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可怕!寄生虫可能会操纵人类的大脑!

来源:本站原创 2019-06-06 07:48

2019年6月6日讯 /生物谷BIOON /——当我们生病的时候我们都不一样。无论是感冒时打喷嚏,还是得了狂犬病时咬人,都会改变我们的行为。

这是因为需要从一个宿主传播到另一个宿主。因此,宿主的行为通常会改变,以帮助病原体传播。例如,狂犬病会导致受感染的动物攻击性地咬人,因为病毒通过唾液传播。但有些微生物更为微妙。

图片来源:http://cn.bing.com

刚地弓形虫寄生虫,只在猫身上有性繁殖,但可以感染任何动物,劫持大脑并影响宿主的行为。在一系列让Charles Darwin会心一笑的事件中,感染弓形虫的大鼠和小鼠的行为方式使它们很容易成为猫的猎物--这正是弓形虫想要去的地方。

考虑到三分之一的人类大脑中也有弓形虫的囊肿,弓形虫破坏啮齿动物这种基本本能的能力令人担忧。潜伏在人类体内的弓形虫病与严重的神经系统疾病有关,包括精神分裂症、间歇性暴怒症和自杀,但从未被证明是直接原因。

寄生虫也能操纵人类吗?有没有一种方法可以摆脱这种寄生虫,如果是这样,行为会恢复正常吗?

作为一名微生物学家,印第安纳大学药理学和毒理学教授Bill Sullivan研究弓形虫已有20多年。他不仅发现寄生虫对宿主的影响有无穷无尽的迷人之处,而且还一直在试图找出它的弱点,以便医生能更好地治疗这种目前无法治愈的终身感染。

在与生物化学家Ronald Wek和神经学家Stephen L. Boehm II的合作中,他们有了一个惊人的发现,寄生虫可能并没有直接操纵它的啮齿动物宿主。相反,宿主对慢性感染的免疫反应可能是罪魁祸首。

你的大脑感染了弓形虫

弓形虫是一种单细胞寄生虫,它能够四处传播--它已经成功地渗透到世界上数十亿生物的大脑中,从鸟类到白鲸。然而,在所有弓形虫能感染的物种中,只有猫能支持它的性阶段。在猫的肠道内发生性行为后,弓形虫被包装成坚固的卵囊,卵囊通过粪便释放到环境中,然后可以被其他动物摄取或吸入。

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感染弓形虫通常不会在人类身上产生症状,除非他们的免疫系统受到损害,但寄生虫会作为潜伏的组织囊肿在体内存活一辈子。这些组织囊肿常见于大脑、心脏和骨骼肌。组织囊肿的形成发生在所有受感染的动物身上,包括许多最终出现在我们餐盘上的动物。在生肉或未煮熟的肉中食用这些组织囊肿也会传播感染。

这些组织囊肿作为寄生虫传播媒介的另一种方式是通过改变宿主的行为。患有潜在弓形虫病的大鼠和小鼠变得极度活跃,失去了对猫的本能恐惧,本质上使它们成为猫科动物的免费午餐。

医学博士J ennifer Martynowicz是Sullivan实验室的一个学生,对潜伏弓形虫病改变老鼠行为的能力很感兴趣。这种微小的微生物被包裹在它的组织囊壁中,似乎是惰性的,但它究竟是如何做到这一点,长期以来一直是个谜。众所周知,弓形虫向宿主细胞释放大量的寄生虫蛋白,这些蛋白可以改变基因活动,但如何转化为改变行为仍不清楚。

Sullivan实验室之前的工作发现,FDA批准的用于治疗高血压的药物胍那苄,可以显着减少被称为BALB/c的受感染小鼠的脑囊肿数量。使用这种药物,Martynowicz能够解决一个基本问题:如果我们减少大脑中寄生虫囊肿的数量,我们能恢复正常行为吗?

弓形虫改变行为--用药物逆转

Martynowicz给潜伏弓形虫病而极度活跃的小鼠服用胍那苄三周。当Martynowicz检查了接受治疗的老鼠和没有接受冠状动脉注射的老鼠的大脑时,她发现接受治疗的老鼠的囊肿数量减少了75%,这加强了之前研究的结果。

在第一个类似的实验中,Martynowicz研究了囊肿的减少是否影响了小鼠的活动水平。令人高兴的是,通常在患有潜伏弓形虫病的老鼠身上看到的过度活跃已经消失了。用胍那苄治疗的动物表现得像正常的、未受感染的老鼠。

这表明他们实验室的假设是正确的:脑囊肿与行为变化有关。

为了确定这种过度活跃是由囊肿引起的,Martynowicz决定对另一种更容易感染弓形虫的C57BL/6小鼠品系进行胍那苄效应的研究。在这个小鼠品系中,胍那苄并没有降低囊肿数。但它扭转了过度活跃的行为。这些意想不到的发现表明,受感染小鼠的过度活跃与寄生虫性脑囊肿的数量竟然无关。

为了解决这个令人困惑的差异,Martynowicz检测了这些老鼠大脑的炎症水平。其他研究人员观察到,潜伏在大脑中的寄生虫囊肿会吸引免疫细胞,产生低水平的持续炎症。

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脑炎会改变行为吗?

众所周知,胍那苄具有抗炎作用。减少大脑炎症似乎正是这两种受感染小鼠的大脑所做的。这些结果表明,受感染小鼠的过度活跃更有可能是由它们的免疫反应而不是寄生虫驱动的操作造成的。如果是这样,控制受感染动物某些行为变化的关键可能是调节它们的免疫反应。

我们还不知道神经炎症是如何导致过度活跃的。但值得注意的是,一些新兴研究也发现了炎症和注意力缺陷多动障碍(ADHD)之间的联系

如果我们发表在《mBio》杂志上的在老鼠身上的研究结果扩展到人类,它将对我们目前如何治疗脑感染产生重要的影响。我们的研究结果表明,根据免疫反应,大脑感染可能只会对一小部分人造成神经方面的后果。需要进一步的研究来确定像胍那苄这样的消炎药是否能有效控制这些症状。(生物谷Bioon.com)

参考资料:

【1】

【2】Jennifer Martynowicz et al. mBio. DOI: 10.1128/mBio.00381-19

【3】Gretchen Hermes et al. Journal of Neuroinflammation. 20085:48 https://doi.org/10.1186/1742-2094-5-48

【4】

【5】Imaan Benmerzouga et al.. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. DOI: 10.1128/AAC.01683-15

【6】Mohamed-Ali Hakimi et al. Clinical Microbiology Reviews. DOI:10.1128/CMR.00005-17

【7】Dolores E. Hill et al. Animal Health Research Reviews. DOI:https://doi.org/10.1079/AHR2005100
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