Бешенство — это вирусное заболевание, которое приводит к изменению поведения инфицированных животных, делая их агрессивными. Биологические механизмы, лежащие в основе заболевания, не определены, но теперь ученые могут объяснить, как вирус воздействует на молекулярном уровне. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports. Актуальность проблемы

Вирус бешенства атакует центральную нервную систему,

и у людей это может вызвать ряд симптомов, включая состояния тревоги и замешательства, частичный паралич, возбуждение и галлюцинацию, и на последних этапах симптом, называемый «гидрофобия» или страх воды. Гидрофобия заставляет человека паниковать при виде воды и отказываться от питья. За этими тяжелыми симптомами обычно наступает смерть.

Хотя бешенство можно предотвратить с помощью вакцинации, население в Африке и Азии зачастую не располагает необходимыми ресурсами для предотвращения этого вируса. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) заявляет, что случаи бешенства на этих континентах составляют 95% смертей в мире из-за этой болезни.

Хотя бешенство тщательно изучено с начала XIX века, механизмы, с помощью которых этот вирус «захватывает» мозг и вызывает состояние безумной агрессии, в значительной степени неясны. Теперь исследователи показали, как вирус действует на молекулярном уровне и изменяет поведение хозяина.

«Многие инфекции меняют поведение больного, но мы не понимаем, как это происходит», — говорит ведущий автор исследования доктор Карстен Хюффер (Karsten Hueffer). «В нашем исследовании впервые представлен подробный молекулярный механизм того, как вирус вызывает специфическое поведение».

У вируса бешенства относительно простой генетический состав, и он может поражать животных со сложными системами, таких как собаки.

Доктор Хьюффер объясняет, что «вирус бешенства имеет только пять генов. Собаки имеют более 20 000 генов и сложные иммунную и нервную системы».

Тем не менее, этот вирус может перепрограммировать поведение собаки, поэтому она становится агрессивной и начинает всех кусать, что позволяет вирусу распространяться через слюну собаки. Однако поведение легче изучать, чем сам вирус, потому что бешенство влияет только на головной мозг.

Материал и методы исследования

Ученые проанализировали 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, оказывая влияние на контроль мышц. Результаты научной работы

Молекулы гликопротеина вируса связываются с молекулами рецептора ацетилхолина, что, помимо влияния на сигнальный путь, который контролирует мышцы, также могут реплицировать и поражать головной мозг.

Более поздние исследования также показали, что молекула гликопротеина вируса бешенства содержит последовательность аминокислот, которая очень похожа на аминокислотную последовательность, обнаруженную в яде змеи. Эти аминокислоты действуют как ингибиторы никотиновых ацетилхолиновых рецепторов. Исследователи связали эти результаты и обнаружили, что свойства аминокислот в гликопротеине могут играть ключевую роль при агрессивном поведении.

Исследователи провели серию экспериментов на мышах, чтобы проверить свою гипотезу.

«Вирусы собираются в промежутках между клетками мозга на ранних стадиях инфицирования. Эти пространства связаны с клетками мозга, — объясняет доктор Харрис. «Мы думали, что если вирусы могут связываться с рецепторами в этих пространствах и изменять их, как обычно взаимодействуют клетки мозга, то вирус может изменить поведение инфицированного животного».

Один из тестов включал инъекцию гликопротеина вируса в мозг мышей, чтобы проследить, какое влияние он будет оказывать. Исследователи заметили, что после инъекции животные стали более возбужденными. Как объясняет Харрис: «Когда мы ввели этот маленький кусочек вирусного гликопротеина в мозг мышей, мыши начали бегать гораздо больше, чем мыши, получившие контрольную инъекцию. Такое поведение наблюдается у животных, зараженных бешенством». Это первый случай, когда экспериментальные данные показали, как вирус бешенства взаимодействует с другими клетками нервной системы и вызывает измененное поведение, которое определяет инфицированное животное.

Авторы другого исследования заявили, что по всему миру от бешенства умирают 160 человек каждый день.