mogli biti uključeni u ometanje signalizacije kalcijuma.
