Toxoplasma på hjärnan: Förståelse för interaktioner mellan värd och patogen vid kronisk CNS-infektion

Abstract

Toxoplasma gondii är en utbredd obligatorisk intracellulär parasit som kroniskt infekterar mer än en tredjedel av världens befolkning. Nyckeln till parasitens prevalens är dess förmåga att bilda kroniska och icke-immunogena bradyzoitcystor, som vanligtvis bildas i hjärn- och muskelceller hos infekterade däggdjur, inklusive människor. Akut klinisk infektion innebär vanligtvis neurologiska och/eller okulära skador, medan kronisk infektion på senare tid har kopplats till beteendeförändringar. Uppkomst och upprätthållande av kronisk infektion innebär en balans mellan värdens immunitet och parasitens undvikande av immunsvaret. Här beskriver vi det kända cellulära samspelet mellan Toxoplasma gondii och celler i det centrala nervsystemet och går igenom de rapporterade effekterna av Toxoplasma gondii på beteende och neurologiska sjukdomar. Slutligen går vi igenom ny teknik som kommer att göra det möjligt för oss att bättre förstå samspelet mellan värd och patogen.

1. Introduktion

Toxoplasma gondii tillhör fylum Apicomplexa, som består av intracellulära parasiter som har en karakteristiskt polariserad cellstruktur och ett komplext cytoskeletalt och organellärt arrangemang vid deras apikala ände . Denna obligatoriska intracellulära parasit kan infektera och replikera i praktiskt taget alla cellkärnor från däggdjur eller fåglar . Man tror att den viktigaste överföringsmetoden för T. gondii till människor är konsumtion av rått eller rått kött . Dessutom är vertikal överföring av T. gondii också möjlig, vilket sker när en kvinna får en primärinfektion under graviditeten, vilket kan leda till fostermorbiditet, t.ex. hydrocefali. T. gondii-infektion är faktiskt en av de främsta orsakerna till missbildningar hos foster i Förenta staterna . Upp till 80 % av en befolkning kan vara infekterad, beroende på matvanor och exponering för kattdjur, som fungerar som slutvärdar och utsöndrar miljövänliga oocystor i avföring . Oocystorna kan vara stabila i miljön i upp till ett år, kan kontaminera livsmedels- eller vattentillgångar och smitta andra varmblodiga ryggradsdjur . En nyligen genomförd studie tyder på att oocystinfektioner är den kliniskt allvarligaste formen av infektion, som kan uppstå inte bara genom direkt exponering för kattfekalier utan även genom kontaminering av kommunalt dricksvatten .

Två kritiska intracellulära stadier i patogenesen och överföringen av Toxoplasma gondii är det snabbt replikerande tachyzoitstadiet och det långsammare växande cystbildande bradyzoitstadiet. Initialt antogs latenta infektioner hos människor vara i stort sett symtomfria. Under den första aidskrisen blev Toxoplasma emellertid känt som en viktig opportunistisk patogen. När värdens adaptiva immunförsvar försvagas, spricker parasitens vävnadscystor och släpper ut bradyzoiter genom en okänd mekanism. Dessa rekrudescerande infektioner gör det möjligt för parasiten att omvandlas till det snabbt delande tachyzoitstadiet och ger upphov till betydande sjuklighet, bland annat Toxoplasma encefalit .

Till nyligen ansågs kroniska T. gondii-infektioner i stort sett ofarliga hos den i övrigt friska patienten, trots de observerade neurologiska förändringarna. Nyare studier på modelldjur har dock antytt att beteendeförändringar är uppenbara efter infektion . Dessutom har nyligen associationer gjorts mellan parasitinfektion och neurologiska sjukdomar, såsom schizofreni . Det är därför viktigt att förhållandet mellan både värd och parasit och mellan infektion och sjukdom analyseras mer ingående. Centralt i dessa frågor är inblandningen av värdens immunförsvar, som bara börjar bli avgränsat och förstått.

