Как мыши выживают при заражении вирулентными штаммами токсоплазмы

Один из самых распространённых паразитов в мире — Toxoplasma gondii. Он может инфицировать большинство теплокровных животных, включая человека, и наносит серьёзный вред плоду при первичном заражении женщины во время беременности. Естественный цикл паразита зависит от кошек и мышей. Обычно заражение Toxoplasma не убивает животное, но существуют «вирулентные» штаммы, убивающие мышей всего через несколько дней после инфицирования. Исследователь Джонатан Ховард и его команда обнаружили механизм, позволяющий некоторым мышам выживать при заражении вирулентными штаммами. Эти находки объясняют эволюцию паразитических штаммов с разным уровнем вирулентности. Исследование опубликовано в открытом журнале eLife.

Половое размножение паразита происходит только в кошках, что приводит к выделению огромного количества яиц Toxoplasma с их фекалиями. Эти яйца поедаются пасущимися животными (овцами, курами) и мелкими дикими животными, такими как мыши. После заражения паразит обычно образует цисты в мозге и мышцах и может ждать месяцы, пока хозяина не съест другое животное. Когда мышь съедает кошка, цикл Toxoplasma завершается. В случае вирулентных штаммов инфекция приводит к быстрой гибели мыши, что плохо для паразита: если мышь умирает до того, как её съест кошка, паразит не может завершить цикл и погибает. Вирулентные штаммы должны были бы оказаться в невыгодном положении и исчезнуть, но их наличие в природе указывает на существование механизма их поддержания.

Всё зависит от баланса между вирулентностью паразита и устойчивостью хозяина, необходимого для выживания обеих сторон. Если устойчивость слишком слаба, хозяин быстро погибает. При заражении лабораторных мышей невирулентным штаммом группа белков иммунной системы мыши, IRG-белки, разрушает внутриклеточные везикулы с паразитами, убивая большинство из них и спасая жизнь мыши. Выжившие паразиты переходят в покоящееся состояние, образуя цисты. Вирулентные паразиты инактивируют IRG-белки лабораторных мышей, что приводит к их гибели. Команда Ховарда обнаружила, что IRG-белки у многих диких линий мышей отличаются от лабораторных и не могут быть инактивированы вирулентными штаммами. Эти дикие мыши чрезвычайно устойчивы к вирулентным штаммам Toxoplasma. Высокая устойчивость мыши балансирует высокую вирулентность паразита. В результате инфицированные мыши выживают достаточно долго, чтобы паразиты образовали цисты и перешли в покоящееся состояние, дожидаясь, пока мышь будет поймана и съедена кошкой, что обеспечивает распространение паразита.

Джонатан Ховард объясняет эти находки с точки зрения эволюции: «Мы считаем, что, вероятно, происходит своего рода гонка вооружений. Toxoplasma должна эффективно заражать мышей, поскольку они являются важными переносчиками к кошкам, а мыши используют IRG-белки как механизм устойчивости. Чем лучше механизм устойчивости на основе IRG, тем сильнее должен быть механизм вирулентности у Toxoplasma. Но почему не все мыши максимально устойчивы? Мы подозреваем, что поддержание высокоустойчивой IRG-системы может быть затратным для особи, хотя мы не знаем, почему. Фактически, IRG-система исчезла у нескольких групп позвоночных, возможно, потому что они не являются важными переносчиками для Toxoplasma. Сохранение высокоразвитой IRG-системы у мыши, вероятно, говорит о том, что этот вид является эволюционно значимым хозяином для T. gondii».