Es ist nicht unwahrscheinlich, dass Sie einen Parasiten in Ihrem Gehirn haben. Unauffällig ist er in Ihren Körper gelangt und versteckt sich nun unter anderem in Ihren Nervenzellen. Der Eindringling, Toxoplasma gondii, dürfte vielen Eltern ein Begriff sein - wenn Schwangere sich anstecken, birgt das Gefahren für das ungeborene Kind. Doch die Auswirkungen von Parasiten auf das Gehirn und das Verhalten sind ein faszinierendes und komplexes Forschungsgebiet. Dieser Artikel untersucht die Zusammenhänge zwischen Hirnparasiten, insbesondere Toxoplasma gondii, Dopamin und potenziellen Auswirkungen auf das menschliche Verhalten.
Toxoplasmose: Ein weit verbreiteter Parasit mit potenziellen Auswirkungen auf das Gehirn
Toxoplasma gondii ist einer der erfolgreichsten Parasiten weltweit. Aktuellen Schätzungen zufolge trägt knapp ein Drittel der Menschheit den Mikroorganismus in sich. In manchen Regionen Afrikas sind es bis zu 90 Prozent der Bevölkerung, in Brasilien 80 Prozent und in Deutschland immerhin rund 50 Prozent. Die meisten Menschen bemerken die Infektion gar nicht. Nur bei einem von zehn treten unspezifische Beschwerden wie leichtes Fieber, Müdigkeit sowie Kopf- und Gliederschmerzen auf.
Der Mensch ist für den Parasiten ein Zwischenwirt. Vorrangig befällt T. gondii verschiedene Katzenspezies - nur in ihnen kann er sich geschlechtlich vermehren und seinen Lebenszyklus vollenden. Stubentiger scheiden nach der Ansteckung ein bis drei Wochen lang Parasiteneier aus, manche Wildkatzen tun dies ihr Leben lang. Sobald diese in die Umwelt gelangen, reifen sie aus, verteilen ihre Sporen und verunreinigen damit Wasserquellen, Boden und Feldfrüchte. Neben Menschen befallen die Parasiten unter anderem Nagetiere, Hühner, Schweine und Rinder. Nicht durcherhitztes Fleisch dieser Tiere stellt für uns eine weitere Infektionsquelle dar. Hier zu Lande geht vermutlich sogar ein Großteil der Ansteckungen auf den Konsum von kontaminiertem Rohfleisch zurück.
Vom Magen-Darm-Trakt aus gelangt der Schmarotzer bis in unser Gehirn - und das, obwohl das Organ durch die Blut-Hirn-Schranke vor Krankheitserregern geschützt wird. Wie T. gondii das gelingt, ist noch unklar. Eine Theorie ist, dass er sich im Inneren von Immunzellen ins zentrale Nervensystem einschleust. Durch die Infektion werden sie beweglicher, und das befähigt sie mitunter, die Endothelzellschicht der Schutzbarriere zu durchwandern. Sind die Parasiten erst einmal im Gehirn angelangt, nisten sie sich in Neuronen und Gliazellen ein. Untersuchungen von verstorbenen Tieren und Menschen haben gezeigt, dass sie in fast allen Hirnregionen vorkommen können. Vor allem findet man sie in der Amygdala, dem Thalamus, dem Striatum, dem Hippocampus, dem Kleinhirn sowie in der Großhirnrinde.
Manipulation des Wirtsverhaltens: Fatal Feline Attraction
Offenbar kann T. gondii seinen Zwischenwirt zu seinen Gunsten manipulieren. Sein Ziel: Dieser soll sich möglichst von einer Katze fressen lassen. Den Mechanismus haben Fachleute ausgiebig an Nagetieren untersucht. Infizierte Tiere wirken äußerlich gesund und fit. Sie verhalten sich jedoch anders als ihre nicht infizierten Artgenossen. Ein Team um Manuel Berdoy von der University of Oxford wies im Jahr 2000 die so genannte Fatal Feline Attraction bei Ratten nach. 23 Labornager, die mit T. gondii angesteckt worden waren (und daraufhin entsprechende Antikörper im Blutserum gebildet hatten), zeigten keine Scheu gegenüber dem Geruch von Katzenurin. Einige Tiere schien der Duft nun sogar anzuziehen. Die 32 Kontrolltiere verhielten sich normal; sie bevorzugten jene Ecken eines Labyrinths, in denen ihr eigener Körpergeruch vorherrschte. Dem Katzenurin blieben sie tunlichst fern. Gegenüber Hasenurin verhielten sich beide Gruppen gleich.
