Tým vědců pracujících v Central Laser Facility (CLF) učinil klíčový průlom v pochopení toho, jak se parazit zvaný Toxoplasma gondii rozmnožuje u svého hostitele. Tento parazit, který způsobuje onemocnění zvané toxoplazmóza, může infikovat téměř všechny teplokrevné živočichy, ale musí se rozmnožovat u koček, dokáže ovládat chování svého hostitele a předpokládá se, že infikuje až polovinu světové lidské populace. Tato práce je významným krokem k vývoji léku.

Jestliže je ve světě přírody jedna konstanta, pak je to fakt, že predátoři loví kořist a že kořist nemá ráda, když ji někdo sežere, a tak se snaží svým predátorům vyhnout, pokud je to jen trochu možné – jinými slovy, kořist utíká. Vezměme si například myš: myš je na potravním řetězci poměrně nízko a jako taková je lovena (a požírána) skutečnou armádou dravých nepřátel – jedním z nich je skromná kočka domácí. Pokud existuje nějaké zvíře, které se zaručeně vyhne všemu, kde by mohla být nebo byla kočka, je to myš.

Jedním z velkých vodítek, že se v blízkosti může vyskytovat kočka, je přítomnost kočičí moči. Myši jsou tedy pevně nastaveny tak, aby se vyhýbaly všude, kde ucítí opojnou vůni kočičí moči. Čas od času se však objeví myš, která ztratila strach z koček a místo aby ji pach kočičí moči odpuzoval, přitahuje ji – aktivně ji vyhledává a pak se zdržuje v okolí, dokud se kočce náhle nenabídne pozoruhodně úslužná svačinka.

Proč by tedy zvíře, které má v sobě naprogramováno nespočet generací vyhýbání se predátorům, náhle toto naprogramování porušilo a nabídlo se jako potrava? Odpovědí je jednobuněčný mikroskopický organismus zvaný Toxoplasma gondii.

T. gondii není bakterie ani virus, ale ve skutečnosti je to parazit vzdáleně příbuzný tomu, který způsobuje malárii. T. gondii může žít téměř v jakémkoli teplokrevném zvířeti (ve skutečnosti byl nedávno zjištěn u velryb běluh v Arktidě), ale rozmnožovat se může pouze v trávicí soustavě koček, což znamená, že ať už nakazil jakékoliv zvíře, pokud to není kočka, chce si najít cestu do kočky.

Životní cyklus parazita začíná uvnitř kočky, kde produkuje miliony vajíček, kterým se říká oocysty. Ty se uvolňují do výkalů hostitele připravené k roznesení, když jde nevědomé zvíře příště na toaletu. Další zvířata se pak mohou nakazit přímým kontaktem s výkaly nebo, což je pravděpodobnější, když se oocysty dostanou do půdy nebo vody, kde mohou přežívat měsíce nebo roky a dostat se do potravního řetězce a k dalšímu hostiteli. Pokud dalším hostitelem není kočka, procházejí tělem, dokud nenajdou příjemnou útulnou buňku, ve které si vytvoří nový domov, kde se usadí, rozmnoží a čekají, až jejich hostitele sežere kočka.

Přestože T. gondii může nečinně sedět a čekat celé roky, parazit má schopnost podniknout přímější akci tím, že se dostane do mozku svého hostitele a skutečně změní jeho chování. V případě malých kořistních zvířat, jako jsou myši, může T. gondii způsobit, že je začne přitahovat kočičí moč a v některých případech se dostanou přímo do čelistí hladových kočkovitých šelem, kde může parazit znovu zahájit svůj životní cyklus.

Předpokládá se, že T. gondii dosahuje svého triku ovládání mysli tím, že vytváří cysty v oblastech mozku, které zpracovávají strach a rozhodování, a může také ovlivňovat chování tím, že zvyšuje hladinu neurotransmiteru dopaminu, který se podílí na chování motivovaném odměnou a riskováním.

Toxoplasmou gondii a nemocí, kterou způsobuje, toxoplazmózou, se mohou nakazit nejen chlupatí savci a velryby – přenašeči mohou být i lidé. Podle některých odhadů může být nositelem tohoto parazita až polovina všech lidí na Zemi, přičemž míra nakažení je mnohem vyšší v zemích, kde jsou špatné hygienické podmínky nebo kde lidé jedí více syrového masa (T. gondii se ráda ukrývá ve svalové tkáni).

Protože u člověka nemůže dokončit svůj životní cyklus, většinou nevíme, že bychom mohli být nakaženi. U zdravých lidí toxoplazmóza způsobuje mírné onemocnění podobné chřipce nebo žádné příznaky, ale u osob s oslabeným imunitním systémem může být onemocnění příležitostně smrtelné. T. gondii může vytvářet cysty uvnitř lidských mozkových neuronů a u osob se sníženou imunitou (např. u osob s HIV) mohou cysty růst a množit se – což může způsobit smrtelný zánět mozku, demenci a psychózu.

