Parazitičtí „červi“ útočí na mozek

Parazitičtí helminti (červi) je název skupiny mnohobuněčných parazitů, kteří mají z fylogenetického hlediska jen málo společného, neboť k nim obvykle řadíme jak některé zástupce taxonu Lophotrochozoa (motolice, tasemnice, monogenea, vrtejše), tak příslušníky skupiny Ecdysozoa (hlístice, strunovce). Jako obyvatelé středoevropského regionu možná budeme překvapeni, že z pohledu medicíny dosud jde o závažné a velmi rozšířené patogeny. Jejich význam je značný zejména v tropech a subtropech – někteří helminti napadají dokonce stovky milionů lidí. ¹⁾

Všechny tkáně a orgány v ohrožení

Obvykle si představujeme, že helminti osídlují zejména střevo svých hostitelů (tasemnice, škrkavky, roupi), ale řada druhů může parazitovat i v játrech, plicích, oběhové soustavě včetně srdce, lymfatickém systému, podkoží či očích. Najdeme i helminty, kteří mohou proděravět kosti. Z toho je zřejmé, že před parazity není chráněna ani centrální nervová soustava.

Útok patogenů (parazitů v tom nejširším slova smyslu) na centrální nervový systém není ničím neobvyklým a původci lidských infekcí jsou známi ze sdělovacích prostředků – virus klíšťové encefalitidy, virus vztekliny, meningokok, borelie a další. I mezi parazity v užším pojetí najdeme známé neuropatogeny – z parazitických prvoků lze například uvést améby rodů Naegleria, Acanthamoeba či Balamuthia, toxoplazmu (viz Vesmír 78, 667, 1999/12) nebo africké trypanozomy.

Helminti jako největší z uvedených patogenů se do centrální nervové soustavy mohou dostávat v různých situacích. Často jde o parazity s komplexními životními cykly, kteří během svého vývoje střídají nejrůznější hostitele. ²⁾ Není proto divu, že napadení centrální nervové soustavy může být spojeno s manipulací chování napadeného organizmu tak, aby šance na přenos parazita do dalšího hostitele byla co největší. I když je to lákavé vysvětlení, není potřeba manipulovat hostitelem tím jediným důvodem helmintova „pobytu“ v centrální nervové soustavě – může se do ní při putování různými orgány dostat náhodou, centrální nervový systém může být jen „jednou zastávkou na trase“. Všimněme si tedy několik příkladů parazitace helmintů v CNS.

Mezihostitel a hostitel v parazitově područí

Nejdříve se zastavme u bezobratlých, kteří často fungují jako mezihostitelé a umožňují larvální vývoj helmintů. Takovým mezihostitelem mohou být třeba mravenci poskytující vhodné prostředí pro vývoj larev motolice Dicrocoelium dendriticum. Ta má tříhostitelský cyklus, který začíná v suchozemských plžích. Mravenci – další mezihostitelé v pořadí – se nakazí larvami motolic (cerkáriemi) a umožní vývoj cyst (metacerkárií), které jsou pro definitivního hostitele infekční. Většina jich vzniká v mravencově zadečku, nicméně jedna larva (nebo dvě) se po pozření mravencem vydá na cestu k hlavovým gangliím a ovlivňuje jejich funkce. Napadený mravenec pak vylézá na vrcholky rostlin, zakusuje se do listů nebo květů, a protože motolice vyvolá v jeho těle křeče, nemůže povolit stisk kusadel. Tak se stane snadnou „kořistí“ pasoucích se býložravců, kteří zmíněné motolici poslouží pro další vývoj. Takový případ manipulace jistě není ojedinělý. Například metacerkárie motolic rodu Brachylecithum vyvolá zmatené pobíhání mezihostitelů nesnášejících světlo na osluněném místě, aniž si mravenci (nyní rodu Camponotus) všimnou nebezpečí v podobě hmyzožravého ptáka – drozda.

Změny chování způsobené „jiným nastavením“ dějů v hlavových gangliích jsou známy i u dalších bezobratlých napadených helminty. Zajímavé je, že parazit může nervovou soustavu ovlivňovat i „na dálku“, ze zcela jiné části mezihostitelova těla. Jedním z nejznámějších případů takových změn chování je pohybová reakce na světlo u sladkovodních korýšů blešivců infikovaných larvami vrtejšů (Acanthocephala); neinfikovaní korýši se výrazně straní světla. Ukazuje se, že za změnou reakce infikovaných korýšů na světlo stojí asi zvýšené hladiny serotoninu v nervové soustavě. Zatímco vrtejši zvyšují změnami mezihostitelova chování šance predátorů (budoucích hostitelů) na ulovení infikovaných korýšů, strunovci (Nematomorpha) „spouštějí“ u infikovaných zástupců su chozemského hmyzu jiné „sebevražedné“ chování. Například napadená sarančata hostící již vyvinuté strunovce začnou vyhledávat vodní nádrže a po dosažení břehu se do nich bezhlavě vrhají. Ve vodě se pak z těla hmyzu uvolňuje dospělý strunovec, jehož další život (sexuální reprodukce) probíhá právě ve vodním prostředí. Analýza proteinů hlavy ukázala, že u hmyzích hostitelů i strunovců vzrůstá produkce Wntproteinů, a to zejména ve fázi, kdy infikovaní jedinci suchozemského hmyzu hledají vodní nádrž. Obecně jsou tyto proteiny významné pro nervovou soustavu3 a možná jejich nadbytek v těle infikovaného hmyzu podněcuje nervové procesy vedoucí například k zmíněnému chování sarančat.

