Wir sind nicht gleich, wenn wir krank werden. Ob es niesen ist, wenn wir erkältet sind, oder wild beißende Menschen, wenn wir Tollwut bekommen, Keime verändern unser Verhalten.
Das liegt daran, dass Keime von einem Wirt zum anderen übertragen werden müssen. Folglich wird das Wirtsverhalten normalerweise so verändert, dass sich der Erreger ausbreitet. Tollwut zum Beispiel führt dazu, dass infizierte Tiere andere aggressiv beißen, weil das Virus durch Speichel übertragen wird. Aber einige Mikroben sind subtiler.Toxoplasma gondii Parasiten, die sich nur bei Katzen sexuell vermehren, aber jedes Tier infizieren können, entführen das Gehirn und beeinflussen das Verhalten des Wirts. In einer Wendung der Ereignisse, die Charles Darwin zum Lächeln bringen würde, verhalten sich Ratten und Mäuse, die mit Toxoplasma infiziert sind, so, dass sie eine leichte Beute für Katzen sind – genau dort, wo Toxoplasma hin will. Die Fähigkeit von Toxoplasma, solche grundlegenden Instinkte bei Nagetieren zu stören, ist alarmierend, wenn man bedenkt, dass ein Drittel der Menschen auch die Zysten dieses Parasiten in ihrem Gehirn trägt. Latente Toxoplasmose beim Menschen wurde mit schweren neurologischen Störungen in Verbindung gebracht, einschließlich Schizophrenie, intermittierender Explosionsstörung (Wutstörung) und Selbstmord, es wurde jedoch nie gezeigt, dass dies eine direkte Ursache ist.
Könnte der Parasit auch Menschen manipulieren? Gibt es eine Möglichkeit, diesen Parasiten loszuwerden, und wenn ja, würde sich das Verhalten wieder normalisieren?
Ich bin Mikrobiologe und studiere Toxoplasma seit über 20 Jahren. Ich habe nicht nur die Auswirkungen des Parasiten auf seinen Wirt als endlos faszinierend empfunden, sondern auch versucht, seine Schwachstellen zu identifizieren, damit Ärzte diese derzeit unheilbare lebenslange Infektion besser behandeln können.In Zusammenarbeit mit dem Biochemiker Ronald Wek und dem Neurowissenschaftler Stephen L. Boehm II haben wir die überraschende Entdeckung gemacht, dass die Parasiten ihren Nagetierwirt möglicherweise nicht direkt manipulieren. Vielmehr kann die Immunantwort des Wirts auf die chronische Infektion schuld sein.
Ihr Gehirn auf Toxoplasma
Toxoplasma ist ein einzelliger Parasit, der wirklich herumkommt – er hat es geschafft, die Gehirne von Milliarden von Kreaturen auf der ganzen Welt zu infiltrieren, von Vögeln bis zu Belugawalen. Von allen Arten, die Toxoplasma infizieren kann, unterstützen jedoch nur Katzen sein sexuelles Stadium. Nach dem Sex im Katzendarm wird Toxoplasma in robuste Hülsen verpackt, die als Oozysten bezeichnet werden und über den Kot in die Umwelt freigesetzt werden und dann von anderen Tieren aufgenommen oder eingeatmet werden können.Eine Infektion mit Toxoplasma führt beim Menschen normalerweise nicht zu Symptomen, es sei denn, sein Immunsystem ist beeinträchtigt, aber die Parasiten bleiben lebenslang als latente Gewebezysten im Körper. Diese Gewebezysten kommen häufig im Gehirn, im Herzen und im Skelettmuskel vor. Die Bildung von Gewebezysten tritt bei allen infizierten Tieren auf, einschließlich vieler, die auf unserem Teller landen. Der Verzehr dieser Gewebezysten in rohem oder ungekochtem Fleisch überträgt auch die Infektion.Eine andere Möglichkeit, wie diese Gewebezysten als Vehikel für die Übertragung von Parasiten dienen, ist die Veränderung des Wirtsverhaltens. Ratten und Mäuse mit latenter Toxoplasmose werden hyperaktiv und verlieren ihre instinktive Angst vor Katzen, was sie im Wesentlichen zu einem kostenlosen Mittagessen für Katzen macht.Jennifer Martynowicz, eine Doktorandin in meinem Labor, war fasziniert von der Fähigkeit latenter Toxoplasmose, das Verhalten von Mäusen zu verändern. Es ist seit langem ein Rätsel, wie genau diese kleine Mikrobe, die inert erscheint, wenn sie in ihrer Gewebezystenwand eingeschlossen ist, eine solche Leistung vollbringt. Es ist bekannt, dass Toxoplasma ein Arsenal von Parasitenproteinen in Wirtszellen freisetzt, die die Genaktivität verändern können.Frühere Arbeiten in unserem Labor fanden heraus, dass Guanabenz, ein von der FDA zugelassenes Medikament zur Behandlung von Bluthochdruck, die Anzahl der Gehirnzysten in einem infizierten Mäusestamm, den wir BALB / c nennen, signifikant reduziert. Mit diesem Medikament konnte Martynowicz eine grundlegende Frage beantworten: Wenn wir die Anzahl der Parasitenzysten im Gehirn reduzieren, können wir dann das normale Verhalten wiederherstellen?
