Vi är inte samma sak när vi blir sjuka. Oavsett om det nysar när vi blir förkylda eller våldsamt biter människor när vi får rabies, förändrar bakterier vårt beteende.
det beror på att bakterier måste överföra från en värd till en annan. Följaktligen förändras värdbeteendet vanligtvis på sätt som hjälper patogenen att spridas. Rabies, till exempel, får infekterade djur att aggressivt bita andra eftersom viruset överförs genom saliv. Men vissa mikrober är mer subtila.
Toxoplasma gondii parasiter, som sexuellt reproducerar endast hos katter men kan infektera alla djur, kapa hjärnan och påverka värdens beteende. I en händelse som skulle få Charles Darwin att le, uppträder råttor och möss infekterade med Toxoplasma på sätt som gör dem lätta byte för katter – exakt var Toxoplasma vill gå.
Toxoplasmas förmåga att störa sådana grundläggande instinkter hos gnagare är alarmerande när man anser att en tredjedel av människor också bär denna PARASITs cyster i hjärnan. Latent toxoplasmos hos människor har associerats med allvarliga neurologiska störningar, inklusive schizofreni, intermittent explosiv (raseri) störning och självmord, men har aldrig visat sig vara en direkt orsak.
kan parasiten manipulera människor också? Finns det ett sätt vi kan bli av med denna parasit och i så fall skulle beteendet återgå till det normala?
Jag är en mikrobiolog som har studerat Toxoplasma i över 20 år. Inte bara har jag hittat parasitens effekter på sin värd för att vara oändligt fascinerande, jag har försökt identifiera dess sårbarheter så att läkare bättre kan behandla denna för närvarande obotliga livslånga infektion.i ett samarbete med biokemisten Ronald Wek och neurovetenskapsmannen Stephen L. Boehm II har vi gjort den överraskande upptäckten att parasiterna kanske inte direkt manipulerar sin gnagarvärd. Snarare kan värdens immunsvar mot den kroniska infektionen vara att skylla på.
din hjärna på Toxoplasma
Toxoplasma är en encellig parasit som verkligen kommer runt-den har lyckats infiltrera hjärnan hos miljarder varelser runt om i världen, från fåglar till valvalar. Av alla arter Toxoplasma kan infektera, men bara katter stöder sitt sexuella Stadium. Efter sex I katttarmen förpackas Toxoplasma i robusta pods som kallas oocyster som släpps ut i miljön via avföring och kan sedan intas eller inandas av andra djur.
infektion med Toxoplasma ger vanligtvis inte symtom hos människor om inte deras immunsystem äventyras, men parasiterna förblir i kroppen för livet som latenta vävnadscyster. Dessa vävnadscyster finns ofta i hjärnan, hjärtat och skelettmuskeln. Bildandet av vävnadscyster förekommer hos alla infekterade djur, inklusive många som hamnar på vår matplatta. Konsumtion av dessa vävnadscyster i rå eller underkokt kött överför också infektionen.
ett annat sätt som dessa vävnadscyster tjänar som ett fordon för parasitöverföring är genom förändring av värdbeteende. Råttor och möss med latent toxoplasmos blir hyperaktiva och förlorar sin instinktiva rädsla för katter, vilket i huvudsak gör dem till en gratis lunch för kattdjur.
Jennifer Martynowicz, en MD-Ph. D. student i mitt labb, fascinerades av förmågan hos latent toxoplasmos att förändra beteendet hos möss. Det har länge varit ett mysterium om hur exakt den här lilla mikroben, som verkar inert när den är innesluten i sin vävnadscystvägg, lyckas dra av en sådan prestation. Det är känt att Toxoplasma släpper ut en arsenal av parasitproteiner i värdceller som kan förändra genaktivitet, men hur detta översätts till förändrat beteende förblir okänt.
tidigare arbete i vårt laboratorium fann att guanabenz, ett FDA-godkänt läkemedel som används för att behandla högt blodtryck, minskar signifikant antalet hjärncyster i en infekterad stam av möss som vi kallar BALB/c. Med hjälp av detta läkemedel kunde Martynowicz ta itu med en grundläggande fråga: om vi minskar antalet parasitcyster i hjärnan, kan vi återställa normalt beteende?
Toxoplasma förändrar beteende – läkemedel reverserar det
Martynowicz administrerade guanabenz i tre veckor till mössen som var hyperaktiva på grund av latent toxoplasmos. När Martynowicz undersökte hjärnorna hos de behandlade mössen och mössen som inte fick någon guanabenz upptäckte hon att cystantal sänktes omkring 75% hos behandlade möss, vilket förstärkte resultaten från tidigare studier.
i den första demonstrationen av sitt slag undersökte Martynowicz sedan om minskningen av cystor påverkade aktivitetsnivåerna hos mössen. Till vår glädje hade hyperaktiviteten som vanligtvis ses hos möss med latent toxoplasmos försvunnit. Djuren som behandlades med guanabenz uppförde sig som vanliga, oinfekterade möss.
så det såg ut som vårt Labs hypotes var korrekt: Hjärncyster korrelerade med beteendeförändringar.för att vara säker på att hyperaktiviteten orsakades av cysterna beslutade Martynowicz att undersöka effekten av guanabenz i en annan musstam som kallas C57BL/6, som är mer mottagliga för Toxoplasma. I denna musstam sänkte guanabenz inte cystantal. Men det vände det hyperaktiva beteendet. Dessa oväntade fynd visade att hyperaktiviteten hos infekterade möss inte korrelerar med antalet parasithjärncyster trots allt.
För att ta itu med denna förbryllande skillnad undersökte Martynowicz nivån av inflammation i hjärnan hos dessa möss. Andra utredare har observerat att latenta parasitcyster i hjärnan rekryterar immunceller, vilket ger en låg nivå av långvarig inflammation.
är hjärninflammation förändrat beteende?
Guanabenz är känt för att ha antiinflammatoriska effekter. Minskande hjärninflammation är exakt vad det verkar göra i hjärnan hos båda infekterade musstammar. Dessa resultat tyder på att hyperaktiviteten hos infekterade möss är mer sannolikt driven av deras immunsvar snarare än en parasitdriven manipulation. Om så är fallet kan nyckeln till att kontrollera vissa beteendeförändringar hos infekterade djur modulera deras immunsvar.
vi vet ännu inte hur neuroinflammation kan leda till hyperaktivitet. Men det är intressant att notera att vissa nya studier också har funnit en koppling mellan inflammation och ADHD (ADHD), som påverkar mer än 6 miljoner barn i USA.
om våra resultat i möss, publicerad i tidskriften mBio, sträcker sig till människor, kan det ha viktiga konsekvenser för hur vi för närvarande behandlar hjärninfektioner. Våra resultat tyder på att hjärninfektioner kan orsaka neurologiska konsekvenser endast i en delmängd av människor, baserat på deras immunsvar. Ytterligare studier behövs för att avgöra om antiinflammatoriska läkemedel som guanabenz kan vara effektiva vid hantering av dessa tillstånd.