Исследователи изучают механизм, лежащий в основе бешенства, почему оно делает инфицированных животных агрессивными.

Бешенство - это вирусное заболевание, которое славится своей способностью изменять поведение инфицированных животных, делая их агрессивными. Лежащие в его основе биологические механизмы точно не известны, но теперь ученые начинают объяснять, как вирус работает на молекулярном уровне. Вирус бешенства поражает центральную нервную систему хозяина, и у людей это может вызывать ряд изнурительных симптомов, включая состояния тревоги и замешательства, частичный паралич,беспокойство, галлюцинации, а на заключительных этапах симптом, называемый «гидрофобия», или боязнь воды. Гидрофобия заставляет пострадавшего человека паниковать при виде воды и отказываться от питья. За этими тяжелыми симптомами обычно следует смерть. Хотя бешенство можно предотвратить с помощью вакцинации, более бедные регионы в Африке и Азии часто не располагают необходимыми ресурсами для предотвращения этого вируса. Фактически, Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) заявляет, что случаи бешенства на этих континентах составляют 95 процентов смертей в мире из-за этой болезни. Хотя бешенство было тщательно изучено с начала XIX века, механизмы, с помощью которых этот вирус «захватывает» мозг и часто погружает зараженного хозяина в состояние безумной агрессии, в значительной степени не ясны.

Сегодня команда исследователей из Университета Аляски Фэрбенкс рассказала, как вирус действует на молекулярном уровне, чтобы изменить поведение хозяина.

«Многие инфекционные агенты меняют поведение своего хозяина, но мы не понимаем, как они это делают», - объясняет ведущий автор исследования доктор Карстен Хюффер. «В нашем исследовании впервые представлен подробный молекулярный механизм того, как инфекционный агент вызывает специфическое поведение».

Доктор Хьюффер и его коллеги опубликовали результаты своих исследований в журнале «Scientific Reports».

Вирус взаимодействует с мышечными рецепторами

Ученые объясняют, что одна из причин, почему бешенство настолько интригует, состоит в том, что, хотя у него относительно простой генетический состав, оно может поражать животных с бесконечно более сложными системами, такими как собаки.

Доктор Хьюффер объясняет, что «вирус бешенства имеет только пять генов и очень мало информации. У собак более 20 000 генов а так же сложная иммунная и центральная нервная система».

«Тем не менее, этот вирус может перепрограммировать поведение собаки, поэтому она теряет страх, становится агрессивной и кусается, что позволяет вирусу распространяться через слюну собаки» - говорит доктор Хьюффер.

Однако он также указывает, что «легче изучать поведение, чем сам вирус», потому что бешенство влияет только на мозг таким утонченным образом.

В своей работе исследователи также рассмотрели предыдущие результаты 1980-х и 1990-х годов, в которых показано, как молекулы этого вируса связываются с никотиновыми ацетилхолиновыми рецепторами или белками, которые реагируют на нейротрансмиттер ацетилхолин, что сказывается на управлении мышцами.

Это исследование показало, как молекулы гликопротеина вируса связываются с молекулами рецепторов ацетилхолина, что, помимо влияния на сигнальный путь, управляющий работой мышц, означает, что они также могут копироваться и поражать мозг.

Более поздние исследования также показали, что молекула гликопротеина в вирусе бешенства содержит последовательность аминокислот, которая очень похожа на аминокислотную последовательность, обнаруженную в яде змеи. Эти аминокислоты действуют как ингибиторы никотиновых рецепторов ацетилхолина.

Бешенство «тормозит рецепторы в головном мозге»

Доктор Хьюффер и коллега д-р Марвин Шульте, специализирующиеся на никотиновых рецепторах, подведя итоги по полученным результатам, увидели, что свойства аминокислот в гликопротеине бешенства могут быть ключевыми во влиянии на безумное поведение хозяина после заражения вирусом.

«Мы знали, что никотиновые ацетилхолиновые рецепторы, которые связываются с вирусом в мышцах, также встречаются в мозге, и предположили, что вирус может также связываться с такими рецепторами», - говорит доктор Хьюффер.

«Если змеиный яд имеет сходную структуру с частями вируса и ингибирует эти рецепторы, - продолжает он, - мы думали, что вирус может также ингибировать эти рецепторы в мозге. Кроме того, мы пришли к выводу, что это взаимодействие может влиять на поведение».

После этой возможной связи было отмечено, что д-р Хьюффер и еще один коллега по имени доктор Майкл Харрис провели серию экспериментов на мышах, чтобы проверить эту гипотезу.

«Вирусы собираются в промежутках между клетками мозга на ранних стадиях заражения. Эти пространства — места, где взаимодействуют между собой клетки мозга» - объясняет доктор Харрис.

«Мы решили, - добавляет он, - что если вирусы могут связываться с рецепторами в этих пространствах и изменять обычное взаимодействие клеток мозга, то вирус может изменить поведение зараженного животного».

Один из тестов включал инъекцию гликопротеина бешенства в мозг мышей, чтобы увидеть, какое влияние это будет иметь. Исследователи заметили, что после инъекции животные стали значительно более возбужденными.

Как объясняет д-р Харрис: «Когда мы ввели этот маленький кусочек вирусного гликопротеина в мозг мышей, мыши начали бегать гораздо больше, чем мыши, получившие контрольную инъекцию. Такое поведение можно наблюдать и у зараженных бешенством животных».

По словам доктора Хьюффера и его команды, это первый случай, когда были представлены экспериментальные данные, чтобы показать, как бешенство взаимодействует с другими клетками нервной системы, чтобы вызвать изменение поведения, которое происходит у инфицированных хозяев, чтобы помочь распространить вирус.