Toxoplasma ändert Verhalten – Medikament kehrt es um
Martynowicz verabreichte den Mäusen, die aufgrund latenter Toxoplasmose hyperaktiv waren, drei Wochen lang Guanabenz. Als Martynowicz die Gehirne der behandelten Mäuse und Mäuse, die kein Guanabenz erhielten, untersuchte, entdeckte sie, dass die Zystenzahl bei behandelten Mäusen um etwa 75% gesenkt wurde, was die Ergebnisse früherer Studien verstärkte. In der ersten Demonstration dieser Art untersuchte Martynowicz dann, ob die Reduktion der Zysten die Aktivität der Mäuse beeinflusste. Zu unserer Freude war die Hyperaktivität, die normalerweise bei Mäusen mit latenter Toxoplasmose beobachtet wurde, verschwunden. Die mit Guanabenz behandelten Tiere verhielten sich wie normale, nicht infizierte Mäuse.
Es sah also so aus, als wäre die Hypothese unseres Labors richtig: Gehirnzysten korrelierten mit Verhaltensänderungen.Um sicherzugehen, dass die Hyperaktivität durch die Zysten verursacht wurde, beschloss Martynowicz, die Wirkung von Guanabenz in einem anderen Mausstamm namens C57BL/ 6 zu untersuchen, der anfälliger für Toxoplasma ist. In diesem Mausstamm senkte Guanabenz die Zystenzahl nicht. Aber es hat das hyperaktive Verhalten umgekehrt. Diese unerwarteten Ergebnisse zeigten, dass die Hyperaktivität in infizierten Mäusen nicht mit der Anzahl der Parasitengehirnzysten korreliert.Um diese rätselhafte Diskrepanz zu beheben, untersuchte Martynowicz das Ausmaß der Entzündung im Gehirn dieser Mäuse. Andere Forscher haben beobachtet, dass latente Parasitenzysten im Gehirn rekrutieren Immunzellen und produzieren ein geringes Maß an anhaltender Entzündung.
Verändert eine Gehirnentzündung das Verhalten?
Es ist bekannt, dass Guanabenz entzündungshemmende Wirkungen hat. Die Verringerung der Gehirnentzündung ist genau das, was sie in den Gehirnen beider infizierter Mausstämme zu tun scheint. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Hyperaktivität bei infizierten Mäusen eher durch ihre Immunantwort als durch eine parasitengesteuerte Manipulation verursacht wird. Wenn ja, kann der Schlüssel zur Kontrolle einiger Verhaltensänderungen bei infizierten Tieren die Modulation ihrer Immunantwort sein.
Wir wissen noch nicht, wie Neuroinflammation zu Hyperaktivität führen kann. Es ist jedoch interessant festzustellen, dass einige aufkommende Studien auch einen Zusammenhang zwischen Entzündungen und Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) gefunden haben, von der mehr als 6 Millionen Kinder in den USA betroffen sind
Wenn unsere Ergebnisse in Mäusen, die in der Zeitschrift mBio veröffentlicht wurden, sich auf Menschen erstrecken, könnte dies wichtige Auswirkungen darauf haben, wie wir derzeit Gehirninfektionen behandeln. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Gehirninfektionen neurologische Konsequenzen nur bei einer Untergruppe von Menschen verursachen können, basierend auf ihrer Immunantwort. Weitere Studien sind erforderlich, um festzustellen, ob entzündungshemmende Medikamente wie Guanabenz bei der Behandlung dieser Erkrankungen wirksam sein können.