2. Akut infektion och spridning

Den vanligaste orsaken till primärinfektion är intag av vävnadscystor av Toxoplasma gondii. Om parasiten överlever magprocesserna excystas den för att korsa in i tarmepitelet och fortsätter att föröka sig . På grund av den fördelaktiga intracellulära lokaliseringen är parasiten i stort sett skyddad från lösliga, humoral eller cellulära antimikrobiella faktorer, även om graden av framgång kan vara beroende av parasitens genotyp . Ett TH1-immunsvar utlöses dock ändå under detta akuta skede, vilket nyligen granskats i . Parasiten har utvecklat anpassningar som gör att den kan manipulera det medfödda immunsystemet, vilket ofta leder till fortsatt proliferation i tarmvävnaden, trots inflödet av lymfocyter och celler från det medfödda immunsystemet . Paradoxalt nog tror man att dessa celler, särskilt dendritiska celler och makrofager, är intracellulärt infekterade och ger parasiten möjlighet att sprida sig hematogent via en ”trojansk häst” .

När parasiterna väl är i omlopp kan de migrera inom infekterade celler och stanna kvar i tachyzoit-stadiet före aktivering av det adaptiva immunförsvaret . Därefter begränsas parasiterna på något sätt till muskel- och hjärnvävnad . I en process som är dåligt förstådd tros parasiterna passera genom de endotelceller som utgör blod-hjärnbarriären. En nyligen genomförd studie av Lachenmaier et al. tyder på att infekterade endotelceller i hjärnan hos muriner främjar infekterade leukocyters migration genom blod-hjärnbarriären . Huruvida andra mekanismer, såsom extracellulär parasitbarriärpenetration, används för att få tillgång till CNS är fortfarande okänt.

3. Bradyzoitbildning

Det kroniska, robusta bradyzoitstadiet är kritiskt för överföringen av parasiten via karnivorism och förklarar troligen parasitens ubiquitet. Vävnadscystor består av värdceller som kan innehålla 100 eller fler individuella parasiter omgivna av en cystvägg som produceras under differentieringen. Övergången till det kroniska stadiet tros kunna induceras av exogena stressfaktorer för parasiten, värden eller båda eller kan ske spontant beroende på den infekterade celltypen . Enligt Blader och Saeij är neuroner och muskelceller terminalt differentierade och dras tillbaka från cellcykeln. De har föreslagit en modell där tachyzoittillväxt gynnas inuti växande celler, men när tachyzoiterna inte kan manipulera värdens cellcykel inleds bradyzoitutvecklingen .

Den mest fysiologiskt effektiva metoden för induktion av bradyzoitstadiet in vitro är att öka pH-värdet i odlingsmedierna till 8,0-8,2, även om det finns variationer av denna metod . Exponering av Toxoplasma gondii för ett alkaliskt medium före invasionen av värdceller ökar bradyzoitdifferentieringen . Alternativt är en värmeschock (43 °C) av värdcellerna i 2 timmar före invasionen följt av parasitinvasion i 2 timmar vid 37 °C och ytterligare värmeschock av infekterade celler i 12-48 timmar efter infektionen en induktionsmetod som är mindre skadlig för värdcellerna . Kemiska induktionsmetoder, t.ex. användning av natriumarsenit, natriumnitroprussid eller en trisubstituerad pyrrol (förening 1), är också effektiva . Brist på näringsämnen, t.ex. aminosyran arginin, bromsar tillväxten och ökar differentieringen . Samtidig hämning av pyrimidin de novo biosyntes och räddningsvägar (via låg CO2-halt) leder också till långsam tillväxt och differentiering till bradyzoiter . Det har visat sig att en förändring av värdcellens genuttryck bromsar tachyzoiternas replikation, vilket kan inducera ett bradyzoitspecifikt genuttryck . Således verkar tillämpning av exogen stress på parasiten konsekvent utlösa bildandet av bradyzoitstadiet in vitro.