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In weiteren Studien stellten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fest, dass Ratten und Mäuse mit Toxoplasmose aktiver waren als nicht infizierte Tiere. Sie hatten zudem weniger Angst vor neuen Reizen, reagierten langsamer und hielten sich lieber in offenem Gelände auf. All diese Verhaltensweisen erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass sie einer Katze zum Opfer fallen.
2011 berichtete eine Arbeitsgruppe um den Parasitologen Jaroslav Flegr von der Karls-Universität Prag über eine Form der Fatal Feline Attraction bei Menschen. Die Forscherinnen und Forscher hielten 168 Freiwilligen mehrere Geruchsproben unter die Nase: Urin von Katzen, Pferden, Tigern, Hyänen und Hunden. Die 15 positiv auf Toxoplasmose getesteten Männer empfanden den Katzenurinduft im Schnitt als angenehmer, die 17 toxoplasmapositiven Frauen dagegen als unangenehmer. Wie die Geschlechterunterschiede zu Stande kamen, klärte die Arbeit nicht. Sie ließ zudem offen, ob der Parasit Menschen gezielt manipuliert oder ob es sich um einen Nebeneffekt der Infektion handelt.
Die Verhaltensbiologin Clémence Poirotte vom Centre d'Ecologie Fonctionnelle et Evolutive in Montpellier interessierte sich ebenfalls für die Fatal Feline Attraction. Mit ihrem Team untersuchte sie 2016 das Phänomen bei unseren nächsten Verwandten im Tierreich, den Schimpansen. Deren einziger Fressfeind ist der Leopard. 9 Affen, die positiv auf T. gondii getestet worden waren, näherten sich in Experimenten dem Urin der Großkatze viel häufiger als ihre 24 nicht infizierten Artgenossen. Der Effekt blieb bei Urinproben von Tigern und Löwen aus - diese kommen, im Gegensatz zu Leoparden, nicht im natürlichen Lebensraum der Schimpansen vor. Poirotte schlussfolgerte, dass es sich bei der Fatal Feline Attraction beim Menschen um ein evolutionäres Überbleibsel aus einer Zeit handeln könnte, als unsere Vorfahren noch von Angehörigen der Katzenfamilie gejagt wurden.
Toxoplasma gondii und Dopamin: Ein möglicher Mechanismus der Verhaltensänderung
Wie die Toxoplasma-Einzeller die von ihnen befallenen Zwischenwirte manipulieren, war bislang unklar. Wissenschaftler um Glenn McConkey von der University of Leeds haben nun festgestellt, dass der Parasit nachweislich in die Produktion des Hirnbotenstoffes Dopamin eingreift. Dieser Neurotransmitter spielt beim Menschen eine wichtige Rolle in Bezug auf Bewegung, Kognition und Verhalten. Insbesondere kann er sich offenbar auch auf emotionale Reaktionen wie Angst und auf ein Bedürfnis nach Erregung (Sensation Seeking) auswirken. Es gab bereits zuvor Hinweise darauf, dass Toxoplasma bei Nagetieren auf den Dopaminhaushalt wirkt.
McConkey und sein Team stellten fest, dass die Parasiten ein Enzym (Tyrosinhydroxylase, TYH) produzieren, das die Produktion von Dopamin in infizierten Zellen verstärkt. Sie konnten die Dopaminproduktion von Hirnzellen in Laborkulturen deutlich erhöhen, indem sie sie mit Toxoplasmazellen infizierten. Je mehr Parasiten sich in der Zellkultur befanden, desto höher lag auch die Dopaminproduktion, die schließlich bis zum Dreifachen des Niveaus in nicht infizierten Kulturen zunahm.
