Uma equipa de cientistas que trabalham na Central Laser Facility (CLF) fizeram um avanço fundamental na compreensão de como um parasita chamado Toxoplasma gondii se reproduz com o seu hospedeiro. O parasita, que causa uma doença chamada toxoplasmose, pode infectar quase qualquer animal de sangue quente mas deve reproduzir-se em gatos, pode controlar o comportamento do seu hospedeiro e pensa-se que infecta até metade da população humana do mundo. O trabalho é um grande passo para desenvolver uma cura.

Se existe uma constante no mundo natural é que os predadores caçam presas e que essas presas não gostam de ser comidas e assim procurarão evitar seus predadores se possível – em outras palavras, a presa foge. Tomemos o rato, por exemplo: os ratos são bastante baixos na cadeia alimentar e, como tal, são caçados (e devorados) por um verdadeiro exército de némeses predadores – um dos quais é o humilde gato doméstico. Se há um animal que pode ser garantido para se afastar de qualquer lugar onde um gato possa estar, ou possa ter estado, é o rato.

Uma grande pista de que pode haver um gato nas proximidades é a presença de urina felina. Por isso, os ratos estão conectados por fios para evitar qualquer lugar onde eles detectem o aroma inebriante da urina do gato. Mas de vez em quando aparece um rato que perdeu o medo dos gatos e, em vez de ser repelido pelo cheiro do xixi do gato, é atraído por ele – procurando-o ativamente e depois andando por aí até que o gato de repente se vê apresentado com um lanche notavelmente complacente.

Então, por que um animal com incontáveis gerações de predadores evitados programados para ele de repente quebra essa programação e se oferece como uma refeição? A resposta é um organismo microscópico unicelular chamado Toxoplasma gondii.

T. gondii não é uma bactéria ou um vírus, mas na verdade é um parasita distantemente relacionado com aquele que causa a malária. T. gondii pode viver dentro de quase qualquer animal de sangue quente (na verdade ele foi recentemente detectado dentro de baleias beluga no Ártico), mas ele só pode se reproduzir dentro do sistema digestivo dos gatos, o que significa que, seja qual for o animal que ele tenha infectado, se não for um gato, ele quer encontrar seu caminho dentro de um gato.

O ciclo de vida do parasita começa dentro de um gato onde ele produz milhões de cápsulas semelhantes a ovos chamadas oocistos. Estes são libertados nas fezes do seu hospedeiro, prontos para serem espalhados quando o animal involuntário vai à casa de banho a seguir. Outros animais podem então tornar-se infestados fazendo contacto directo com as fezes ou, mais provavelmente, quando os oocistos entram no solo ou na água, onde podem sobreviver durante meses, ou anos – entrando na cadeia alimentar e no próximo hospedeiro. Se o próximo hospedeiro não for um gato, eles fazem seu caminho através do corpo até encontrarem uma bela célula aconchegante na qual eles fazem um novo lar para se estabelecer, replicar e esperar que seu hospedeiro seja comido por um gato.

Embora T. gondii possa ficar adormecido e esperar por anos, o parasita tem a capacidade de tomar uma acção mais directa, entrando no cérebro do seu hospedeiro e alterando o seu comportamento. No caso de pequenos animais de presa como os ratos, T. gondii pode fazê-los serem atraídos pela urina do gato e, em alguns casos, caminhar diretamente nas mandíbulas de felinos famintos onde o parasita pode começar seu ciclo de vida mais uma vez.

Pensa-se que T. gondii consegue seu truque de controle mental ao formar cistos em regiões do cérebro que processam o medo e a tomada de decisões e também pode afetar o comportamento ao aumentar os níveis do neurotransmissor dopamina, que está envolvido no comportamento com motivação para o passado e na tomada de riscos.

Não são apenas os mamíferos peludos e as baleias que podem pegar Toxoplasma gondii e a doença que ele causa, a toxoplasmose – os humanos também podem ser portadores. Na verdade, de acordo com algumas estimativas, até metade de todas as pessoas na Terra poderiam estar abrigando o parasita, com taxas de infecção sendo muito mais altas em países onde o saneamento é pobre ou as pessoas comem mais carne crua (T. gondii gosta de se esconder no tecido muscular).

Porque não pode completar seu ciclo de vida em humanos, na maioria das vezes não temos consciência de que podemos estar infectados. Em pessoas saudáveis, a toxoplasmose causa uma doença parecida com a gripe ou nenhum sintoma, mas, para aqueles com sistemas imunológicos enfraquecidos, a doença pode, ocasionalmente, ser fatal. T. gondii pode formar cistos dentro de neurônios cerebrais humanos e em indivíduos imunocomprometidos (como portadores do HIV) os cistos podem crescer e se replicar – causando inflamação cerebral fatal, demência e psicose.

