弓形虫如何控制寄主?

作者: 西村尚子

来源: 科学世界

发布日期: 2021-10-22 18:30:00

弓形虫(Toxoplasma gondii)是一种能够感染包括人类在内的哺乳动物和鸟类的原虫,其生命周期独特,通过无性生殖和有性生殖在猫科动物的消化道内繁殖。弓形虫能够改变宿主的行为,如使老鼠失去对猫的恐惧,从而被猫捕食,完成生命周期。人类感染弓形虫主要通过食用未充分加热的感染肉,对孕妇和免疫力低下者尤其危险。

有一种寄生物已经被人们认识很长时间了,而最近不断有报告称其“使宿主的行为发生变化”。这就是属于原虫(原生动物)之一的弓形虫(Toxoplasma gondii)。弓形虫成虫长度为5~7微米(1微米为0.001毫米),有着如新月一般的细长身体。它是能够感染包括人类在内的哺乳动物和鸟类的极其常见的原虫,有推测估计它感染了全人类超过1/3的人口。

弓形虫的生命周期(从出生直到产下下一代个体的周期)极为独特。它在一生中多次改变形态,既通过无性生殖也通过有性生殖来繁殖。只不过,它被限制在猫科动物的消化道内才有可能进行有性生殖。

弓形虫在猫科动物的消化道内,通过无性生殖增殖后,再开展有性生殖产生雌雄配子(生殖细胞)。配子融合后,变为被称作“卵囊”的形态。卵囊与粪便一同被猫排出体外。卵囊通过水和土壤等介质进入老鼠、鸟、猪、人等生物的消化道。

接下来进入细胞,变成新月形的“速殖子”形态。速殖子通过无性生殖增殖,为了逃避宿主免疫系统的攻击而向中枢神经和肌肉组织移动,制造出并掩藏在名为“包囊”的被外壳包裹的结构里。侵入大脑的包囊扰乱宿主的大脑机能,改变宿主的行为。这样,老鼠变得不惧怕猫,从而被猫捕食,弓形虫再度回到猫的消化道。值得注意的是,有很多人由于食用没有被充分加热的肉而被感染。

在猫科动物的消化道里,雄性和雌性的配子(生殖细胞)融合,产出被称为“卵囊”的椭圆形态的子代。卵囊和粪便一同被排出猫的体外后,进入土壤或水中。被污染的物质作为食物或水,被哺乳动物或鸟类摄入,从而侵入它们的身体。弓形虫在猫以外宿主的体内,从消化道向细胞内入侵,并转变成新月形的“速殖子”形态,通过无性生殖来增殖。

接下来,向容易逃过宿主免疫系统攻击的中枢神经或肌肉组织移动,并变成被坚硬外壳覆盖的“包囊”(组织囊肿)形态。弓形虫在五花八门的形态间如此转变,无论处于生命史的哪个状态,都具有感染能力。

对人来说,吃下了不充分加热的感染了弓形虫的肉之后,弓形虫便会进入体内,一旦感染就终生在体内存留。特别对孕妇来说,这会有更高的风险流产或产下死胎,同时胎儿的大脑、视觉、肝脏、血液等器官有更高的概率发生异常。

除此之外,弓形虫还会导致免疫力低下的艾滋病病毒(HIV)感染者等患上致命的脑炎。虽然有应对速殖子的疫苗和治疗药物,但是至今没有应对被外壳包裹起来的包囊的有效治疗手段。但是,通常来说,健康的人即便被感染了也不会出现严重的症状,因此没有那么受重视。

不过,最近相继出现报告称:“老鼠感染上弓形虫后,显现出‘变得有攻击性’‘失去了畏惧心理’等行为异常。”说到老鼠,猫是它的天敌,老鼠会本能地逃离猫。但是在实验中得到明确的是,感染了弓形虫的老鼠会变得不再躲避猫。还有研究称,人被感染后,除了上述的倾向外,还会出现自杀或交通事故的风险上升,以及精神分裂症或帕金森症等精神或脑神经系统疾病的患病风险上升等情况。

推进弓形虫疫苗开发的日本带广畜产大学原虫病研究中心生体防御学方向教授西川义文博士,研究了被弓形虫感染的小鼠的脑组织中,哪些基因的功能发生了改变,并查明了两点。一点是,感染了弓形虫的宿主的免疫反应被过度激活,在大脑中引起了炎症。另一点是,掌管脑部神经功能的基因的功能发生变化,掌管记忆和认知等的高层次大脑功能的区域(前额皮质)发生障碍。

另外,瑞典的研究团队明确了,弓形虫有着与带来快乐等情绪的“多巴胺”(一种在神经细胞间传递信息的神经递质)的合成相关的基因。看起来,被弓形虫入侵大脑的老鼠,不仅失去了对猫的警戒心,甚至当被猫吃掉时也能感到快乐。同样的,有推测认为被感染的人的大脑内,神经递质和激素等信息物质的状态产生变化,进而影响到认知功能和精神状态。

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