Cysta toxoplazmy obklopená červeně fluoreskující barvou. Jde o barvený řez myším mozkem. Uvnitř cysty jsou stovky parazitů, barví se světle modře, stejně jako jádra okolních mozkových buněk obklopujících cystu. (Kredit: E. Prandovszky,University of Leeds)

Tým vědců z fakulty biologických věd z Leeds(u) tvrdí, že parazit Toxoplasma gondii hraje roli při vzniku poruch spojených s produkcí dopaminu - chemikálie zajišťující přenos informací v mozku a které vděčíme za pohyb i naše chování.

Zvětšit obrázek

Spóra toxoplazmy v kočičím hovínku.

Onemocnění toxoplazmózou má dvě fáze. Akutní, při které rychle rostoucí tachyzoity infikují široké spektrum tkání. Poté nastává latentní stádium během něhož pomalu se replikující bradyzoity tvoří cysty ve svalech a mozku. Není proto překvapením, že onemocnění je spojeno se změnou chování. Myš má například zpožděné reakce a navíc se svého predátora (kočky) přestává bát, snadno se nechá chytit. Takto změněné chování oběti hraje toxoplazmě do karet. Umožní jí to dokončit komplikovaný pohlavní cyklus a rozmnožit se. Změněné chování lze pozorovat i u člověka. Parazit moc nerozlišuje, zda k obrazu svému mění mozek myši, nebo náš. Vlastní mechanismus, jakým to dělá, zatím moc znám není. Ví se jen, že během invaze parazit modifikuje hostitelův cytoskelet (kostru buněk), přestavuje vlákna uvnitř buňky a napojuje se na mitochondrie. Také pozměňuje transkripci (přepis genetického kódu) a brání napadené buňce, aby spustila mechanismus, který má buňka pro případy infekce připraven. Nedovolí ji spáchat sebevraždu, neboť umí bránit v činnosti enzymu kaspáza, který apoptózu spouští.

Parazit má kromě toho, že nám leze do mozku ještě jednu nemilou schopnost, umí produkovat enzym tyrozin hydroxylázu. Tento enzym se účastní tvorby dopaminu. Dopamin je látka s dlouhými „prsty“. Ovlivňuje naší náladu, pozornost, družnost, hraje roli v našich motivacích i v tom, jak spíme.
Problémy s dopaminem v mozku jsou známy už delší dobu. Dopamin je zmiňován například v souvislosti se schizofrenií. Na vině by měla být jeho nerovnoměrná tvorba v jednotlivých částech mozku. V tomto směru statistika odhalila možnou souvislost s toxoplazmózou. Glenn McConkey, vedoucí projektu, snahy svého týmu komentoval slovy: „ Toxoplazmóza mění některé chemické vzkazy v mozku a tyto změny mohou vyvolat velké změny v našm chování. My se tomu snažíme přijít na kloub.“

V genomu protozoálního parazita Toxoplasma gondii Angličané našli dva geny pro  tyrosin hydroxylázu. Jde o enzym produkující L-DOPA (aminokyselina, prekurzor dopaminu). Enzym funguje tak, že přebudovává fenylalanin na tyrozin a tyrozin na L-DOPA. Právě to někteří z odborníků pokládají téměř za důkaz souvislostí mezi působením parazita a neurologickými poruchami.

Zvětšit obrázek

Nakazit toxoplazmózou se můžeme například ze špatně umyté zeleniny a ovoce, které předtím pokálely kočky. Chytnout ji můžeme ale i při konzumaci syrového, případně málo tepelně upraveného masa přineseného z obchodu.

Na souvislost mezi parazitem  a děním v našem mozku vědci přišli při prohledávání jeho genomu. Podrobným studiem DNA sekvencí odhalili pro co všechno má parazit geny a jaké enzymy syntetizuje. Nečekaně přišli na gen, který má pod palcem tvorbu signální molekuly L-DOPA.  Pokus, jestli se tomu tak dá říkat, probíhal virtuálně v počítači. Na dávno přečtený genom parazita vědci “pustili” počítačový program (SHARKhunt),  ten prohledá předložené sekvence, vyhledává v nich příslušné geny a určí jaké metabolické cesty je schopen parazit využívat. Touto, prakticky jen statistickou metodou, se jim podařilo potvrdit již dříve známé věci. Šlo o existenci metabolických cest, které byly odhaleny klasickou analýzou metabolitů parazita.

