寄生虫がネズミの不安や嫌悪感を操作することが判明

by Lodewijk Hertog

寄生性の原生生物であるトキソプラズマは、げっ歯類に寄生することで、宿主が抱く「捕食者に対する恐怖心」を失くすことがこれまでの研究により明らかになっていました。しかし、2020年1月14日に公開された最新の研究結果によると、トキソプラズマに感染したげっ歯類は「捕食者に対する恐怖心」を失くすのではなく、「一般的な不安」や「幅広い脅威に対する嫌悪感」そのものを失うことが明らかになっています。

Neuroinflammation-Associated Aspecific Manipulation of Mouse Predator Fear by Toxoplasma gondii: Cell Reports
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(19)31669-9

Cat parasite reduces general anxiety in infected mice, not just fear of feline predators | EurekAlert! Science News
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-01/cp-cpr010920.php

トキソプラズマは単細胞の寄生虫で、ヒトを含む恒温動物に寄生して原虫感染症の「トキソプラズマ症」を引き起こします。トキソプラズマは宿主の体内で長期間滞在する可能性があるため、アメリカでは4000万人以上がトキソプラズマに感染している可能性があります。また、トキソプラズマ症は妊娠中に初感染すると、胎児が死亡してしまう可能性もあるというもの。また、トキソプラズマ症はHIV感染者など、免疫系が損なわれた人にとっても脅威となります。世界人口の約30％がトキソプラズマに感染している可能性があるそうで、トキソプラズマ症は統合失調症・パーキンソン症・双極性障害・交通事故や自殺未遂などの精神疾患の危険因子にもなるケースもあるとのこと。

トキソプラズマについて研究しているジュネーブ大学のイバン・ロドリゲス氏ら研究チームは、このトキソプラズマに関する最新の研究結果を学術誌のCell Reportsで発表しました。

ロドリゲス氏は「過去20年間、トキソプラズマは寄生性原虫の特異性を知らしめるための見本として扱われてきました。トキソプラズマに感染したことでネズミの行動には変化が生じます。その変化は捕食者であるネコに対する『恐怖心』に関するものと考えられてきましたが、それだけではありません。(トキソプラズマに感染することは)マウスの脳自体に大きな変化を生じさせるため、さまざまな行動や神経機能に影響を与えることが示唆されています」と語っています。

by Yale Rosen

これまでの研究では、トキソプラズマに感染したネズミは自身の捕食者であるネコに対して恐怖心を抱かなくなることが知られていました。また、感染したマウスはネコの臭いに対する嫌悪感を抱かなくなることも示されています。そして、トキソプラズマに感染したマウスがネコに食べられた後、ネコのふんを介してトキソプラズマがさまざまな宿主に拡散します。

最新のトキソプラズマに関する研究に携わったジュネーブ大学のドミニク・ソルダティ・ファブレ氏は、「我々の最初のアイデアは、(トキソプラズマに感染したことで起こる)行動変化の背後にある分子メカニズムを調査することでした。しかし、トキソプラズマに感染したネズミに起こる変化については、これまで複数の矛盾した結果が報告されてきたため、我々は教義を再評価することに決めました」と語っています。

by Kong Jun

ロドリゲス氏やファブレ氏らが携わる最新の研究では、トキソプラズマに感染したマウスが「捕食者であるネコに対する恐怖心」だけを選択的に軽減するわけではないことを明らかにしました。調査ではトキソプラズマに感染して5～10週間経過したマウスと、非感染のマウスとで迷路を用いた実験を実施。トキソプラズマに感染していないマウスは潜在的な脅威(実験者の手)に対して回避的・防御的な行動や、不安に関わる行動反応を示すそうです。それに対して、トキソプラズマに感染したマウスは実験者の手にすぐに触れたそうで、潜在的な脅威に対して鈍感になっていることが示唆されています。

論文の共著者であるマドリーナ・ボイラット氏は、「実験の結果をまとめると、これらの知見は慢性的なトキソプラズマへの感染が、不安やリスク回避を減少させ、好奇心と探索行動を増加させることを示唆しています」と述べています。

別の実験では、トキソプラズマに感染すると非捕食者はさまざまな動物に対する恐怖心をなくしてしまうことが示されています。実験によると、トキソプラズマに感染したマウスはボブキャットの尿に明らかに引きつけられるそうですが、感染していないマウスは逆の反応を示したそうです。また、トキソプラズマに感染したマウスは、感染していないマウスと比較すると、モルモットやキツネの臭いを調査することに多くの時間を費やすそうです。その他、トキソプラズマに感染したマウスはラットの上を歩くなどの、大胆な行為をとったことも明らかになっています。

実験に参加したピエール・メディ・ハンモウディ氏は実験結果について、「トキソプラズマが宿主の行動を変化させてしまうということは、『(トキソプラズマは)捕食者に反応する神経回路だけを標的とする』という従来の考えとは対照的な結果です」と語り、従来の研究結果とは異なる結果が得られたことをアピールしています。

by Nina Mercado

さらに、同研究グループはライトシート顕微鏡を使用して、脳全体の分布やサイズ、嚢胞組織を前例のないレベルの高い解像度で正確に3Dマッピングしました。なお、調査対象となったのはトキソプラズマに感染した10～12週間のマウス。調査の結果、マウスの脳の大脳皮質のうち、特に視野情報の処理に関わる脳領域が、高い密度でトキソプラズマに満たされていたそうです。ただし、嚢胞の数と分布はマウスごとに大きく異なっており、感染および播種のプロセスはそれぞれ個体により異なることが示唆されています。

追加の分析によると、トキソプラズマに感染したことで誘発される行動変化の重症度は、嚢胞と神経炎症の量に関連していることも明らかになっています。ロドリゲス氏は「まとめると、トキソプラズマは『特定のニューロン集団に直接干渉する』のではなく、『ニューロンの炎症によって媒介される行動を変化させる』わけです。また、この反応は単純なオンオフシステムではありません。将来、宿主へのトキソプラズマの影響を研究する際は、慢性的な感染レベルを常に考慮する必要があります」と語っています。

なお、研究チームは神経炎症が不安・社交性・好奇心などの行動特性をどのように変化させるかをさらに詳しく研究する予定です。