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Um entsprechende Prozesse im Gehirn lebender Tiere aufzuspüren, suchten die Wissenschaftler nach dem Enzym TYH, mit dessen Hilfe die Parasiten die Dopaminproduktion heraufsetzen könnten. Tatsächlich spürten sie besonders große Konzentration des TYH dort im Gewebe auf, wo sich Einzeller in Zysten eingekapselt hatten.
Ihre Studie sei die erste, die darauf hindeute, dass ein Parasit den Dopamin-Signalweg direkt beeinflussen und so Verhaltensänderungen des Wirtes herbeiführen könne, schließen die Wissenschaftler. "Diese Ergebnisse legen einen möglichen Mechanismus der von T. gondii ausgelösten Verhaltensänderungen nahe."
Mögliche Auswirkungen auf die menschliche Psyche
Fehlfunktionen im Dopaminstoffwechsel können schwerwiegende Auswirkungen auf das menschliche Verhalten haben. Schließlich stünden etliche neurologische Störungen wie Schizophrenie, Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung oder Tourette-Syndrom im Zusammenhang mit der Verfügbarkeit von Dopamin.
Tatsächlich vermuten einige Experten bereits seit längerer Zeit, dass manche Schizophreniepatienten aufgrund einer Toxoplasma-Infektion an dieser Krankheit leiden. Gerade unter diesen Patienten findet man besonders viele, die Antikörper gegen die Parasiten tragen.
Eine Studie aus Tschechien zeigt, dass infizierte Männer langsamere Reflexe, aber eine höhere Risikobereitschaft an den Tag legen. Andere Forscher fanden Zusammenhänge zwischen Toxoplasmose und psychischen Erkrankungen wie Schizophrenie, Aufmerksamkeitsdefizitsyndrom und Zwangshandlungen oder -gedanken. Eine dänische Untersuchung zufolge sind infizierte Frauen selbstmordgefährdeter.
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In einer aktuellen Studie werteten Arjen Sutterland und seine Kollegen von der Universität Amsterdam 24 Arbeiten über den Zusammenhang zwischen T. gondii und unnatürlichen Toden aus. Ihrer Analyse zufolge könnten bis zu 17 Prozent der Verkehrsunfälle und 10 Prozent aller Suizidversuche auf das Konto des Parasiten gehen. Die Autoren merken jedoch an, dass die meisten Arbeiten den Einfluss der Lebensumstände nicht miteinbezogen hatten. Menschen aus ärmeren Haushalten kommen nämlich häufiger durch Unfall und Suizid ums Leben und infizieren sich zugleich eher mit T. gondii. Es sei also nicht auszuschließen, dass es sich um Scheinkorrelationen handelt.
Allerdings mahnen die Forscher zu Vorsicht bei der Bewertung ihrer Ergebnisse: „Wir wissen noch nicht, ob wirklich ein kausaler Zusammenhang zwischen Toxoplasmose und Jähzorn besteht, und nicht jeder, der positiv auf die Infektion getestet wird, hat Aggressionsprobleme“, sagt Emil Coccaro, einer der Autoren der Studie.
Weitere Neuroparasiten und ihre Auswirkungen auf das Verhalten
T. gondii ist nicht der einzige Neuroparasit, der das Verhalten seiner Wirte beeinflussen kann. Hier sind einige weitere Beispiele:
- Der Saitenwurm Spinochordodes tellinii: Dieser Wurm befällt Gemeine Eichenschrecken (Meconema thalassinum) und bringt die Nichtschwimmer dazu, sich in Gewässer zu stürzen. Hier brechen sie den Panzer ihrer ertrinkenden Wirte auf, um sich schließlich als Fadenknäuel auf die Suche nach Fortpflanzungspartnern zu begeben.
- Das Virus LdMNPV: Dieses Virus infiziert die Raupen des Schwammspinners (Lymantria dispar), einer Nachtfalter-Art. Das Virus löst bei ihnen zunächst einen Fressrausch aus, der die Häutung zur Motte verhindert, und dann die Wipfelkrankheit: Mit letzter Kraft kriechen infizierte Raupen in die oberen Baumregionen, wo sie schließlich verenden. Ein Enzym des Virus sorgt dafür, dass sie sich verflüssigen und als infektiöse Flüssigkeit auf Blätter am Waldboden tropfen, wo sie von nicht infizierten Schwammspinner-Raupen gefressen werden.
