ВЛИЯНИЕ ПАРАЗИТА ТОКСОПЛАЗМЫ (TOXOPLASMA GONDII) НА ЕСТЕСТВЕННЫЙ И ПОЛОВОЙ ОТБОР МЛЕКОПИТАЮЩИХ

АННОТАЦИЯ

Токсопла́зма— монотипный род паразитических протистов. Основные хозяева токсоплазм — представители семейства кошачьих. В качестве промежуточных хозяев выступают различные виды теплокровных животных, в том числе и люди. Половое созревание и размножение он может совершить только в желудочно-кишечном тракте кошачьих. Поэтому паразит использует временного хозяина-млекопитающего в своих интересах используя для этого промоутеры тирозингидроксилазу и аргинин вазопрессин, а также гормон тестостерон. Предполагается, что это изменение поведения увеличивает передачу паразита его окончательным хозяевам из числа кошачьих.

ABSTRACT

Toxoplasma gondii is a monotypic genus of parasitic protozoa. Its main hosts are members of the feline family. Various warm-blooded animals, including humans, serve as intermediate hosts. It can only mature and reproduce sexually in the gastrointestinal tract of felines. Therefore, the parasite manipulates the behavior of its temporary mammalian host to its advantage, using tyrosine hydroxylase and arginine vasopressin promoters, as well as the hormone testosterone. This behavioral change is postulated to increase transmission of the parasite to its definitive felid hosts.

Ключевые слова: токсопла́зма, аргинин вазопрессин, допамин, тестостерон, фатальное влечение, страх, поведенческие манипуляции, половой отбор, естественный отбор, влияние, эволюция.

Keywords: toxoplasma, arginine vasopressin, dopamine, testosterone, fatal involvement, fear, behavioral manipulation, sexual selection, natural selection, influence, evolution.

Цель статьи: Целью данной статьи является исследование влияния токсоплазмоза на половой и естественный отбор для более полного понимания влияния этой болезни на эволюцию млекопитающих

Материалы и методы: В исследовании использовались данные из медицинских и научных источников, связанных с эффектами токсоплазмоза на здоровье млекопитающих и эволюционные теории, связанные с половым и естественным отбором.

Результаты и их обсуждения:

