Wetenschappers onthullen hoe toxoplasma-infectie gelinkt is aan neurodegeneratieve ziektes

24-06-2016

Toxoplasma gondii, een protozoaire parasiet die ongeveer vijf micron lang is, infecteert een derde van de wereldbevolking. Hij wordt opgenomen via onvoldoende gebakken vlees en ongewassen groenten en infecteert 15 tot 30 procent van de bevolking van de VS. In Frankrijk en Brazilië heeft tot 80 procent van de bevolking de infectie.

Deze chronische infectie bestaat uit twee componenten: de unicellulaire parasiet en de ontsteking van weefsel die deze veroorzaakt. Ze is bijzonder gevaarlijk tijdens de zwangerschap. Ze kan immers tot ernstige congenitale gebreken leiden en zelfs tot de dood van de foetus.

Op basis van proeven met muizen (die zoals alle zoogdieren natuurlijke gastheren zijn voor deze parasiet) rapporteert een Riverside-team van biomedische wetenschappers van de Universiteit van Californië in het tijdschrift PLOS Pathogens dat toxoplasma-infectie leidt tot het slecht functioneren van neurotransmitters in de hersenen. In datzelfde artikel postuleert het team ook dat de infectie aanzet tot het uitbreken van neurologische ziektes bij gevallen die van nature vatbaar zijn voor zulke ziektes.

De leden van het team merken op dat een toxoplasma-infectie leidt tot een significante toename van glutamaat - de primaire en belangrijkste neurotransmitter in de hersenen, die prikkels doorgeeft tussen neuronen. Deze toename van glutamaat gebeurt 'extracellulair', dus buiten de cel, en wordt strikt gecontroleerd door gespecialiseerde cellen in het centrale zenuwstelsel (hersenen en ruggenmerg) die astrocyten worden genoemd. Een toename van glutamaat wordt vastgesteld bij traumatische hersenletsels en zeer pathologische en neurodegeneratieve ziektes zoals epilepsie, multiple sclerose en amyotrofische laterale sclerose (ALS).

Eén van de rollen die astrocyten vervullen is het verwijderen van extracellulair glutamaat, om te voorkomen dat dit toeneemt tot een pathologisch niveau waarop de neuronen schade oplopen. Dit wordt voornamelijk bereikt met behulp van een glutamaattransporter, die GLT-1 wordt genoemd en die als functie heeft extracellulair glutamaat te reguleren. GLT-1 zuigt het glutamaat op dat wordt vrijgegeven door neuronen en zet het opnieuw om in de veiliger substantie glutamine, waaruit de cellen dan energie kunnen putten.

"Als een neuron vuurt, scheidt het glutamaat af in de ruimte tussen zichzelf en een nabijgelegen neuron", legt hoofdonderzoeker Emma H. Wilson uit, die geassocieerd professor is van het Departement Biomedische Wetenschappen aan de School of Medicine en al meer dan 15 jaar werk verricht op het vlak van toxoplasmose. "Het nabijgelegen neuron detecteert dit glutamaat, dat een ontbranding van het neuron veroorzaakt. Als het glutamaat niet wordt verwijderd door GLT-1, kunnen de neuronen de volgende keer niet naar behoren vuren en beginnen ze af te sterven."

Wilson en haar team ontdekten dat astrocyten tijdens een toxoplasma-infectie opzwellen en niet in staat zijn de extracellulaire glutamaatconcentraties te reguleren. Bovendien drukt GLT-1 zich niet naar behoren uit. Dit leidt tot een opstapeling van het glutamaat dat door de neuronen wordt vrijgegeven, zodat de neuronen slecht vuren.

"Deze resultaten suggereren dat een chronische toxoplasma-infectie niet zomaar latent en goedaardig is. We moeten ons bewust zijn van het potentiële risico voor de normale neurologische paden en veranderingen in de hersenchemie", aldus Wilson.

De onderzoekers ontdekten dat GLT-1 actiever werkte toen ze de geïnfecteerde muizen behandelden met ceftriaxone, een antibioticum dat goede resultaten opleverde in muizenmodellen van ALS en neuroprotectief werkte bij een waaier van schadegevallen aan het centrale zenuwstelsel. Dit herstel van GLT-1-expressie leidde tot een significante reductie van extracellulair glutamaat, van pathologische tot normale concentraties, waardoor het neuronaal functioneren weer normaal werd.

"We hebben voor het eerst de directe ontwrichting aangetoond van een belangrijke neurotransmitter in de hersenen als gevolg van deze infectie", zegt Wilson. "Wel hebben we nood aan meer direct en mechanistisch onderzoek om de eigenlijke werking van deze gangbare ziekteverwekker te doorgronden."

In een volgende stap zullen Wilson en haar collega's onderzoeken wat de factor is die GLT-1 minder actief maakt bij een chronische toxoplasma-infectie.

"Ondanks het belang van deze transporter bij het behoud van de glutamaathomeostase, hebben we nog maar weinig inzicht in het mechanisme achter de expressie ervan", zegt Wilson. "We zouden willen te weten komen hoe cellen, waaronder perifere immuuncellen, de parasiet controleren in de hersenen. Toxoplasma-infectie resulteert in de levenslange aanwezigheid van parasitische cysten in de neuronen in de hersenen. We willen verder werken aan de ontwikkeling van een project dat zich toespitst op het uitroeien van deze cysten, de plekken waar parasieten gedurende de rest van het leven van een geïnfecteerd persoon ontsnappen aan de immuunrespons. Door de cyste te verwijderen ontlopen we de dreiging van reactivering van de parasiet en het risico op hersenontsteking. Het stelt ons ook in staat chronische ontsteking in de hersenen tot een minimum te beperken."

Vreemd genoeg kan de parasiet die toxoplasmose veroorzaakt zich enkel seksueel reproduceren bij katten. Aseksueel kan hij zich repliceren en leven in elke zoogdierencel met een nucleus. Sterker nog, de parasiet is teruggevonden bij elke zoogdierensoort die ooit getest werd.

Na de infectie vergt het een competent immuunsysteem om reactivering van de parasiet en hersenontsteking te voorkomen. Geïnfecteerde personen met een aangetast immuunsysteem moeten hun hele leven lang profylactische geneesmiddelen nemen. Anders lopen ze het risico op cystereactivering en kunnen ze zelfs sterven. De parasiet komt voor in hersengebieden die het potentieel hebben ongewoon gedrag uit te lokken, zoals het opzoeken van risico's (geïnfecteerde muizen zoeken kattenurine op in plaats van ervan weg te lopen).

De parasiet is niet zo latent of slapend als onderzoekers ooit dachten. Gevallen van congenitale infectie en retinale toxoplasmose doen zich steeds vaker voor (de hersenen en de retina zijn nauw met elkaar verwant). Mensen met schizofrenie lopen meer kans op een toxoplasma-infectie, die trouwens enige correlatie vertoont met de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson en epilepsie.

Niettemin merkt Wilson op dat een infectie nog geen reden is om zich ernstige zorgen te maken.

"We leven al lang met deze parasiet", zegt ze. "Hij wil zijn gastheer niet dood, want dan verliest hij zijn thuis. De beste manier om infectie te voorkomen, is je vlees hard genoeg te bakken en je handen en groenten te wassen. En als je zwanger bent, blijf dan van de kattenbak af."

 

Vertaling: Bart De Becker

Bron: MedicalXpress

Share