- Der Bandwurm Anomotaenia brevis: Dieser Bandwurm beeinflusst das Verhalten ganzer Ameisenkolonien. Infizierte Tiere sind lethargisch, verlassen das Nest nicht und beteiligen sich auch nicht an der Brutpflege. Dieses Verhalten hat Folgen für nicht infizierte Ameisen: Sie werden weniger aggressiv und kümmern sich um die kranken Arbeiterinnen.
- Der Kleine Leberegel (Dicrocoelium dendriticum): Von ihm befallene Ameisen verlassen bei Einbruch der Dunkelheit den sicheren Bau, um auf Grashalmen darauf zu warten, von einem Schaf gefressen zu werden. In der Leber dieses Endwirts vermehrt sich der parasitäre Saugwurm.
- Der „Zombie-Pilz“ Ophiocordyceps unilateralis: Er befällt tropische Rossameisen (Camponotini), die meist in Baumwipfeln nisten. Infizierte Tiere krabbeln den Baum herab auf Pflanzen nahe dem Waldboden, wo sie sich in Pflanzenadern an der Unterseite von Blättern festbeißen. In dieser Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit und stabilen Temperaturen gedeiht der parasitäre Pilz prächtig. Er wächst binnen Tagen auf die doppelte Größe seines Wirts heran, aus dessen Kopf er schließlich herausragt. Die Sporen des Pilzes kontaminieren dann etwa einen Quadratmeter um den toten Wirt - ein Minenfeld für andere Rossameisen.
- Kratzwürmer (Acanthocephala): Wird der Flohkrebs (Amphipoda) von Kratzwürmern infiziert, taucht er bei Wasserbewegungen nicht reflexartig zum Meeresgrund, sondern schwimmt zur Oberfläche, wo er leichte Beute von Vögeln wird.
- Die Juwelwespe (Ampulex compressa): Sie lähmt ihre Opfer, zu denen unterschiedliche Schabenarten gehören, indem sie ihnen einen gezielten Stich in einen zentralen Nervenknoten versetzt. Mit dem Stachel injiziert die Wespe der Kakerlake ein Nervengift ins Gehirn, wo jene Bereiche blockiert werden, die für Fluchtverhalten zuständig sind. An ihrer Antenne führt die Wespe ihr Opfer dann in ihr Nest, wo es als Lebendfutter für die Larven dient.
Schwierigkeiten bei der Forschung und offene Fragen
Trotz der zahlreichen Studien über den Einfluss von T. gondii auf das menschliche Verhalten und Denken lassen die gesammelten Daten kaum eindeutige Aussagen zu. Mehrere Faktoren erschweren die Forschung. Zum einen verbietet es die Ethik, Menschen gezielt mit einem nicht behandelbaren Parasiten zu infizieren. Fachleute sind daher auf serologische Untersuchungen angewiesen, die zeigen, welche Testpersonen Antikörper gegen T. gondii gebildet haben - sich also bereits infiziert haben. Sie vergleichen dann das Verhalten von seropositiven und seronegativen Menschen. Solche Versuche liefern nur Korrelationen; aus den Ergebnissen kann man keine Rückschlüsse auf Ursache-Wirkungs-Beziehungen ziehen. Des Weiteren kommen verschiedene Arbeitsgruppen häufig zu widersprüchlichen Schlussfolgerungen. Wie und ob sich eine Infektion bemerkbar macht, scheint sich von Person zu Person zu unterscheiden.
Es gibt noch viele offene Fragen bezüglich des Einflusses von Hirnparasiten auf das menschliche Verhalten. Zum Beispiel:
- Wie genau manipulieren Parasiten das Gehirn ihrer Wirte?
- Welche Rolle spielen Neurotransmitter wie Dopamin bei diesen Prozessen?
- Welche anderen Faktoren beeinflussen die Auswirkungen von Parasiten auf das Verhalten?
- Können wir Neuroparasiten nutzen, um neue Medikamente für psychische Krankheiten zu entwickeln?
- Wie stark ist der Einfluss von Neuroparasiten auf Ökosysteme, evolutionäre Prozesse und das Verhalten von Tieren und Menschen?