Было доказано, что T. gondii влияет на поведение хозяина. Изменения в поведении были описаны для инфицированных шимпанзе, инфицированных гиен, инфицированных людей [3,с.47] Лучше всего этот механизм изучен у лабораторных крыс. Если выращенную в лаборатории крысу (Rattusnovergicus) поместить в коробку с несколькими каплями кошачьей мочи она будет избегать мочу.  Крыса также будет выделять гормоны стресса и повысит бдительность. Они чувствуют кошек по близости. Теперь, если крысу, сходную во всех аспектах с первой крысой, за исключением того, что она ранее была заражена T. gondii, поместить в тот же ящик, эта зараженная крыса не будет избегать биологическую жидкость(мочу), а даже привлечет внимание [4, с. 21]. Другими словами, паразит «отключает» страх перед хищником у крыс. Предполагается, что это изменение в поведении увеличивает передачу паразита его окончательным хозяевам. Это явление получило название «Фатальное влечение». Наиболее часто обсуждаемое объяснение такого поведения сформулировано в «гипотезе манипулирования адаптивным хозяином» [1, с. 16-48]: паразиты могут эволюционировать, чтобы контролировать определенные аспекты поведения своего хозяина и, таким образом, увеличивать частоту встреч между подходящими хозяевами и, таким образом, скорость их передачи. Таким образом, предполагается, что измененное поведение (или вообще фенотип) хозяина находится под генетическим контролем паразита и представляет его «расширенный фенотип». «Фатальное влечение» является особенно частым результатом адаптивного манипулирования хозяином, поскольку ситуации, представляющие собой «встречу между подходящими хозяевами» с точки зрения трофически передающегося паразита, обычно являются неблагоприятными событиями «хищничества» по крайней мере для одного из вовлеченных хозяев. Toxoplasma gondii проявляет явный тропизм к мозгу и глазам [2, с. 85-89]. Эти органы являются иммунными привилегированными в том смысле, что они предоставляют ограниченный доступ к иммунным клеткам. Интересно, что мозг и глаза — не единственные иммунно-привилегированные участки тела млекопитающих [7, с. 22-23]. Семенники отделяют развивающиеся сперматозоиды за плотным барьером, который в значительной степени исключает проникновение иммунных клеток. Очень немногим патогенам удается преодолеть гематотестикулярный барьер; однако T. gondii преодолевает этот барьер и проникает в семенники крыс [6, с. 21-22]. Соответственно, T. gondii обнаруживается в эякуляте крыс и некоторых других видов. Более того, T. gondii увеличивает синтез тестостерона, тестикулярного гормона, уменьшающего страх и тревогу. Дополнительный тестостерон имеет решающее значение для эффектов T. gondii , в первую очередь благодаря его взаимодействию с мозгом.  Гормон хорошо известен своим иммунодепрессивным действием. Эти молекулярные изменения не только способствуют заражению на начальном этапе, но и могут подавлять болезненное поведение, поддерживать высокую сексуальную активность и усиливать общее агрессивное поведение у самцов или предотвращать отторжение паразитированных партнеров во время спаривания: все эти передачу инфекции, но, тем не менее, они также могут повышать скорость передачи, по крайней мере, в определенных условиях окружающей среды. Кастрация предотвращает изменение поведения, а эффекты, подобные T. gondii , могут быть воспроизведены путем введения тестостерона в мозг хозяина Что же касается локализации в мозгу и дальнейшее влияние на него – В настоящее время имеется 3 точки зрения в исследовании механизмов влияния. Во -первых, была исследована взаимосвязь между локализацией паразита в головном мозге и поведенческими изменениями, исследование показало, что плотность тканевых кист в миндалевидных телах (медиальная и базолатеральная миндалины) в 2 раза выше, чем в не миндалевидных областях [2, с. 85-89], тогда как наличие тканевых кист в переднем мозге способствует ослаблению отвращения к запаху хищника. и тревожного поведения. В целом эти исследования показывают, что распространение цист T. gondii способствует изменениям поведения, но это все еще требует дальнейшего изучения. Во-вторых, в исследованиях механизмов, лежащих в основе поведенческих изменений после заражения T. gondii, изучалось влияние инфекции на биологию нейронных клеток, включая синтез нейротрансмиттеров, передачу сигналов, экспрессию генов и эпигенетическую модуляцию. В одном исследовании сообщалось, что дофаминергические клетки активируются инфекцией, что позволяет предположить, что T. gondii влияет на центральную нервную систему, чтобы манипулировать поведением хозяина. В подтверждение этого открытия уровень дофамина (DA) у мышей, инфицированных T. gondii, выше, чем у контрольных мышей. Более того, лечение крыс, инфицированных T. gondii, галоперидолом, нейролептиком, который, как известно, влияет на дофаминергическую систему, обращает поведенческий эффект инфекции T. gondii. Хроническая инфекция T. gondii вызывает специфические изменения в химических мессенджерах, используемых межнейронными связями в головном мозге. Геном T. Gondii содержит два гена тирозингидроксилазы, которая катализирует лимитирующую скорость стадию синтеза дофамина в дофаминергических нервных клетках [4, с. 24]. Кисты T. gondii в головном мозге инфицированного хозяина продуцируют большое количество дофамина, и нейротрансмиттер экспортируется в окружающие ткани.В третьих – в  своем недавнем исследовании Хари Дасс и его  соавторы  указали, что у инфицированных животных наблюдается гипометилирование аргининового промотора вазопрессина в медиальной амигдале (данные нейроны участвуют в восприятии полового феромона и связаны с областями мозга, участвующими в мотивации, что приводит к большей экспрессии этого нонапептида).  Инфекция также приводит к большей активации вазопрессинергических нейронов после воздействия кошачьего запаха. Кроме того, они показали, что потеря страха у инфицированных животных может быть вызвана системным гиперметилированием и восстановлена направленным гипометилированием в медиальной миндалине.Таким образом, одно из предположений состоит в том, что дополнительный дофамин или аргинин, вазопрессин или и то, и другое вызывают у животных импульсивность и безрассудство, что приводит к уменьшению страха или появлению влечения. Влияние на людей до сих пор изучается, исследования неоконченные. Альтернативные гипотезы предполагают, что поведенческие и психологические изменения, наблюдаемые у людей, инфицированных токсоплазмой, могут быть либо побочным эффектом поражений в определенных областях мозга, вызванных случайным выделением токсоплазмыкисты или результат реакции организма на паразитарную инфекцию (например, длительное высвобождение цитокинов и хроническое воспаление), а не самим паразитом. Есть определенные моменты, указывающие на то, что люди, зараженные токсоплазмозом, могут, например, вести себя менее осторожно и более импульсивно, более агрессивно водить машину или мотоцикл и чаще попадать в аварии; мужчины, зараженные токсоплазмозом, в 3-4 раза более склонны погибнуть в автомобильных авариях вследствие безрассудной езды и превышения скорости. [4, с. 26-27 , 56-66]. Токсоплазмоз также может повышать риск развития психических заболеваний у человека, таких как шизофрения.[5, с. 88-92]