På grund av den kliniska betydelsen av bradyzoitstadiet, och förmågan att generera detta stadium in vitro, har det varit i fokus för flera studier . T. gondiis cystväggsmembran, som till stor del består av glykoproteiner, anses vara avgörande för att upprätthålla parasitens strukturella och näringsmässiga behov samtidigt som värdets immunsystem inte upptäcks . Ytterligare observerbara förändringar sker i subcellulära organeller, inklusive en minskning av täta granuler och en ökning av mikronemor och stora amylopektingranuler. Parasiten nedreglerar celldelningen och går in i ett vilsamt G0-tillstånd , och den allmänna proteintranslationen saktar ner avsevärt på grund av parasitens eIF2-fosforylering . Intressant nog ledde knockout av en riklig proteashämmare i parasiten till ökad bradyzoitbildning in vitro . Transkriptionsprofiler från högupplösta tidsförloppsexperiment av tachyzoiter som genomgår differentiering finns tillgängliga på eupathdb.org . Dessa studier omfattar mätningar av parasitens transkript från flera stammar som utsatts för en mängd olika induktionsförhållanden, inklusive CO2-svält, natriumnitroprussid, alkaliska medier eller behandling med förening 1. Resultaten från dessa studier bekräftar inte bara uppregleringen av kända bradyzoitmarkörer, utan avslöjar också en ny uppsättning tidiga uppreglerade transkript (Davis PH, manuskript under förberedelse).

Enligt Sullivan et al, bidrar bradyzoitcystformen starkt till Toxoplasmas framgång på följande sätt: (1) cystan överlever gastrointestinala processer, vilket gör det möjligt att invadera tunntarmen, (2) cystan är motståndskraftig mot värdens immunförsvar (och nuvarande läkemedelsbehandlingar), (3) parasiterna kvarstår utan att störa värdcellerna under hela värdens livslängd, (4) bradyzoiter i vävnadscystor är infektiösa, vilket bidrar till köttätande överföring.

4. Immunförsvar vid infektion av CNS

När parasiten kommer in i vävnader i det centrala nervsystemet upprättar den en känslig balans med låg metabolisk och proliferativ aktivitet, samtidigt som den undviker en kraftig aktivering av värdens immunsystem. Samtidigt är det fördelaktigt för värden att balansera produktiv replikation av patogenen med potentialen för intensiv immunopatologi. De flesta subkliniska infektioner av Toxoplasma uppvisar denna balans, men det bör noteras att samspelet mellan olika värd- och parasitgenotyper möjliggör en avsevärd variation i det observerade immunsvaret och infektionsförloppet . På grund av svårigheterna att studera mänskliga CNS-infektioner kommer de flesta rapporterade uppgifterna om immunförsvaret vid T. gondii CNS-infektion från murinmodeller. På grund av de kända immunologiska skillnaderna mellan möss och människor kan det vara svårt att jämföra effektormolekyler över artgränserna. Dessa modeller har dock gett betydande kunskaper om den cellulära immunregleringen av Toxoplasma-infektion . Flera studier av Toxoplasmainfektionens effekter på celler i CNS har sammanställts i tabell 1.

Hjärncelltyp Parasitstadium Aktivitet Referens
Neuron Tachyzoit Parasiter kan encystas i neuroner
Neuron Tachyzoit Infektion inducerar produktion av cytokiner och kemokiner; Stimulerade neuroner kan inte hämma parasittillväxt
Neuron Bradyzoit Neuroner som innehåller parasitcystor undviker att granskas av CD8+ T-celler
Neuron, microglia Tachyzoite Murina Nramp1-/–modeller påverkas i stressrespons och mortalitet efter Toxoplasma gondii-infektion
Microglia Tachyzoite, bradyzoit Mikrogliaceller infekteras företrädesvis, men hämmar mest effektivt parasittillväxten i CNS-celler
Mikroglia Tachyzoit När Toxoplasma-infektion, producerar mikroglia IL-1 beta, IL-10 och tumörnekrosfaktor alfa
Mikroglia, endotel Tachyzoite Murinmodellinfektion inducerar en uppreglering av CD200R & CD200, som kontrollerar CNS-inflammation
Mikroglia, astrocyt Tachyzoite Infektion nedreglerar MHC klass II-uttryck
Microglia Tachyzoite Toxoplasmatisk encefalit inducerar IL-12p40, iNOS, IL-1beta, TNF-alfa till stor del på grund av interaktion med CD8+ T-celler. MHC-klasserna I och II, ICAM-1 och leukocyte function-associated antigen-1 är också uppreglerade
Endotel Tachyzoit Toxoplasmatisk encefalit inducerar vaskulär celladhesionmolekyl, ICAM-1 och MHC-klasserna I och II. Induktionen beror på IFN-gamma-receptor
Endotel Tachyzoit Infektion inducerar ICAM-1, IL-6 och MCP-1
Induktionsnivåerna varierar beroende på parasitstam
Astrocyt, neuron Tachyzoit Astrocyter infekteras företrädesvis jämfört med neuroner
Astrocyt, microglia Tachyzoite Intracellulär infektion minskar uttryckt MHC II
Astrocyt Tachyzoite Interferon-gamma-aktiverat indoleamin 2,3-dioxygenas (IDO) induktion hämmar parasitens tillväxt
Astrocyte Tachyzoite IFN- gamma inducerad parasit tillväxthämning är oberoende av reaktiva syre intermediärer
Astrocyte Tachyzoite, bradyzoit Tissue Inhibitor of Metalloproteinases-1 (TIMP-1) induceras av infektion
Astrocyt Tachyzoit Autofagi kan vara involverad i elimineringen av den nedbrutna parasitmaterial från astrocytens värdcellscytoplasma
Astrocyt Tachyzoit IGTP krävs för IFN-gamma-inducerad hämning av parasittillväxt
Tabell 1
Svaret från CNS-residenta celler på Toxoplasma gondii-infektion.

