Ученые поняли, почему токсоплазмоз у человека часто сопровождается психическими заболеваниями. Всему виной дофамин.
Кошачий «подарок»
Паразит Toxoplasma gondii – один из самых «успешных», как говорят ученые, паразитов теплокровных животных. Это простейшее – одноклеточный животный организм. Внутри млекопитающих он существует в двух сменяющих друг друга формах: в активной форме паразит интенсивно питается, размножается и атакует клетки хозяина, внутри которых может переходить в покоящуюся форму – цисту и сохраняться так годами.
Считается, что около 20% людей носят в себе этого паразита. У здорового человека T. gondii, как правило, не вызывает никаких симптомов. Но если иммунный статус ослаблен, например, присутствием ВИЧ или по другим причинам, токсоплазмоз может стать серьезным и даже опасным для жизни заболеванием. Особенно опасен токсоплазмоз для беременных.
Паразитируя внутри клетки, T. gondii изменяет внутриклеточную среду в свою пользу, чтобы облегчить себе добычу питательных веществ, а также размножение с последующим инфицированием других клеток. Показано, что он перестраивает клеточный скелет в клетках хозяина и образует связи с митохондриями и другими клеточными органеллами.
Крысы и люди сходят с ума
Из всех тканей организма возбудитель токсоплазмоза больше всего тяготеет к мозгу. Он поражает нейроны, а также глиальные клетки и образует в них цисты. С этим связаны наблюдения, причины которых до сих пор ученые не понимали, говорят авторы работы. Мыши и крысы, зараженные токсоплазмозом, начинают вести себя очень странно: они не убегают от кота, а, наоборот, сбегаются на его запах. Паразиту такое аномальное поведение на руку – так он с зараженной мыши попадет в кота. Что касается человека, то есть данные, что заражение токсоплазмозом зачастую сопровождается шизофренией или маниакально-депрессивным психозом (на современном языке он именуется биполярными расстройствами).
Паразит выделяет человеческий фермент
Разобраться в механизмах этой связи удалось на биохимическим уровне. Паразита для своих исследований ученые выращивали на культуре клеток фибробластов человека. Они проанализировали все 106 ферментов, которые выделяет паразит. Часть из них он использует внутри собственной клетки, а часть выделяет в клетки хозяина.
Биологи обнаружили среди изучаемых веществ тирозингидроксилазу – фермент, который никогда ранее не находили у простейших. Тирозингидроксилаза катализирует превращение аминокислоты тирозина в L-DOPA – предшественник дофамина. Этот фермент служит ключевым звеном в производстве дофамина.
В геноме T. gondii ученые нашли два гена, кодирующих тироксингидроксилазу: 77.m00053 и 31.m00940. Они оказались очень похожи на соответствующие гены млекопитающих. В культуре клеток исследователи проверили, что эти гены экспрессируются как в активной, так и в покоящейся форме паразита. Благодаря им возбудитель токсоплазмоза синтезирует тирозингидроксилазу, а она превращает тирозин в L-DOPA. Более того, паразитный фермент оказался бифункциональным: он работал как с тирозином, так и с фенилаланином, который он превращал в тирозин.
Биохимия мозга меняет поведение
Зачем эти биохимические превращения нужны самому паразиту – пока не очень ясно. Возможно, L-DOPA он использует при построении клеточной стенки. Но на организм хозяина такая биохимия влияет очень сильно. Она приводит к значительному увеличению уровня дофамина в мозге. Кроме того, L-DOPA способствует оксидативному стрессу в клетках хозяина.
Биологи полагают, что именно увеличение дофамина служит причиной как аномального поведения грызунов, так и психических заболеваний человека. Ведь дофамин – нейромедиатор, играющий важную роль в поведении животных и человека. Что касается шизофрении, то на генетическом уровне ее связь с дофамином не вызывает сомнений. Именно дофамин служит мишенью для воздействия большинства лекарственных препаратов для лечения шизофрении.
«Наше исследование впервые показало причинную связь между возбудителем токсоплазмоза, который вызывает химические изменения в мозге, и шизофренией, -- говорит руководитель исследования профессор Гленн Макконки (Glenn McConkey). – Мы не говорим, что нашли единственную причину шизофрении, так как это заболевание связано с очень многими факторами. Но мы показали, как инфекция, которая гораздо более обычна, чем это кажется, может влиять на развитие болезни».
С дофамином связаны не только шизофрения и маниакально-депрессивный психоз, но и болезнь Паркинсона, синдром Ла Туретта (непреодолимая потребность публично выкрикивать ругательства), нарушение внимания. Так что для ученых открывается большое поле деятельности, чтобы выяснить возможную роль токсоплазмоза в этих заболеваниях.
Статья опубликована в журнале Plos ONE.
