nie jesteśmy tacy sami, gdy chorujemy. Niezależnie od tego, czy jest to kichanie, gdy jesteśmy przeziębieni, czy okrutne gryzienie ludzi, gdy mamy wściekliznę, zarazki zmieniają nasze zachowanie.
To dlatego, że zarazki muszą przenosić się z jednego hosta na drugi. W związku z tym zachowanie gospodarza jest zwykle zmieniane w sposób, który pomaga rozprzestrzeniać się patogenu. Wścieklizna, na przykład, powoduje zarażone zwierzęta agresywnie gryzą innych, ponieważ wirus przenosi się przez ślinę. Ale niektóre drobnoustroje są bardziej subtelne.
Toxoplasma gondii pasożyty, które rozmnażają się płciowo tylko u kotów, ale mogą zainfekować każde zwierzę, porwać mózg i wpływać na zachowanie gospodarza. W odwrocie wydarzeń, które wywołałyby uśmiech Karola Darwina, szczury i myszy zakażone toksoplazmą zachowują się w sposób, który czyni je łatwą zdobyczą dla kotów – dokładnie tam, gdzie Toxoplasma chce się udać.
zdolność Toxoplasmy do zakłócania takich podstawowych instynktów u gryzoni jest alarmująca, jeśli wziąć pod uwagę, że jedna trzecia ludzi również nosi torbiele tego pasożyta w mózgu. Utajona toksoplazmoza u ludzi była związana z poważnymi zaburzeniami neurologicznymi, w tym schizofrenią, przerywanym zaburzeniem wybuchowym (wściekłością) i samobójstwem, ale nigdy nie wykazano, że jest bezpośrednią przyczyną.
czy pasożyt może manipulować także ludźmi? Czy istnieje sposób na pozbycie się tego pasożyta, a jeśli tak, to czy zachowanie wróci do normy?
jestem mikrobiologiem, który od ponad 20 lat bada toksoplazmę. Nie tylko odkryłem, że wpływ pasożyta na jego gospodarza jest nieskończenie fascynujący, ale próbowałem zidentyfikować jego słabe punkty, aby lekarze mogli lepiej leczyć tę obecnie nieuleczalną infekcję przez całe życie.
we współpracy z biochemikiem Ronaldem Wekiem i neurologiem Stephenem L. Boehmem II dokonaliśmy zaskakującego odkrycia, że pasożyty mogą nie manipulować bezpośrednio gospodarzem gryzoni. Raczej odpowiedź immunologiczna gospodarza na przewlekłą infekcję może być winna.
twój mózg na Toxoplasma
Toxoplasma jest jednokomórkowym pasożytem, który naprawdę się rozprzestrzenia-udało mu się przeniknąć do mózgów miliardów stworzeń na całym świecie, od ptaków po wieloryby beluga. Ze wszystkich gatunków Toxoplasma może zainfekować, jednak tylko koty wspierają jego stadium płciowe. Po seksie w jelitach kota Toxoplasma jest pakowana w wytrzymałe strąki zwane oocystami, które są uwalniane do środowiska przez kał, a następnie mogą być spożywane lub wdychane przez inne zwierzęta.
zakażenie toksoplazmą zwykle nie wywołuje objawów u ludzi, chyba że ich układ odpornościowy jest osłabiony, ale pasożyty pozostają w organizmie przez całe życie jako utajone torbiele tkankowe. Te torbiele tkankowe są powszechnie spotykane w mózgu, sercu i mięśniach szkieletowych. Powstawanie torbieli tkankowych występuje u wszystkich zakażonych zwierząt, w tym wielu, które kończą się na naszym talerzu obiadowym. Spożycie tych torbieli tkankowych w surowym lub niedogotowanym mięsie również przenosi infekcję.
innym sposobem, w jaki torbiele te służą jako nośnik transmisji pasożytów, jest zmiana zachowania gospodarza. Szczury i myszy z utajoną toksoplazmozą stają się nadpobudliwe i tracą instynktowny strach przed kotami, co zasadniczo czyni je darmowym obiadem dla kotów.