Přetvářen podle parazitových potřeb

Kromě změn chování lze u napadených živočichů pozorovat i změny v morfologii. Například měkkýši slouží jako mezihostitelé většiny motolic a poměrně často se můžeme setkat s tím, že napadení jedinci jsou větší než ti zdraví. Tento jev lze vysvětlit přesměrováním toků energie, neboť infikovaní měkkýši jsou často motolicemi kastrováni, a investují tedy do růstu, nikoli do rozmnožování. Nicméně studium schistosom druhu Trichobilharzia szidati a jejich mezihostitelů – plovatek rodu Lymnaea – ukázalo, že faktory vyskytující se v hemolymfě infikovaných plžů ovlivňují mimo jiné elektrické vlastnosti právě těch neuroendokrinních buněk, které se podílejí na řízení růstu. Samotný parazit se přitom v nervové soustavě plže nevyvíjí.

I u obratlovců může parazitický helmint napadnout centrální nervový systém. Někdy mohou larvy helmintů putovat v akutní fázi infekce hostitelovým tělem a dostávat se na ne zcela typická místa; jindy mohou být dospělci či vývojová stadia zaneseni do centrálního nervového systému i v chronické fázi infekce. Například motolice Paragonimus westermani byla nalezena v mozku člověka, přičemž typickou lokalizací pro reprodukčně zralé jedince jsou plíce. Kromě takových lokalizací však můžeme pozorovat i skutečnou („naprogramovanou“) přítomnost helmintů v nervové tkáni obratlovců včetně člověka.

Běžné je putování larev některých motolic do mozku ryb, kde tvoří metacerkárie. ⁴⁾ U našich ryb je běžný druh Diplostomum pseudospathaceum, jehož larvy putují výhradně do rybích očí (obrázek 2). V těchto případech lze soudit, že se ryby s očima napadenýma motolicemi neorientují v prostředí a stávají se kořistí rybožravých ptáků – definitivních hostitelů.

Mozkové motolice ptáků a savců

I u ptáků se setkáme s „mozkovými“ parazity. Na ty, kteří jsou dnes v našich podmínkách asi nejrozšířenější, se přišlo až poměrně pozdě – jde o schistosomy (motolice) s druhovým označením Trichobilharzia regenti. Tento parazit byl poprvé popsán právě v České republice, a to v roce 1998. Překvapivě se ukázalo, že na některých lokalitách se vyskytuje až u 40 % volně žijících vodních ptáků. Napadá je prostřednictvím volně plovoucích larev (cerkárií), které se uvolňují z mezihostitelských vodních plžů rodu Radix. Tyto asi milimetrové larvy pomocí svých sekretů aktivně pronikají ptákům pod kůži. Oproti ostatním schistosomám, které jsou známými krevními parazity ptáků a savců, zalézají tyto trichobilharzie do periferních nervů (obrázek 1), jimiž se pak dostávají do míchy (obrázek 3), mozku a dále do nosní sliznice, kde se množí. Takové putování může poškodit nervové tkáně a způsobit poruchy, u těžších infekcí zejména ochrnutí končetin. V našich středoevropských podmínkách jsou trichobilharzie známy jako původci cerkáriových vyrážek vznikajících po koupání ve vodních nádržích (viz Vesmír 73, 430, 1994/8). Jde o kožní reakci na pronikající larvy motolic. Experimentální studium této cerkáriové vyrážky však ukázalo, že i u hlodavců jsou trichobilharzie schopny opustit místo průniku kůží, vyhledat periferní nervy a dostat se do míchy a mozku. To vše se týká zejména hostitelů, kteří se s tímto parazitem setkali poprvé a nemají ještě k dispozici antigenně specifické imunitní mechanizmy. I putování v savcích může být v některých případech provázeno poruchami orientace a pohybové koordinace, někdy až ochrnutím končetin. Odlišnosti mezi ptačím a savčím hostitelem jsou však tak velké, že parazit v savcích nedospívá a po čase hyne. U lidí přicházejících do kontaktu s těmito motolicemi zatím nebylo prokázáno jiné postižení než zmíněná vyrážka, provázená někdy ⁵⁾ zduřením lymfatických uzlin.

Tasemnice a hlístice v mozku

hospodářských zvířat a člověka

Savčí neuropatogenní helminti vzbuzují pozornost nejen kvůli riziku pro člověka, ale i pro „ostře sledovaná“ hospodářská zvířata či lesní zvěř. Mezi původci takových onemocnění asi převládají tasemnice a hlístice. Ačkoli jsou tasemnice v dospělosti obligátními parazity trávicího systému (střev), mohou se jejich larvy ⁶⁾ vyvíjet v centrálním nervovém systému. Mezi takové larvy patří Taenia multiceps (obrázek 5), která bývá v mozku ovcí či koz, a protože je dost velká (asi 2–8 cm), může způsobit vrtohlavost (křeče, obrny, postižení pohybové koordinace a rovnováhy).