När tachyzoitparasiterna kommer in i CNS verkar de infektera astrocyter, neuroner och mikrogliaceller, möjligen med olika affinitet. Parasitinfiltration följs av inflöde av CD4+ och CD8+ T-celler i en process som fortfarande inte är helt klarlagd, men som är kritisk för kontroll av T. gondii CNS-infektion, och som kan aktiveras via CD28- eller ICOS-stimulerande vägar . Infektion och efterföljande infiltration av lymfocyter rapporteras orsaka strukturella förändringar i CNS-vävnader, baserat på observationer av tvåfotonbilder . Cellulära komponenter i det medfödda svaret, t.ex. makrofager och NK-celler, kan också ta sig in i CNS under en infektion, men deras roll är mindre klarlagd. Ett huvuddrag hos inflödande aktiverade T-celler är produktionen av IFN-gamma, som visat sig vara viktigt för att förhindra parasitreaktivering på ett immuncellsmedierat sätt . I mindre utsträckning genererar mikrogliaceller och andra celler också IFN-gamma, liksom flera andra pro- och antiinflammatoriska cytokiner och kemokiner efter en infektion . In vitro-arbete tyder på att astrocyter och mikrogliaceller kan hämma parasitreplikation vid aktivering , vilket möjligen förklarar varför neuronerna är den dominerande kroniskt infekterade celltypen . Dessutom tycks parasitutrensningsprocessen vara beroende av värdcellernas autofagi . En färsk rapport tyder dock på att mikrogliaceller kan fungera som en ”trojansk häst” vid spridningen av rekryterad parasitinfektion.

Under och efter en akut infektion av T. gondii i CNS måste värden upprätthålla en balans för att kontrollera parasitproliferationen och samtidigt undvika immunitetsinducerad skada. Den hämmande effekten av IL-10 krävs för att förhindra immunopatologi under primärinfektion, men krävs inte för att förhindra immunhyperaktivitet under sekundär utmaning med T. gondii, och krävs inte heller för att generera ett minnessvar . IL-27 har också beskrivits som immunosuppressivt i samband med toxoplasmos och kan inducera IL-10-produktion . Immunrelaterad patologi tros också kontrolleras lokalt av inducerbar TIMP-1, en hämmare av matrixmetalloproteinaser (MMP) som produceras av astrocyter och andra mikrogliaceller . Vid infektion av parasiten i CNS har T-celler som migrerar in i CNS visat ett ökat uttryck av MMP-8 och MMP-10, proteiner som är involverade i vävnadsremodellering, cellmigration och inflammation. Avsaknaden av MMP-hämmaren TIMP-1 minskade parasitbelastningen ungefär fyra gånger, men det förutses att ytterligare skador på CNS skulle uppstå i närvaro av okontrollerad MMP-aktivitet .