Zvětšit obrázek

L-DOPA (3,4-dihydroxy-L-fenylalanin) je přirozeně se vyskytující aminokyselina. Vzniká z L-tyrozinu a je v mozku přetvářena na dopamin. Dva geny pro tvorbu této signální molekuly má i toxoplazma parazitující v našich mozkových buňkách.

Došlo ale i na překvapení. Trefou do černého lze nazvat nalezení metabolické dráhy určované tyrozin hydroxylázou. Enzymem, který u protozoí dosud nikdo nepředpokládal. Jde totiž o enzym vyskytujíci se jen u živočichů a který má úzce specializovanou funkci – účastní se syntézy dopaminu. Dalším překvapením bylo, že parazit má tyto geny hned dva, jsou téměř identické. V oblastech katalytických domén, což jsou rozhodující místa pro funkčnost enzymu jsou parazitární geny podobné těm, které si ve svém genomu nosí potkani a my - lidé. 

Tvrdit nyní, že samotný parazit je jedinou příčinou, která spouští rozpad naší osobnosti, by bylo předčasné. Na druhé straně ale tu je řada indicií, které úlohu parazita na vzniku schizofrenie podporují.  Autoři studie si myslí, že by brzo mohli zjistit proč infekce toxoplazmou má u někoho neblahý vliv a u jiného nikoliv. Rozuzlení bychom se mohli dočkat brzo. McConkeyho tým na tuto činnost obdržel 250 000 USD, přičemž hlavní stan výzkumu se má přenést do USA na Stanley Medical Research Institute, kde budou mít výzkumníci větší možnosti. Proč je najednou o tuto oblast výzkumu takový zájem? A proč dostali vědci tak štědrou podporu? Inu proto, že nemusí jít jen o vztah k schizofrenii. Neurologové se domnívají, že toxoplasmu je možné obvinit z nekalé úlohy u Parkinsona, Tourettova syndromu a dokonce i z pouhých poruch našeho soustředění.

Archiv

Schizofrenie (Bethlem Royal Hospital). Celý archiv zde.

Schopností napadat všechny teplokrevné organismy se Toxoplazma gondii řadí k nejúspěšnějším parazitům. Celosvětově se jí daří napadnout zhruba 30% lidí. Američanů je nakaženo 22%. Parazitem jsme ale slušně promořeni i my ve staré dobré Evropě. Ve Velké Británii ji má 10 – 20% obyvatel a u nás je situace obdobná. Většina lidí s parazitem v těle nemá prakticky žádné potíže. Zdálo se, že nás situace nemusí příliš znepokojovat. Soudilo se, že problémem je pouze pro osoby se sníženou imunitou a těhotné ženy, kterým sice může infekce přivodit smrt, ale případy jsou řídké. Na Oslu jsme nedávno psali o tom, že toxoplazmóza může škodit i řidičům, protože může zpožďovat rychlost našich reakcí. Nynější poznatky ze severu Anglie jsou  ještě překvapivější – mnohé lidské nesmyslné chování a jednání zřejmě budeme moci svádět na toxoplazmózu. 

Pramen:
PLoS One, March 11, 2009 DOI: 10.1371/journal.pone.0004801

http://osel.cz/index.php?obsah=6&clanek=4285

Ronald C. Wek: „Léky na parazita Toxoplasma gondii sice existují, ale pro ty, jež jsou nemocí nejohroženější, jsou příliš toxické. Navíc nepůsobí na klidová stádia parazita – cysty.,“

Výsledky výzkumu týmu vědců z Indiana university pomáhají vysvětlit, jak se parazit Toxoplasma gondii, původce toxoplazmózy, mění v cysty, které odolávají lékům a imunitnímu systému těla, nicméně mohou ze svého latentního stavu vystoupit, aby napadli tělo, když je pacientův imunitní systém oslabený.

