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bob体育官方平台在人类大脑神经蜕变进度中,寄生虫充作了藏匿设计员 - 大脑,寄生虫 - IT之家

中枢神经系统利用神经活性物质作为神经元、大脑网络以及大脑和其他器官之间的内部信号。寄生虫可以通过产生压制性的信号来劫持这些通路,从而改变宿主行为,或者正如德尔吉迪斯所指出的那样,破坏现有的信号。不过,这需要破坏宿主的内部信号代码。

全世界有超过20亿人终生受寄生于大脑中的刚地弓形虫(Toxoplasmagondii,T. gondii)感染。

提高系统的稳健性也就相当于对损害进行控制。高等生物倾向于以能够维持正常行为功能的方式进化,即使在受到寄生虫攻击时也是如此。德尔吉迪斯讨论了许多被动和主动提高稳健性的宿主策略,包括系统的冗余和模块化、所谓的领结网络架构、反馈调节系统以及对非特异性线索监测等。

从药物到饮食到生活方式,以此来延缓疾病的发生和进程。”

不过,寄生虫已经进化出了从大脑外部操纵宿主行为的其他能力:有些寄生虫产生可改变行为的物质,如多巴胺,并将其释放到血液中;有些寄生虫可操纵荷尔蒙的分泌,其他则通过激活特定的免疫反应来操纵宿主。

该研究于2017年9月13日发表在《Scientific Reports》上,共有来自16个研究单位的32名研究人员参与,他们研究了在不同的大脑疾病,如癫痫、阿兹海默症、帕金森症及某些癌症中该种寄生虫感染的变化情况。

有些寄生虫通过释放某些神经化学物质来改变宿主的行为。作为防御对策,宿主可以通过增加诱导这种反应所需的特定神经化学物质数量来应对,从而大大增加寄生虫的代谢成本。由于寄主的体型通常要大得多,这种增加的成本对寄主来说完全可以忽略不计,但对要产生足够神经活性物质的寄生虫来说,却会造成沉重负担。

通过与克雷格文特研究所(J Craig Venter Institute)和系统生物学研究所(Instituteof Systems Biology Scientists)的合作,研究弓形虫感染对组织培养的人类大脑中初级神经干细胞的影响,主要研究基因表达和蛋白质紊乱。研究团队包括西北大学的HuanNgo、克雷格.文特研究所的Hernan Lorenzi、美国系统生物学研究所的KaiWang 和Taek-Kyun Kim,他们将宿主遗传学、蛋白质组学、转录组学以及循环微小RNA数据集结合起来,建立了一个关于这些因素对大脑影响的算法模型。

增加信号复杂性

他补充说:“同时,我们必须将该研究成果转化为涉及到方方面面的预防疗法,

考虑到上述所讨论的进化机制,德尔吉迪斯建议研究宿主-寄生虫的相互作用,这可能有助于进一步促进神经科学和精神药理学的研究。

她说:“我们怀疑这涉及到多种因素。最核心的问题在于寄生虫自身的特征,它在被感染的大脑中所表达的基因,如限制宿主防止感染能力的易感基因,控制人类对其他疾病易感性的基因。其他的因素可能还包括怀孕、压力、其他感染、缺乏微生物。我们认为,如果存在多种因素共同作用,就会诱发疾病。”

提高稳健性

十年以前,研究人员们已经注意到与弓形虫感染相关的行为变化。比如,被弓形虫感染的小鼠会对猫尿液的气味无感。这对于啮齿动物来说非常危险,因为这样它们更容易被猫抓住并吃掉。但对猫有利,猫得到了食物,也对寄生虫有利,它得到了新的宿主,新的宿主会把它们散布到更广阔的环境中。一个被感染的猫可以在几周内排出多达500万的寄生虫卵囊。即使在土壤或水中超过一年,这种卵囊依然具有感染性。

美国新墨西哥大学心理学家马可·德尔吉迪斯认为,人类大脑进化可能受到控制宿主行为的寄生虫影响,并提出了四种宿主对抗脑操纵寄生虫的适应性对策,以及寄生虫本身进化出的应对方式。

塔夫斯大学的神经科学和老年科学专家Dennis Steinler博士说:“该研究另辟蹊径,现在,我们在研究神经变性疾病、癫痫和神经癌症的时候必须考虑传染性疾病了。”

增加操纵成本

最近的一项研究发现,在灵长类动物身上也存在相似的情况。被感染的大猩猩也会失去对天敌豹子的尿液气味的厌恶感。

德尔吉迪斯补充说:“如今寄生虫操控宿主大都同通过间接形式进行,选择增加信号传递的成本在很久以前已经达到顶峰。矛盾的地方在于,如果这些对策如此有效,以至于迫使大多数寄生虫采取间接策略,它们很快就会变得过时,最终没有任何净成本好处。如果真是这样的话,它们可能在不断提高效率的压力下被淘汰。”

弓形虫感染与1178种人类基因之间存在相关性,其中很多基因在多种癌症中都存在异常表达。

自人类诞生以来,寄生虫就从未停止过与我们的相爱相杀,它们不仅改变了某些人类的进化方向和行为,甚至也影响了大脑神经的进化方式,充当着隐形设计师的角色。

研究人员利用一种名为“重建与去卷积”的方法,确定了与神经变性疾病相关的通路,以及弓形体病、人类大脑疾病和某些癌症之间的联系。

有助于神经科学和药物研究

如果女性在怀孕期间感染刚地弓形虫,就会将这种寄生虫传递给未出生的孩子,最终对胎儿的大脑、神经系统和眼睛会造成毁灭性损伤。

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