Nemoc se nemůže přenášet mezi lidmi, ale může se přenášet mezi těhotnou matkou a nenarozeným dítětem, proto je onemocnění toxoplazmózou během těhotenství obzvláště nebezpečné. Je to proto, že vyvíjející se kojenec je chráněn pouze matčinými protilátkami, ale její T-lymfocyty, které jsou nejúčinnější zbraní proti bakteriím a parazitům, nemohou přejít do plodu (kdyby ano, zacházely by s ním jako s obrovským parazitem a napadly by ho). Bez T-buněk, které by kontrolovaly šíření parazitů, se mohou nekontrolovatelně množit a způsobit poškození mozku nebo dokonce potrat.

Může se také stát, že ani ti z nás, kteří mají zdravý imunitní systém, nejsou vůči vlivu T. gondii zcela imunní. Existují určité důkazy o tom, že toxoplazmóza může měnit osobnost člověka – zvyšuje rizikové chování a možná zvyšuje pravděpodobnost vzniku duševních poruch, jako je schizofrenie, autismus a Alzheimerova choroba.

V současné době není k dispozici žádný lék na toxoplazmózu, protože až donedávna se mělo za to, že až na několik málo případů je toto onemocnění celkem neškodné. Nyní se však T. gondii stala předmětem poměrně intenzivního zkoumání parazitologů, biologů a díky svým potenciálním vlastnostem měnícím chování i psychiatrů. Jedna z nejnovějších studií zaměřených na zkoumání tohoto parazita byla nedávno provedena pomocí zařízení OCTOPUS v Central Laser Facility (CLF). OCTOPUS (Optics Clustered to Output Unique Solutions) využívá laserové světlo, které funguje jako supervýkonný mikroskop schopný pořizovat snímky živého biologického materiálu na molekulární úrovni.

Pro vývoj léku je důležité pochopit, jak parazit napadá hostitelské buňky a jak se replikuje. Je známo, že T. gondii má řadu specializovaných organel (drobných struktur, které v buňce plní specifické úkoly) zvaných mikronemy, které po uvolnění svého obsahu umožňují parazitovi přilnout k hostitelským buňkám, pohybovat se po nich a následně je napadnout. Po vstupu do buňky se parazit několikrát dělí, dokud nejsou zralí parazité plně zformováni a schopni protrhnout hostitelské buňky.

Není však známo, jak se parazit dělí, aby vznikl zralý parazit, který je schopen infikovat nové hostitelské buňky. Na novém výzkumu se podíleli Dr. Javier Periz z Ústavu infekcí, imunity a zánětů Univerzity v Glasgow, Prof. Markus Meissner z Univerzity Ludwiga Maximiliana v Mnichově a Dr. Lin Wang z Centrálního laserového zařízení STFC. Studie publikovaná v časopise Nature Communications se zaměřila na zodpovězení dvou klíčových otázek týkajících se tohoto procesu. Zaprvé, jak parazit zajistí, aby se organely mikronemů nacházely na správném místě na zralém parazitovi a zajistily tak maximální infekci, a zadruhé, co se s těmito organelami děje po každém kole dělení.

Pomocí superrozlišovací mikroskopické techniky dostupné v CLF byl tým schopen sledovat umístění mikronemů s přesností několika desítek nanometrů během procesu dělení. Podařilo se jim ukázat, že existuje síť pohyblivých drah, které parazit využívá k transportu proteinů, tzv. adhezinů, které používá jako jakési lepidlo k přilnutí k hostitelské buňce.

Zjistili také, že organely vznikají v každém kole dělení a předávají se z mateřské buňky dceřiným buňkám. Tato recyklace organel znamená, že parazit je schopen obnovovat cenné materiály, které jsou potřebné k tomu, aby se T. gondii mohla množit a stát se zralým infekčním parazitem. To také znamená, že navzdory tomu, že je T. gondii parazit (který z definice využívá cizí zdroje), je schopen recyklovat své vlastní zdroje a dohlížet na to, aby nic nepřišlo nazmar, a zajistit si tak přežití v infikované buňce. Vidět parazita, který tak efektivně využívá své zdroje, je unikátní zjištění.

Tento průlom otevře novou oblast výzkumu, která bude mít potenciál vyvinout léčbu, jež by mohla tento proces přerušit a zabránit parazitovi v replikaci a rozvoji. Pochopení role adhezinů znamená, že by vědci mohli vyvinout molekulární nástroje, které by narušily síť a „roztrhaly“ a přerušily stopy, aby zastavily jejich transport, zabránily parazitovi přilnout k hostitelským buňkám a tím ho učinily neinfekčním.

Pokud se vám to líbilo, nikdy nepropásněte žádný článek tím, že se přihlásíte k odběru našeho zpravodaje FASCINACE:

Předplaťte si Fascinaci

.