Z hlediska lidského zdraví je asi nejproblematičtější tasemnice dlouhočlenná (Taenia solium), cirkulující mezi člověkem (definitivní hostitel) a prasetem (mezihostitel). Člověk se však podobně jako prase může nakazit i vajíčkem a stát se mezihostitelem této tasemnice. I když asi centimetrové larvy mohou být nalezeny v různých částech lidského těla (např. v podkoží), je přece jen jejich obliba mozku značná. Naštěstí se u nás tato tasemnice již několik desítek let neobjevila jako původce infekcí získaných v ČR, nicméně se naši občané mohou nakazit v zahraničí. ⁷⁾ Infekce mozku způsobená cysticerky T. solium (neurocysticerkóza, obrázek 4) se projevuje poruchami rovnováhy, epileptickými záchvaty a psychickými poruchami. Jednou z nejrizikovějších oblastí je Latinská Amerika.

Mezi hlísticemi lze nalézt neuropatogenní zástupce zejména u původních řádů Strongylida, Ascaridida a Spirurida. ⁸⁾ Druh Elaphostrongylus cervi jako zástupce strongylidních hlístic se nachází i v Evropě, a to u jelenovitých, do nichž se dostává pozřením infikovaných plžů (mezihostitelů). Tato hlístice se vyskytuje ve svalstvu i nervovém systému hostitele, a může proto zejména v akutní fázi infekce působit nezvyklé pohyby (poruchy koordinace) napadených zvířat i ochrnutí zadních končetin. Dalším neuropatogenním zástupcem této skupiny je Angiostrongylus cantonensis, nacházený zejména u hlodavců v tropických oblastech. U svých hostitelů sice žije v krevním řečišti v oblasti plic a srdce, ale jeho cesta do těchto orgánů vede přes centrální nervový systém, kde tvoří pohlavně nezralé dospělce (subadultní stadium). Tato „afinita k mozku“ je pak zásadním problémem při infekcích lidí. Mohou se nakazit konzumací plžů (např. rodu Achatina), popř. prostřednictvím jiných (transportních) hostitelů – sladkovodních či suchozemských korýšů či žab, ve kterých přežívají infekční larvy hlístic. V člověku sice parazit nedokáže dospět a reprodukovat se, ale může poškozovat nervovou tkáň; ⁹⁾ mezi poškozenými strukturami jsou často zmiňovány Purkyňovy buňky v mozečku.

I larvy zvířecích škrkavek mohou být zdrojem lidských infekcí. Člověk se nakazí vajíčkem s infekční larvou, která se ve střevě uvolní, pronikne stěnou střeva do krevního řečiště a migruje nejrůznějšími orgány, aniž je schopna se vrátit do střeva a dospět. Mezi škrkavky, jejichž larvy jsou během putování výrazně neurotropní, ¹⁰⁾ patří Baylisascaris procyonis ze severoamerických mývalů. Některé lidské infekce tímto parazitem skončily dokonce smrtí člověka.

Proč infikovaná zvířata tloustnou

Uvedené případy souvisely zejména s mechanickým poškozením centrálního nervového systému obratlovce přítomností mnohobuněčného parazita. Je však možno uvést i příklad změn působených „na dálku“ v neuro endokrinním (hypotalamohypofyzárním) systému. U potkanů a myší napadených larvami tasemnice druhu Spirometra mansonoides se v krvi setkáme s parazitárním faktorem (proteinem), který je strukturně podobný růstovému hormonu infikovaných zvířat, a je proto v hypotalamu registrován také jako růstový hormon. Zvyšující se hladiny parazitárního proteinu nakonec v hypotalamu signalizují nadbytek růstového hormonu; v důsledku toho zpětnovazebné kontrolní mechanizmy zablokují v hypofýze produkci růstového hormonu. Protein tasemnice podněcuje nejen růst napadeného zvířete, ale (na rozdíl od růstového hormonu) také tvorbu tukové tkáně – infikovaná zvířata nápadně tloustnou. Když uvážíme, že dalším hostitelem tasemnice jsou šelmy (například kočky), napadne nás, že snížená pohyblivost tlusté kořisti může mít opodstatnění.

Ačkoli se to tedy může zdát překvapivé, není úplnou výjimkou, že helminti jako poměrně velcí mnohobuněční paraziti napadají kromě jiných orgánů i mozek svých hostitelů. Důsledkem takových infekcí může být mechanické poškození důležitých nervových struktur, vedoucí někdy i k těžkým epileptickým stavům, ochrnutí či smrti hostitele. Některé působení helmintů na centrální nervový systém hostitele však může také přímo souviset se strategií parazitů zajistit si přenos z jednoho hostitele na druhého, a tím i nerušený průběh komplikovaných životních cyklů.