Pod vedením odborného asistenta na farmakologii a toxikologii Williama J. Sullivana Jr., Ph.D. a profesora biochemie a molekulární biologie Ronalda C. Weka, Ph.D. objevil výzkumný tým zvláštní buněčný signalizační systém, který nastupuje, když se parazit dostane do nepříznivých podmínek a umožňuje mu přeměnu v cysty obklopené ochrannou bariérou.
Signalizační systém objevený týmem z IU by mohl sloužit za cíl, díky kterému by bylo možné zablokovat přeměnu parazitů v cysty nebo naopak napadnout parazita, i když ve stádiu cysty již je. Zpráva byla publikována v červnovém vydání Journal of Biological Chemistry.
 

Toxoplasmy spokojeně přežívají uvnitř lidských fibroblastů. Nový objev má šanci učinit této spokojenosti přítrž. (Kredit IU)

Toxoplasma gondii přechází z aktivního stavu do neaktivních cyst tehdy, když je vystavena nepříznivým podmínkám, například teplu při horečce. Mechanismus této stresové reakce byl dobře prostudován u kvasinek a dalších organismů, ale cesty využívané Toxoplasmou zatím nebyly přesně popsány.
 

Zvětšit obrázek

William J. Sullivan Jr.: „Objevili jsme buněčný signál, který je příčinou toho, proč parazit přechází do „spánku“, a který nám také říká něco o tom, jak se patogen   „probouzí“, aby nás napadl v době, kdy máme oslabenou imunitu a jsme nejzranitelnější.“

Je odhadováno, že ve Spojených státech je Toxoplasmou infikováno asi 60 miliónů lidí. U většiny se buď neprojeví vůbec žádné příznaky, a nebo jsou podobné chřipce. Nicméně, pro osoby, jejichž imunitní systém je nějakým způsobem narušen – například lidé podstupující chemoterapii, nemocní AIDS, nebo jinak oslabení – je tato nemoc vážným ohrožením. Nemoc se projevuje plicními komplikacemi, rozmazaným viděním, epileptickými záchvaty,... Není dobré zapomínat ani na to, že u žen, které jsou infikovány během těhotenství nebo krátce před otěhotněním, jsou jejich děti ohroženy těžkým zdravotním postižením, potratem nebo narozením mrtvého dítěte.

„Zdravý imunitní systém může udržet tohoto parazita ve stádiu cyst. Ale tento nevítaný organizmus v tomto stadiu může v podstatě nekontrolovaně šířit,“ řekl doktor Sullivan. „To může být opravdu velmi vážným problémem zejména u lidí jinak nemocných.“
Objev odhalující mechanismus stresové reakce u parazita, na kterou reguje tvorbou cyst a udržováním se v tomto stadiu, se nabízí jako cíl pro nový typ léků. A nejen to, tento poznatek  slibuje možnost preventivního očkování zvířat. To by mohlo lidem výrazně pomoci. Protože ikdyž parazit Toxoplasma gondii může infikovat většinu zvířat,  množí se pouze v kočkách. Ty šíří parazity svými výkaly. Lidé se mohou nakazit jak při kontaktu s infikovaným kočičím trusem nebo podestýlkou, tak také konzumací nedostatečně tepelně upraveného masa hospodářských zvířat.

Vakcína, která by dokázala ochránit kočky a hospodářská zvířata, by znamenala významné snížení rizika infekce u lidí,

