Новое исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, показывает, как небольшой кусочек вируса бешенства может связываться с определенными рецепторами в головном мозге, которые играют решающую роль в регулировании поведения млекопитающих, и подавлять их. Это мешает коммуникации в мозгу и вызывает бешеное поведение, способствующее передаче вируса.Доктор Карстен Хьюффер, ведущий автор и профессор ветеринарной микробиологии в Университете Аляски в Фэрбенксе, сказал, что он надеется, что результаты помогут ученым лучше понять и лечить инфекционное вирусное заболевание.
«Многие инфекционные агенты изменяют поведение своего хозяина, но мы не понимаем, как они это делают», — сказал он. «Наше исследование впервые предоставляет подробный молекулярный механизм того, как инфекционный агент вызывает определенное поведение».По словам Хьюффера, хотя вакцинация от бешенства была впервые разработана в середине 19 века, ученые изо всех сил пытались объяснить, как вирус может вызывать агрессивное поведение у животных, таких как собаки, которые, по данным World, вносят до 99 процентов всех случаев передачи бешенства человеку.
Оценки организации здравоохранения.«У вируса бешенства всего пять генов и очень мало информации», — сказал он. «У собак более 20 000 генов со сложной иммунной и центральной нервной системами. Тем не менее, этот вирус может перепрограммировать поведение собаки, чтобы она теряла страх, становилась агрессивной и кусалась, что позволяет вирусу распространяться через слюну собаки».Хьюффер сказал, что эти поведенческие изменения хорошо известны и закреплены в американском повествовании.
В романе «Старый вопль» Трэвис должен уложить свою любимую собаку после того, как ее укусил и заразил бешеный волк. В «Убить пересмешника» Аттикуса Финча призывают стрелять в бешеную собаку.«Тем не менее, поведение легче изучить, чем сам вирус», — сказал Хьюффер. Он сказал, что изучать бешенство в мозге сложно, потому что вирус бешенства физически не изменяет мозг очень убедительно.
Обычно это воспаление головного мозга, но ученые должны взять образец мозга и специально проверить его на наличие вируса бешенства, чтобы подтвердить инфекцию.Предыдущие исследования в 1980-х и 1990-х годах были сосредоточены на том, как вирус бешенства связывается и взаимодействует с конкретными мышечными рецепторами, которые получают сигналы от нервов для управления сокращением мышц.
Исследование показало, что молекула, называемая гликопротеином на поверхности вируса бешенства, может связываться с никотиновыми рецепторами ацетилхолина в мышцах. Затем вирус проникает и захватывает мышечные и нервные клетки, где он реплицируется и перемещается по нервам, чтобы инфицировать мозг и другие ткани.Другое исследование обнаружило последовательность аминокислот в гликопротеине бешенства, которая почти идентична аминокислотной последовательности, обнаруженной в змеином яде, который ингибирует никотиновые рецепторы ацетилхолина.
Хьюффер сказал, что он и соавтор Марвин Шульте поняли связь. Шульте, эксперт по никотиновым рецепторам, бывший профессор UAF, ныне работающий в Университете наук в Филадельфии.«Мы с доктором Шульте сложили два и два», — сказал Хюффер. «Мы знали, что никотиновые рецепторы ацетилхолина, которые связываются с вирусом в мышцах, также обнаруживаются в мозге, и мы предположили, что вирус также может связываться с такими рецепторами.
Если змеиный яд имеет структуру, аналогичную частям вируса, и подавляет эти рецепторы, мы думали, что, возможно, вирус может также ингибировать эти рецепторы в головном мозге. Более того, мы думали, что это взаимодействие может влиять на поведение ».
Затем Хьюффер объединился с другим соавтором, Майклом Харрисом, чтобы разработать эксперименты, чтобы продемонстрировать, влияет ли гликопротеин вируса бешенства на поведение животных. Харрис, также ранее работавший в UAF, сейчас является профессором Калифорнийского государственного университета в Лонг-Бич.
«Вирусы накапливаются в промежутках между клетками мозга на ранних стадиях заражения», — сказал Харрис. «В этих пространствах взаимодействуют клетки мозга. Мы думали, что, если вирусы могут связываться с рецепторами в этих пространствах и изменять то, как клетки мозга обычно общаются, вирус может изменить поведение инфицированного животного».Это изменение поведения может работать на пользу вирусу, изменяя поведение инфицированных животных, чтобы увеличить шансы распространения инфекции на других животных.
В одном из экспериментов Хьюффер и его коллеги вводили небольшой кусочек гликопротеина вируса бешенства в мозг мышей.«Когда мы ввели этот небольшой кусочек вирусного гликопротеина в мозг мышей, мыши начали бегать гораздо чаще, чем мыши, которым сделали контрольную инъекцию», — сказал он. «Такое поведение можно наблюдать и у животных, инфицированных бешенством».Хьюффер сказал, что это первое экспериментальное свидетельство, показывающее молекулярный механизм, вызывающий специфическое изменение поведения у хозяина, которое способствует передаче болезни.
Хотя в настоящее время бешенство в Соединенных Штатах встречается редко и в значительной степени предотвращается с помощью вакцинации, нет никаких известных методов лечения при появлении симптомов. Это вирусное заболевание по-прежнему является разрушительным для бедных сельских регионов, в основном в Африке и Азии, где отсутствуют средства для вакцинации собак или предоставления лечения при подозрении на инфекцию.