När en kronisk infektion har etablerats återfinns parasiten huvudsakligen i bradyzoitstadiet i CNS. Baserat på mikroskopiska studier fanns cystor i hela hjärnan, men koncentrerade i hjärnbarken, hippocampus, basala ganglier och amygdala . Cyststadiets dominans kan bero på minst två fenomen: för det första kan det akuta immunsvaret framgångsrikt rensa ut celler som är infekterade med tachyzoitstadiet, så att endast bradyzoithaltiga celler förblir livskraftiga. För det andra kan interferon-gamma-uppregleringen i samband med det akuta svaret upprätthålla parasitdifferentieringen . Nya studier har visat att cystbärande celler, till skillnad från extracellulära parasiter, inte är synliga för CD8+ T-celler, vilket tyder på att sådana intracellulära cyststrukturer är ett effektivt sätt att kringgå immunförsvaret . Alternativt kan dessa uppgifter förklaras av den relativt låga MHC-klass I som neuronerna uppvisar. Dessutom har det visat sig att T-cellernas beteende är beroende av antigentillgängligheten i CNS .

Det har visat sig att olika förändringar i immunförsvaret hos värddjuret kan möjliggöra rekryterande sjukdom, som kännetecknas av att parasiterna omvandlas tillbaka till tachyzoiter och i slutändan toxoplasmatisk encefalit . Den kliniska relevansen av detta fynd blev uppenbar under aids-epidemins början. Under de flesta immunkompetenta förhållanden kommer dock parasitinfektioner att förbli i ett kroniskt subkliniskt tillstånd (bortsett från eventuella beteendemässiga förändringar, som diskuteras nedan) under värdens hela livstid. Huruvida bradyzoitcystor regelbundet (eller slumpmässigt) spricker upp hos immunkompetenta värdar och snabbt återinvaderar närliggande celler är en oklar fråga . Det är möjligt att sällan förekommande cystoreklasser möts av en robust minnesrespons som eliminerar vissa eller alla extracellulära parasiter före återinvasionen. Eller så kan bradyzoitcystorna helt enkelt vara kapabla att överleva värden. Det är troligt att någon kombination av dessa händelser bidrar till den långvariga balans som uppvisas i samspelet mellan värd och parasit, vilket gör den till en av de mest utbredda parasitinfektionerna i världen.

5. Undersökning av Toxoplasma gondiis effekter på beteendet

Vissa parasiter är kända för att selektivt förändra värdens beteende för att förbättra sin överföring. Även om latent infektion med Toxoplasma gondii är en av de vanligaste människoinfektionerna har den antagits vara mestadels asymptomatisk, trots att tidiga arbeten visade skadliga minneseffekter på murinmodeller . På senare tid har man funnit att parasiten har förmågan att ändra värdens beteende. Infekterade råttor visade sig vara mindre rädda för katter (parasitens slutvärd) jämfört med icke-infekterade kontroller, vilket ger parasiten en sexuell fördel. Detta har fått forskare att spekulera i om parasiten kan ha liknande effekter på människor. Det är okänt om dessa beteendeförändringar hos värden enbart beror på parasiten eller om de beror på resultatet av värdens immunförsvar mot parasiten. Alternativt kan sådana effekter vara bieffekter av värdens sjukdom eller till och med en slumpmässig biprodukt, t.ex. genom att värddjuret tvingas ta större risker för att tillgodose högre energikrav . Infekterade råttor är till exempel mer aktiva än oinfekterade råttor . Intressant nog är infekterade råttor mindre neofobiska (rädsla för nyheter) för varje nytt stimuli som presenteras, jämfört med oinfekterade råttor . Medan vissa infekterade råttor visade en stark motvilja mot områden med kattlukt, visade en del av de infekterade råttorna en potentiellt sexuell attraktion till kattbehandlade områden .

