Ученые выяснили, как токсоплазма переходит через гематоэнцефалический барьер

По статистике, 30% населения земного шара инфицированы паразитом токсоплазмой. Большинство людей живут с данным  паразитом и не знают об его существовании, но он может быть опасен для жизни людей с подавленной иммунной системой, например, людей, проходящих лечение от онкологических заболеваний или имеющих ВИЧ / СПИД. Беременные женщины также могут передать инфекцию своим нерожденным детям, в результате чего у детей будет высокий риск рождения с неврологическими заболеваниями.

Известно, что токсоплазма (лат. Toxoplasma) может воздействовать на головной мозг и даже влиять на поведение своих хозяев. Однако, до сегодняшнего дня не было известно, как именно паразит проникает через гематоэнцефалический барьер (физическое препятствие, предназначенное защищать от проникновения патогенов в головной мозг).

Авторы нового исследования смогли определить, как паразит проходит в головной мозг. Использование мощных методов визуализации позволило ученым отслеживать наличие и движение паразитов в живых тканях. Авторы исследования выяснили, что токсоплазма заражает эндотелиальные клетки, выстилающие кровеносные сосуды головного мозга, проникает внутрь этих клеток, а затем — в центральную нервную систему. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Nature Microbiology.

«Проникание через гематоэнцефалический барьер является редким явлением отчасти потому, что эта структура предназначена для защиты головного мозга от патогенов», — говорит автор исследования Кристофер Хантер (Christopher Hunter). «И все же это происходит, и сегодня мы смогли визуализировать это явление. До нас никто прежде не видел этого”.

Знания о механизме проникновения патогенов через гематоэнцефалический барьер помогут ученым разработать новые методы лечения, которые будут более эффективными в борьбе с паразитом, прежде чем он нанесет непоправимый вред организму человека.

Учеными было рассмотрено несколько различных теорий, объясняющих, как Toxoplasma проникает в головной мозг.

Некоторые ученые полагали, что паразит проникает между барьерными клетками, в то время как другие считали, что паразит проходит непосредственно через клетку. Еще одна гипотеза, которую очень любят микробиологи, — это троянская гипотеза, согласно которой паразит проникает через барьер, используя инфицированные иммунные клетки хозяина.

Из материала исследования известно, что ученые в своей работе использовали многофотонный ветеринарный микроскоп, который позволяет заглянуть внутрь живых тканей, не повреждая их, для того чтобы визуализировать “вторжение” паразита. В данной научной работе ученые использовали мышей, которые были специально разведены для исследования. Затем они заразили мышей помеченой токсоплазмой.

Через неделю ученые изучили эндотелиальные клетки головного мозга, которые были инфицированы, а также получили доказательства того, что паразит реплицируется внутри этих клеток. Через две недели после инфицирования они обнаружили, что паразиты проникли в мозговую ткань, прилегающую к клеткам эндотелия.

В дополнительных экспериментах ученые смогли визуализировать паразитов, вырвавшихся из зараженных клеток эндотелия, тем самым паразит инфицировал головной мозг мышей.

Исследователи также проверили троянскую гипотезу. Ученые заразили моноциты (тип иммунных клеток, которые также могли бы быть ответственными за проникновение паразита в головной мозг). Чтобы проверить это, авторы исследования инфицировали моноциты мечеными токсоплазмами, затем ввели эти клетки мышам. Если моноциты действительно выступают в качестве троянского коня, паразиты должны были пройти через гематоэнцефалический барьер. Однако ученые обнаружили только инфицированные клетки внутри кровеносных сосудов, и эти клетки не смогли пройти через гематоэнцефалический барьер.

Таким образом, ученые пришли к выводу, что паразиты из крови заражают  эндотелиальные клетки, где они реплицируются, вызывая разрыв клеток, а затем происходит заражение соседних клеток головного мозга.

Балагодая этому исследовании, становится понятно, как другие патогены, такие как вирусы, бактерии и паразиты, проникают из крови в головной мозг.

«Токсоплазма — это действительно хорошая модель для исследования сосудистого иммунитета в целом», — говорит Конрадт.

Авторы другого исследования считают, что шизофрению вызывает токсоплазмоз.

---

Подробнее в научной статье:

Konradt C. et al. Endothelial cells are a replicative niche for entry of Toxoplasma gondii to the central nervous system //Nature Microbiology. – 2016. – С. 16001.