T. gondii также влияет на половой отбор. Есть также другое направление исследований показывающее влияние T.gondii на половой отбор . Имеются данные о том, что Toxoplasmagondii (T. gondii) воздействует на фенотипические характеристики своих промежуточных хозяев для увеличения своего распространения. Международная команда из биологов, биотехнологов, зоологов и экологов исследовали влияние паразитов на восприятие людьми.  Для наблюдения пригласили 213 участников: 35 из них были заражены Toxoplasmagondii, остальные — здоровы. Первоначальный анализ выявил у инфицированных высокий показатель симметрии лиц. Считается, что чем лучше гены справляются с окружающими условиями, тем идеальнее и симметричнее должны быть черты, а если геном не справляется, возникает так называемая флуктуирующая асимметрия. То есть люди с токсоплазмозом с этой точки зрения выглядели носителями более сильного генома, а значит, и хорошего здоровья. Женщины из 35 зараженных волонтеров не имели избыточного веса и проблем с метаболизмом. Согласно анкетам, у них высокая самооценка, а еще такие женщины привлекают противоположный пол. У мужчин из этой группы зафиксировали повышенный уровень тестостерона, что также влияет на поведение, самооценку и восприятие потенциальными партнерами. Для субъективного анализа 205 человек попросили оценить фотографии. Инфицированных мужчин и женщин признавали более привлекательными, чем других.

Заключение: Результаты исследования показали, что токсоплазмоз может изменять поведение млекопитающих и повышать уровень агрессии, что может привести к большей вероятности попадания в конфликты, запугивания и повышенным уровням насилия в обществе. Токсоплазмоз также может повышать риск развития психических заболеваний у человека, таких как шизофрения. Некоторые исследования свидетельствуют о том, что токсоплазмоз может влиять на естественный отбор, приводя к изменениям в поведении млекопитающих, что может повлиять на способность выживания и возможности репродукции. Например, некоторые исследования показывают, что токсоплазмоз может быть связан с изменением выбора партнеров и сексуальными привычками, что может привести к изменению популяционной структуры.

Список литературы:

1. Гопко М.В. Паразитические манипуляции фенотипом хозяина: эффекты во внутренней и внешней среде [Текст]/Гопко М.В., Михеев В.Н.//Журнал общей биологии. 2017. Т. 78. № 6. С. 16-48.,
2. Степанова, E.В. Особенности диагностики хронического токсоплазмоза [Текст] / E.В. Степанова, М.С. Максимова, Н.А.Турбабина, Л.Ф. Морозова, А.В. Кондрашин, В.П. Сергиев, Е.Н.Морозов // Инфекционные болезни: новости, мнения, обучение. – 2018.– Т. 7.– № 4. – С. 85-89.
3.  Методические указания МУК 4.2.3533—18. Иммунологические методы лабораторной диагностики паразитарных болезней. – Введ. 15.02.2018. – М.: Федерал. Центр госсанэпиднадзора Минздрава России, 2018. – С. 47
4. Степанова E.В. Модуляция поведения человека под воздействием Toxoplasmagondii[Текст]/Степанова, E.В. Сергиев,В.П. //Диссертация на соискание учёной степени кандидата медицинских наук 03.02.11 – Паразитология ,Москва – 2019, С. 26-27 , 56-66 , 21,24
5. Ковалева В.А. Шизофрения и токсоплазмоз: анализ ассоциации [Текст]/Ковалева В.А., Гончаров Д.Б., Журавлев А.Ю., Аббазова Е.В., Титова И.В.//Эпидемиология и инфекционные болезни. Актуальные вопросы. 2020. Т. 10. № 4. С. 88-92
6. Сентюрова Л.Г. Протозоология для самостоятельно работы студентов Бойко О.В., Хужахметова Л.К., Берлякова Е.М., Мазлов А.М., Шерышева Ю.В.//Астрахань, 2022.
7. Сентюрова Л.Г. Сосудистые сплетения головного мозга в онтогенезе млекопитающих в климатических условиях астраханской области [Текст] / Шерышева Ю.В., Ткачева Н.В., Красовский В.С., Мазлов А.М., Неваленная Л.А., Комарова Г.В., Морозов В.Д. // В сборнике: Актуальные проблемы биоразнообразия и биотехнологии. Материалы Международной научно-практической конференции. Астрахань, 2021. С. 21-24.