Hypotesen om beteendemässig manipulering innebär att en parasit specifikt manipulerar värdbeteenden som är viktiga för att öka dess egen framgång . De neurala kretsar som är involverade i inlärd rädsla, ångest och medfödd rädsla överlappar dock varandra i stor utsträckning, vilket tyder på att parasiten kan störa alla dessa på ett ospecifikt sätt . En grupp har rapporterat att tätheten av cystor i den mediala och basolaterala amygdala är nästan dubbelt så hög som i andra strukturer, t.ex. hippocampus, olfactory bulbs och prefrontal cortex . Amygdala spelar en viktig roll i bearbetningen av minnen och känslomässiga reaktioner, t.ex. rädsla. Detta kan vara anledningen till att infekterade möss visar en icke-vildartad attraktion till kattlukt och/eller har modifierade reaktioner på rädsla eller sexuell upphetsning. I detta sammanhang skulle därför hypotesen om beteendemässig manipulation stödja parasitens förmåga att förbättra medfödd rädsla för kattdjur och eventuellt ersätta den med en ny eller kattdjursattraktion, samtidigt som den tycks lämna andra områden oförändrade . Hittills finns det dock ingen känd mekanism som samordnar infekterade områden med beteendeförändringar.

I den mån dessa kan mätas är icke-minnesrelaterade kognitiva funktioner, ångest och socialt beteende hos infekterade möss oförändrade jämfört med kontroller, men de upplever ändå djupgående och utbredd hjärnpatologi, motorisk koordination och sensoriska underskott . Dessa förändringar kan delvis bero på hyperaktiv MMP-proteolys och/eller skapandet av nya hjärnstrukturer, som diskuterats ovan. Det har föreslagits att förändringar i CNS till följd av T. gondii-infektion även kan påverka beteendet hos mänskliga värdar . Det har publicerats korrelationer mellan latenta Toxoplasma-infektioner och beteendeförändringar hos människor, t.ex. långsammare reaktioner, lägre regelmedvetenhet, minskat nyhetssökande beteende och större svartsjuka hos män och promiskuitet och större samvetsgrannhet hos kvinnor, enligt en genomgång i . Toxoplasma gondii kan öka dopaminnivåerna hos gnagare ; detta kan bero på den inflammatoriska frisättningen av dopamin genom ökade cytokiner som interleukin-2, eller potentiellt genom direkt parasitproduktion. Många av de neurobeteendemässiga symtom som postuleras bero på toxoplasmos korrelerar med dopaminets allmänna funktion i den mänskliga hjärnan.

6. Toxoplasma-associerade psykiatriska följder

Dopaminobalansen mellan de mesolimbiska och mesokortikala regionerna i hjärnan misstänks spela en roll i utvecklingen av schizofreni. Detta kan möjliggöra ett samband mellan schizofreni och toxoplasmos . Schizofreni är ett av de vanligaste och allvarligaste psykiatriska syndromen. Schizofreni, som ofta börjar i ung vuxen ålder, kännetecknas av försämrad tankebehandling, perception, kognition, humör och psykomotoriskt beteende . Det finns ett växande intresse för parasiternas roll i orsakandet av psykiatriska störningar, utöver personlighetsförändringar och riskbeteende. Det är värt att notera att läkemedel med antipsykotiska och stämningsstabiliserande egenskaper (som används vid behandling av schizofreni och andra psykiatriska störningar) kan förstärkas genom sin hämmande effekt på T. gondii hos infekterade individer . Ett exempel på detta är antipsykotikumet haloperidol och humörstabilisatorn valproinsyra, som mest effektivt hämmar Toxoplasmatillväxten in vitro, men inte in vivo .

Hittills har inget orsakssamband påvisats, men det finns många korrelativa uppgifter. Exempelvis undersöktes 185 icke berusade bilförare i Turkiet som var inblandade i en bilolycka inom en sexmånadersperiod med avseende på toxoplasmos. Det var betydligt troligare att de förare som var inblandade i olyckor hade T. gondii-infektion jämfört med kontrollgruppen (utan olyckor): 33 % jämfört med 8,6 % seropositiva. Ett antal studier har bedömt seropositivitet för Toxoplasma gondii hos personer med schizofreni och andra former av allvarliga psykiatriska störningar, med inkonsekventa korrelativa resultat . Dessutom kan Toxoplasma gondii-encefalit visa sig med symtom som liknar symtomen vid schizofreni och andra psykiatriska störningar . Det har funnits ett stort antal fall med symtom som inkluderade vanföreställningar, tankestörningar och hörselhallucinationer hos patienter med aids och toxoplasmaencefalit .

