Уникальный паразит домашних кошек токсоплазма, часто заражающий их владельцев, манипулирует поведением животных и даже человека.

Токсоплазма (Toxoplasma gondii) — внутриклеточный паразит, обычно обитающий в кишечнике домашних кошек. Широкая распространенность этого патогена среди питомцев и их хозяев заставила ученых обратить на него внимание в последние годы.

Оказалось, что токсоплазма способна менять поведение хозяина, вызывая необратимые изменения в работе мозга. Они делают мышей «бесстрашными» при виде и запахе кошек, а людей — склонными к  необъяснимым поступкам.

«Не стоит сильно волноваться – мы живем с этим паразитом уже долгое время. Токсоплазма не хочет убить нас и потерять свой «дом». Для того, чтобы избежать инфекции достаточно хорошо прожаривать мясо и тщательно мыть руки и овощи. Беременным женищнам, в свою очередь, не стоит трогать руками лоток с кошачьим туалетом и менять его содержимое», — заявила Эмма Уилсон из университета Калифорнии в Риверсайде.

Уилсон и ее коллеги раскрыли возможный механизм того, как токсоплазме удается менять поведение своего хозяина и манипулировать работой его мозга, наблюдая за изменениями в мозге мыши при заражении токсоплазмозом.

Как оказалось, после проникновения токсоплазмы в нейроны заметно менялось их взаимодействие с молекулами глутамата – аминокислоты, играющей роль одного из главных химических переносчиков информации между нервными клетками. Как правило, чем больше этого вещества в межклеточной среде, тем активнее «общаются» клетки мозга. Повышение его концентрации может привести к крайне негативным последствиям – воспалению и смерти нейронов.

Токсоплазмоз, судя по наблюдениям за жизнью мышей, приводит по пока неизвестным причинам к отключению гена GLT-1 и связанной с ним «системы уборки» лишних молекул глутамата в так называемых астроцитах – особых клетках, окружающих нейроны и защищающих их от инфекций и повреждений. В результате глутамат начинает накапливаться в мозге, что и может вызвать те изменения в поведении, которые ассоциируются с присутствием токсоплазмы в теле мышей и человека.

«Нам впервые удалось показать, что заражение токсоплазмозом приводит к нарушениям в работе одного из ключевых сигнальных веществ в мозге. Это открытие показывает, что, представление о относительно спокойном и не опасном для организма характере хронического заражения Toxoplasma gondii является некорректным. Нужно понимать риск и те опасности, которые несут подобные изменения в химии мозга», — заключает Уилсон.

Биологи из Массачусетского технологического института в Кембридже тоже занялись  изучением ДНК токсоплазмы и раскрыли общий для всех них механизм проникновения в клетки организма-хозяина. «По каким-то непонятным причинам никто никогда основательно не изучал то, какую роль исполняют различные гены в ДНК любого паразита-споровика. Мы разработали метод, который позволил нам изучить работу всего их генома. Это гигантский шаг в деле изучения этих паразитов», — заявил Себастиан Луридо.

Луридо и его коллеги выяснили, какие клеточные механизмы этот паразит и его ближайшие родичи, в том числе и малярийный плазмодий, возбудитель малярии, используют для проникновения в клетки мозга и другие ткани тела человека, которые они заражают, используя новую и крайне популярную технологию редактирования генома — CRISPR/Cas9.

Как рассказывают ученые, предыдущие попытки использовать этот геномный редактор на малярийном плазмодии и токсоплазме проваливались, так как «включение» фермента Cas9 в момент редактирования их ДНК приводило к гибели клеток паразита. По этой причине команде Луридо пришлось создать новую версию этой системы, активность белка Cas9 в которой ограничивалась искусственно при помощи ловушек-муляжей из РНК, которые нейтрализовали его лишние молекулы.

Благодаря этому «апгрейду» CRISPR/Cas9, ученые смогли попеременно отключить все 8 тысяч генов, содержащихся в ДНК токсоплазмы, и изучить роль и функции каждого из них. В общей сложности им удалось выделить примерно две сотни участков ДНК, игравших важную роль в проникновении паразита в человеческие ткани и его выживание внутри пораженных клеток.

Один из этих генов, который ученые назвали CLAMP («зажим»), отвечает за сам процесс проникновения паразита внутрь клетки. Его удаление или подавление его работы в клетках токсоплазмы и малярийного плазмодия привело к тому, что они потеряли способность проникать в кровяные тельца и размножаться внутри них. Этот ген, как считают ученые, может стать главной мишенью для лекарств, которые помогут владельцам кошек и жителям тропических стран защищать себя от заражения токсоплазмозом и малярией.

Стефания Джонсон из Университета Колорадо в Боулдере и ее коллеги открыли еще один интересный пример влияния Toxoplasma gondii на человека, который достаточно сложно назвать однозначно вредным, изучая то, как отсутствие или присутствие этих паразитов в организме влияет на поведение студентов-биологов и посетителей разных бизнес-курсов.

«Многие люди часто хотят стать бизнесменами или реализовать какую-то смелую идею, но не идут на подобные шаги из-за страха провала. Как мне кажется, заражение токсоплазмой притупляет этот страх, и поэтому ее носители становятся более предприимчивыми, чем остальные люди», — рассказывает Джонсон.

Для эксперимента ученые собрали пробы слюны у примерно полутора тысяч добровольцев и попытались найти в них антитела к токсоплазме. Затем они сопоставили эти данные с тем, как и где учились студенты, и где они потом работали. Неожиданным образом выяснилось, что большинство носителей токсоплазмы предпочитали учиться на предпринимателей и менеджеров, причем на самые «рисковые» специальности, тогда как здоровые  люди чаще становились бухгалтерами, аналитиками и биологами.

В среднем зараженные студенты примерно в 1,4 раза чаще записывались на бизнес-факультеты и бизнес-кафедры и в 1,7 раза чаще выбирали те специальности, которые напрямую связаны с риском и предпринимательской деятельностью, а не их обслуживанием. Более того, как показали подобные тесты среди посетителей различных конференций по развитию бизнеса, носители Toxoplasma gondii примерно в два раза чаще открывали свои собственные компании или расширяли свою сферу деятельности, чем здоровые люди.

Что интересно, подобные тенденции проявлялись и на уровне целых государств — чем больше токсоплазма была распространена в той или иной стране, тем чаще ее жители пытались стать предпринимателями. Все это, как считает Джонсон, должно заставить и ученых, и представителей власти серьезнее относиться к этой инфекции, поражающей примерно четверть населения Земли.

По материалам СМИ