 Zdroj: Indiana University,  Sullivan Lab.
http://www.indiana.edu/

Klíč k účinnému boji proti toxoplazmóze  

Schizofrenie je poměrně rozšířená choroba. Odhaduje se, že jí na Zemi  trpí 24 milionů lidí. Léčba schizofrenie se tradičně orientovala směrem k „chemickému řešení problému“. Od zavedení chlorpromazinu do léčebné praxe již uplynulo téměř 50 let. K sedativním neuroleptikům se postupně zařadily incisivní neuroleptika a s dalším časovým odstupem pak první zástupce tzv. atypických neuroleptik – klozapin. Skupina atypických neuroleptik se postupně rozrůstala o další účinné látky a byla do značné míry „předlohou“ pro vývoj dalších účinných látek, které jsou dnes řazeny do skupiny serotonin-dopaminových antipsychotik (označovaných také jako SDA). Tato skupina léčiv již nevyhovuje původní definici neuroleptika, a proto je nelze označovat ani za atypická neuroleptika.
Nové výzkumy provedené nyní ve Velké Británii nám ukazují ale i jiný, genetický pohled na zmíněnou chorobu. A také změněný pohled na možnou budoucí alternativní léčbu.

Z anglické studie publikované v časopisu The Lancet vyplývá, že  příčinou schizofrenie a rozpolcené mysli mohou být poškozené buňky. Lékaři dlouhou dobu podezřívali, že základem poruchy jsou abnormální hladiny některých látek v mozku. Utvrzovalo je v tom zjištění, že podání antidepresivních chemických látek měnilo aktivitu a chování pacientů k lepšímu.  Poslední zpráva ale znovu nastoluje již dříve formulovanou domněnku, že totiž na vině není nedostatek nějakého působku, nýbrž skupina buněk nazývaná oligodendrocyty. Jsou to buňky, které pomáhají nervům přenést elektrický impuls. Myšlenkou že jejich poškození je viníkem schizofrenie se jako první zabýval již v roce 2001 Kenneth Davis z Lékařské univerzity v New Yorku. Svůj názor ale neměl dostatečně podpořen fakty a tak zůstal zapomenut.
Nyní se  týmu pod vedením Sabiny Bahn z Babraham Institute v Cambridge ve Velké Británii podařilo zjistit, že nejméně jedenáct genů, které ovlivňují oligodendrocyty, mají u lidí trpících chorobou, potlačenu svou funkci.  Výzkumný tým to zjistil v mozcích u  patnácti pacientů, pro něž bylo charakteristické, že jejich nálada se měnila  euforie do náhlé deprese. Lov genů zodpovědných za schizofrenii se ale jeví být komplikovaný, protože na vývoji poruchy se zřejmě podílí jak geny, tak i zážitky. Nynější poznatky byly získány na pacientech, kteří po několika letech choroby zemřeli. Takovému odhalení zmíněných jedenácti genů ale předcházely testy prováděné na mozkové tkáni pacientů a kontrolních osob. Jak velká to byla práce si uvědomíme, když vezmeme do úvahy, že na každém vzorku nervové tkáně se testovalo 22 tisíc genů. Bahnová je přesvědčená, že jí objevené pozměněné geny budou buďto snižovat počet vznikajících oligodendrocytů, anebo budou urychlovat zánik v mozku již existujících zmíněných buněk.
Ať je tomu jakkoli, v obou případech dochází při rozvoji choroby k tomu, že v mozkové nervové tkáni je nedostatek tukové substance nazývané myelin. Právě ten je produkován buňkami oligodendrocyty.  Myelin obaluje nervové buňky a pomáhá jim přenášet nervové signály (elektrický impuls). Při nedostatku myelinu jsou zřejmě jako první poškozeny - kontrolní obvody myšlení a vybavování si vzpomínek. Následně dochází k projevům schizofrenie.
Je-li pravdou co Bahnová zjistila, potom běžně používané antipsychotické léky, které pouze tlumí symptomy schizofrenie, by mohly brzo zastarat.  Jako perspektivní se nabízí zcela nový přístup řešení problému. Terapie by se měly soustředit na zabránění úbytku myelinu v nervové tkáni, případně k jeho obnově v postižených oblastech mozku. Výhledově by se mohla také uplatnit náprava funkčnosti genů. Těch genů, které objevila Bahnová a které mají dění v oligodendrocytech „pod palcem“.   

Nervová buňka obklopená oligodendrocyty. Dobře viditelná jsou pouze jejich jádra (označena šipkou).

Schizofrenie