Toxoplasma gondii-infektion har också förknippats med tvångssyndrom hos människor . Män hade ”lägre överjagsstyrka (regelmedvetenhet) och högre vaksamhet” samt var ”mer expedienta, misstänksamma och svartsjuka”. Dessa faktorer är förknippade med missbruk, ångest och personlighetsstörningar. Kvinnor visade nästan det motsatta beteendet: med högre överjagsstyrka och faktorer som tyder på värme, samvetsgrannhet och moralisk följsamhet. Men både män och kvinnor visade sig ha mer rädsla jämfört med oinfekterade kontroller . Enligt Flegr kan skillnader i testosteronnivån vara en annan orsak till dessa observerade skillnader . Personer med hög testosteronhalt kan vara mer mottagliga för Toxoplasma-infektion via ett mindre robust immunförsvar, eller så kan observerade beteendeförändringar vara ett resultat av att parasiten inducerar testosterontillgänglighet för att ytterligare försämra värdens cellulära immunitet. I en liten studie fann man att seropositiva män hade högre koncentrationer av testosteron än icke-infekterade män. Det är dock okänt om högt testosteron predisponerar individer för infektion beteendemässigt eller biologiskt, eller om parasiten indirekt driver testosteronnivåerna. I en pågående cellbaserad screeningstudie med hög genomströmning ökade överexpression av 17α-hydroxylas i mänskliga celler väsentligt in vitro-tillväxthastigheten för Toxoplasma, medan inhibering av detta transkript via siRNA minskade den intracellulära tillväxten (Davis PH, manuskript under förberedelse). 17α-hydroxylas är ett viktigt metaboliskt enzym som ansvarar för att omvandla kolesterolliknande molekyler till androgenprekursorer, t.ex. testosteron. Detta fynd tyder på att testosteronliknande steroler direkt kan gynna parasitens tillväxt.

7. Framtida riktningar

Med anledning av den ökande möjligheten att T. gondii-infektion kan förändra värdbeteendet kan det bli en förnyad satsning på antiparasitära medel, eftersom kronisk Toxoplasma gondii är obehandlingsbar. Det kan dock vara svårt att utveckla medel på grund av behovet av läkemedel som kan tränga igenom blod-hjärnbarriären och parasitens cystvägg . Även om parasiterna skulle kunna avlägsnas från neuronerna utan att skapa ytterligare vävnadsförstörelse kan dessutom redan befintlig vävnadspatologi förhindra att eventuella beteendestörningar åtgärdas. Nyligen identifierades i en studie flera föreningar som kan hämma T. gondii tachyzoiter in vitro, förutom P. falciparum , och några av dessa föreningar undersöks för deras antibradyzoitegenskaper (Davis PH, manuskript under förberedelse).

Den ökande förståelsen av de komplexa immunreglerande processerna kring parasitinfektion kan dessutom bidra till en eventuell utveckling av vacciner . Tabell 1 visar dock på bristen på information om samspelet mellan immunsystemet och bradyzoitstadiet, vilket kan vara en värdefull väg att utforska i framtiden. Framtida arbete kan också inriktas på att beskriva processen för parasitens penetration genom blod-hjärnbarriären, liksom en djupare förståelse av de molekylära händelserna i T-cellernas kontroll av infektionen. På samma sätt som elektronmikroskopin har bidragit till att belysa vår förståelse av apikomplexa organismer, lovar även avancerad avbildning, t.ex. bioluminescens- och tvåfotonavbildning, att ge mer detaljer och information i realtid om hur denna parasit fungerar och hur den interagerar med värden. Dessutom lovar man att den exakta rollen för antigener och värdets immunceller kommer att bli mycket detaljerad med hjälp av tetramerbaserade molekylära verktyg . Slutligen kan modifiering av värden, t.ex. siRNA och överuttryck av värdgener, belysa kritiska cellulära faktorer som krävs för parasitens livscykel . Cellbaserad screening med hög genomströmning lovar att påskynda denna förståelse avsevärt.

Acknowledgments

Författarna tackar dem vars arbeten citerats och ber om ursäkt för studier som av misstag utelämnats. Finansiellt stöd kommer från NIH NCRR P20 RR16469, NIAID 5F32 AI077268, NIGMS 8P20 GM103427 och University of Nebraska at Omaha.

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.