По данным эпидеомиологических исследований, в мире более 2 млрд человек инфицированы Toxoplasma gondii (T. gondii), тогда как около 15 млн из них имеют врожденный токсоплазмоз. В то же время, несмотря на известную корреляцию между серопозитивностью и развитием неврологических нарушений, этиологические основы таких изменений до настоящего времени не имели веских обоснований.
Авторы недавнего исследования, посвященного изучению данного вопроса, сосредоточились на гипотезе, предполагающей многофакторность влияний, одновременное сочетанное воздействие которых может обусловить развитие в организме человека патологического процесса в тканях головного мозга. В ходе научного поиска было предложено учитывать такие характеристики, как экспрессия генов инфицирующего агента, представленность генов восприимчивости к инфекционному фактору в тканях головного мозга человека, а также уровень экспрессии генов, контролирующих восприимчивость макроорганизма к другим факторам, определяющим потенциал развития тех или иных заболеваний у человека. Среди прочих подобных дополнительных факторов учитывали такие, как уровень стрессового влияния, беременность, инфицированность другими возбудителями заболеваний, нарушения микробиома. В процессе масштабного научного исследования были использованы данные, собранные в рамках Национального совместного исследования врожденного токсоплазмоза в Чикаго (National Collaborative Chicago-Based Congenital Toxoplasmosis Study), США, проводимого с 1981 г. и посвященного диагностике, лечению и наблюдению 246 лиц с врожденным токсоплазмозом и их семей. Таким образом, задачей настоящей работы стало проведение комплексного системного анализа при рассмотрении ряда биомаркеров, сопряженных с активностью T. gondii, и оценка вероятности их взаимодействия с макроорганизмом.
С целью изучения причинно-следственных взаимосвязей между инфицированием T. gondii и морфофункциональными изменениями в центральной нервной системе учеными был проведен системный анализ инфицированных тканей головного мозга. При идентификации экспрессии генов, определяющих восприимчивость к развитию врожденного токсоплазмоза в группе инфицированных лиц, была подтверждена представленность указанных генов в тканях мозга. Транскриптомный и количественный протеомный анализ инфицированных первичных нейронных стволовых и моноцитарных клеток человека позволили описать влияние инфицирующего фактора на развитие нарушений формирования элементов нервной ткани и дефекты пластичности в нервных, иммунных и эндокринных сетях. Описанные данные также получили подтверждение при идентификации биомаркеров протеина и микроРНК в сыворотке крови больных детей, что косвенно отражало наличие морфологических повреждений тканей головного мозга и инфицирование T. gondii. Для описания сложных взаимодействий на уровне макроорганизма полученные данные прошли математический анализ, основанный на системном биологическом подходе «реконструкции-деконволюции». В результате подобной системной оценки ученым удалось выявить ассоциации, указывающие на наличие взаимодействия между инфицированием нервных структур T. gondii и вероятностью развития эпилепсии, нарушениями двигательных функций, болезнью Альцгеймера, а также онкологическим процессом.
В частности, исследователи сообщают, что малые регуляторные биомаркеры — частицы микроРНК или белков, выявленные у детей с тяжелыми проявлениями токсоплазмоза, — соответствовали сигнальным молекулам, определенным у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, такими как болезнь Альцгеймера или Паркинсона. Кроме того, описана способность Т. gondii модулировать функциональную активность 12 обонятельных рецепторов человека, а также получены доказательства того, что наличие токсоплазмоза может инициировать развитие эпилепсии, возможно, путем изменения ГАМК-ергической медиации. В дополнение к этому ученые показали, что инфекция T. gondii ассоциирована с экспрессией около 1178 генов человека, многие из которых подвергаются модификации в процессе развития онкологических заболеваний.
Резюмируя итоги, ученые отметили, что проведенное исследование, вероятно, сможет стать основой системного подхода при разработке лекарственных препаратов и вакцин, фармакологическое влияние которых направлено на восстановление нарушенных функций и предотвращение патогенных эффектов T. gondii на ткани головного мозга человека. Основные положения работы опубликованы в издании «Scientific Reports» 13 сентября 2017 г.
- Ngô H.M., Zhou Y., Lorenzi H. et al. (2017) Toxoplasma modulates signature pathways of human epilepsy, neurodegeneration & cancer. Sci. Rep., Sep. 13 [Epub. ahead of print].
- University of Chicago Medical Center (2017) Systems analysis points to links between Toxoplasma infection and common brain diseases. ScienceDaily, Sep. 13 (https://www.sciencedaily.com/releases/2017/09/170913084443.htm).
Наталья Савельева-Кулик