Jennifer Martynowicz, doktorantka w moim laboratorium, była zaintrygowana zdolnością utajonej toksoplazmozy do zmiany zachowania myszy. Od dawna jest tajemnicą, jak dokładnie ten mały mikrob, który wydaje się obojętny, gdy jest zamknięty w ścianie torbieli tkankowej, udaje się wykonać taki wyczyn. Wiadomo, że Toxoplasma uwalnia arsenał białek pasożytów do komórek gospodarza, które mogą zmieniać aktywność genów, ale jak to przekłada się na zmianę zachowania pozostaje nieznany.
poprzednie prace w naszym laboratorium wykazały, że guanabenz, zatwierdzony przez FDA lek stosowany w leczeniu nadciśnienia tętniczego, znacznie zmniejsza liczbę torbieli mózgu w zakażonym szczepie myszy, które nazywamy BALB / C. Za pomocą tego leku Martynowicz był w stanie odpowiedzieć na podstawowe pytanie: jeśli zmniejszymy liczbę torbieli pasożytów w mózgu, czy możemy przywrócić normalne zachowanie?
Toxoplasma zmienia zachowanie – lek odwraca je
Martynowicz podawał guanabenz przez trzy tygodnie myszom, które były nadpobudliwe z powodu utajonej toksoplazmozy. Kiedy Martynowicz zbadała mózgi leczonych myszy i myszy, które nie otrzymały guanabenz, odkryła, że liczba torbieli była obniżona o około 75% u leczonych myszy, wzmacniając wyniki wcześniejszych badań.
w pierwszej demonstracji tego rodzaju Martynowicz zbadał, czy zmniejszenie torbieli wpływa na poziom aktywności u myszy. Ku naszej radości nadpobudliwość zwykle obserwowana u myszy z toksoplazmozą utajoną zniknęła. Zwierzęta leczone guanabenz zachowywały się jak normalne, niezakażone myszy.
wygląda więc na to, że hipoteza naszego laboratorium jest poprawna: torbiele mózgu korelują ze zmianami w zachowaniu.
aby mieć pewność, że nadpobudliwość była spowodowana torbielami, Martynowicz postanowił zbadać działanie guanabenz u innego szczepu myszy o nazwie C57BL/6, które są bardziej podatne na toksoplazmę. W tym mysim szczepie guanabenz nie zmniejszał liczby torbieli. Ale to odwróciło nadpobudliwe zachowanie. Te nieoczekiwane odkrycia wykazały, że nadpobudliwość u zakażonych myszy nie koreluje z liczbą torbieli mózgu pasożytów.
aby rozwiązać tę zagadkową rozbieżność, Martynowicz zbadał poziom zapalenia w mózgach tych myszy. Inni badacze zaobserwowali, że utajone torbiele pasożytów w mózgu rekrutują komórki odpornościowe, powodując niski poziom utrzymującego się stanu zapalnego.
czy zapalenie mózgu zmienia zachowanie?
Guanabenz ma działanie przeciwzapalne. Zmniejszenie stanu zapalnego mózgu jest dokładnie tym, co wydaje się robić w mózgach obu zakażonych szczepów myszy. Wyniki te sugerują, że nadpobudliwość u zakażonych myszy jest bardziej prawdopodobna przez ich odpowiedź immunologiczną, niż manipulację napędzaną przez pasożyty. Jeśli tak, kluczem do kontrolowania niektórych zmian behawioralnych u zakażonych zwierząt może być modulowanie ich odpowiedzi immunologicznej.
jeszcze nie wiemy, jak neuroinflammation może prowadzić do nadpobudliwości. Ale warto zauważyć, że niektóre nowe badania odkryły również związek między stanem zapalnym a zespołem nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD), który dotyka ponad 6 milionów dzieci w USA
Jeśli nasze wyniki na myszach, opublikowane w czasopiśmie mBio, rozciągną się na ludzi, może to mieć ważne konsekwencje dla tego, jak obecnie leczymy infekcje mózgu. Nasze wyniki sugerują, że infekcje mózgu mogą powodować neurologiczne konsekwencje tylko w podgrupie osób, w oparciu o ich odpowiedź immunologiczną. Potrzebne są dalsze badania w celu ustalenia, czy leki przeciwzapalne, takie jak guanabenz, mogą być skuteczne w leczeniu tych stanów.