A doença não pode ser passada entre humanos, mas pode ser passada entre uma mãe grávida e o feto, o que torna a toxoplasmose durante a gravidez particularmente perigosa. Isto porque um bebé em desenvolvimento só é protegido pelos anticorpos da mãe, mas as suas células T, que são as armas mais eficazes contra bactérias e parasitas, não podem atravessar para o feto (se o fizessem, tratá-lo-iam como se fosse um parasita enorme e atacá-lo-iam). Sem células T para controlar a propagação dos parasitas eles podem multiplicar-se incontrolavelmente causando danos cerebrais ou mesmo abortamento.

Também pode ser que mesmo aqueles de nós com sistemas imunitários saudáveis não sejam totalmente imunes à influência do T. gondii. Há algumas evidências de que a toxoplasmose pode alterar a personalidade das pessoas – aumentando os comportamentos de risco e talvez aumentando a chance de desenvolver distúrbios mentais como esquizofrenia, autismo e doença de Alzheimer.

Na sua forma atual, não há cura disponível para a toxoplasmose porque, até relativamente recentemente, acreditava-se que, com exceção de alguns casos, a doença era bastante benigna. Agora, no entanto, T. gondii tornou-se o foco de algumas investigações bastante intensivas por parasitólogos, biólogos e, graças às suas potenciais características de alteração de comportamento, por psiquiatras. Um dos últimos estudos para investigar o parasita foi realizado recentemente usando as instalações do OCTOPUS na Central Laser Facility (CLF). OCTOPUS (Optics Clustered to Output Unique Solutions) utiliza a luz laser para atuar como um microscópio super potente capaz de capturar imagens de material biológico vivo a nível molecular.

Para que uma cura seja desenvolvida é importante entender como o parasita infesta suas células hospedeiras e como ele se replica. Sabe-se que T. gondii tem uma série de organelas especializadas (pequenas estruturas que realizam tarefas específicas dentro de uma célula) chamadas micronemas que, quando liberam seu conteúdo, permitem que o parasita se agarre às células hospedeiras, se movimente e depois as invada. Uma vez dentro da célula, o parasita se divide várias vezes até que os parasitas maduros estejam completamente formados e capazes de romper as células hospedeiras.

O que não se entende é como o parasita se divide para produzir um parasita maduro capaz de infectar novas células hospedeiras. A nova pesquisa foi realizada pelo Dr Javier Periz do Instituto de Infecção, Imunidade e Inflamação da Universidade de Glasgow, Prof. Markus Meissner da Universidade Ludwig Maximilian de Munique, e Dr Lin Wang da Central Laser Facility do STFC. O estudo, publicado na revista Nature Communications, centrou-se em responder a duas questões-chave sobre este processo. Em primeiro lugar, como o parasita garante que as organelas microneme estão localizadas na posição correta sobre o parasita maduro para garantir a máxima infecção; e, em segundo lugar, o que acontece com essas organelas após cada rodada de divisão.

Usando técnicas de microscopia de super-resolução disponíveis na CLF, a equipe foi capaz de rastrear a localização dos micronemas com algumas dezenas de nanômetros de precisão durante o processo de divisão. Eles conseguiram mostrar que existe uma rede de pistas móveis que o parasita usa para transportar as proteínas, chamadas adhesins, que usa como uma cola para se colar à célula hospedeira.

Eles também descobriram que as organelas são produzidas em cada rodada de divisão e passadas da célula mãe para as células filhas. Esta reciclagem de organelas significa que o parasita é capaz de recuperar materiais valiosos que são necessários para que T. gondii se propague e se torne um parasita infectante maduro. Isto também significa que, apesar de ser um parasita (que, por definição, explora os recursos de outros), T. gondii é capaz de reciclar seus próprios recursos e ver que nada é desperdiçado para garantir sua sobrevivência dentro da célula infectada. Ver um parasita usando seus recursos tão eficientemente é uma descoberta única.

Esta descoberta abrirá uma nova área de pesquisa que terá o potencial de desenvolver tratamentos que poderiam interromper este processo e impedir que o parasita se reproduza e se desenvolva. Entender o papel das adesinas significa que os cientistas poderiam desenvolver ferramentas moleculares para interromper a rede e ‘rasgar’ e quebrar os rastros para interromper seu transporte, impedir que o parasita adira às células hospedeiras e assim torná-lo não-infeccioso.

Se você gostou disso, nunca perca uma história assinando nossa newsletter FASCINATION:

Subscreva para Fascination