Mohou parazitické houby zombizovat lidi – a kdy se začít bát
— Náš výzkum se týká parazitologické vědy, úzce souvisí s mnoha dalšími biologickými vědami, především biologií, zoologií, ekologií, medicínou a veterinární medicínou. Jako věda řeší helmintologie různé problémy, teoretické i aplikované. Studujeme helminty, kteří parazitují na domácích, lovných a volně žijících zvířatech, a vyvíjíme opatření pro boj s běžnými a nebezpečnými nemocemi způsobenými parazity. Mezi hlavní problémy našeho výzkumu patří: objasnění způsobů rozvoje parazitismu u helmintů v chladné oblasti, studium jejich vývoje a vztahů s hostitelským tělem, škody, které způsobují a nemoci, které způsobují jak u zvířat, tak problémy nebezpečných parazitární onemocnění přenášená ze zvířat na člověka. Je také spojena s hledáním nejúčinnějších metod pro diagnostiku, prevenci a léčbu parazitárních onemocnění.
– Jsou helminti opravdu tak velkým nebezpečím?
— Helminti jsou schopni přežít nejen v těle hostitele. Jejich vajíčka a larvy přežívají ve velmi drsných klimatických podmínkách Jakutska. Výzkum provádíme už tolik let, ale vždy mě překvapuje současné parazitování několika druhů helmintů u domácích jelenů, koní a dalších zvířat. Například jedno zvíře může být současně parazitováno 15 druhy helmintů, z nichž každý svým způsobem poškozuje tělo svého majitele. Asi nebude žádným tajemstvím, že jeleni a koně mají téměř stoprocentní výskyt helmintové infekce. Mnoho lidí nechápe, myslí si, že to tak má být, a zajímavé je, že paraziti napomáhají trávení, zde by bylo samozřejmě vhodné ukázat fotografie těchto helmintů, kteří „pomáhají“ trávení koně. Dnes a i loni byly velmi chladné zimy, ale jaké je to pro koně a jeleny se špatnou potravou a v mrazu? Stále v sobě máte „tisíce a tisíce parazitů“? Samozřejmě zhubnou a narodí se jim již nakažená, slabá hříbata, která z velké části nemusí přežít. Obecnou otázkou zde proto je, jak produkovat zdravá hříbata, což zemědělské pracovníky vždy znepokojuje.
— Obrací se na vás o pomoc?
— Kdybychom my, vědci, spolupracovali s rolnickými farmami nebo jednotlivými podnikateli, s chovateli koní a pastevci sobů, kteří chovali zvířata na soukromých farmách, pak bychom samozřejmě mohli dosáhnout dobrých výsledků ve zvyšování počtu stád. Ale bohužel tomu tak není. Je proto ostudou, že mnohaleté výzkumy a výsledky získané vědci zůstávají většinou na papíře v podobě vědeckých doporučení, metod a publikovaných vědeckých článků.
— Kontaktoval jste je nebo ministerstvo?
— Každoročně předkládáme vědeckotechnické radě Ministerstva zemědělství republiky žádost o zavedení našich vědeckých poznatků v boji proti parazitárním chorobám, ale bohužel majíce N-součet na realizaci vědeckého vývoje vždy ignorovat náš vývoj. Pravděpodobně si řeknou: „Proč vědci vyvíjejí výzkum nějakého parazita, když jsou specialisté – veterináři a jejich služeb může využít jakákoli farma nebo majitel.“ Ale víme, že helminti, kteří se dostali do těla zvířat, migrují po dobu osmi měsíců a „živí“ se krví zvířete, procházejí všemi orgány a tkáněmi. Především oslabují imunitní systém, šíří infekční nemoci, zhoršují vstřebávání potravy, živí se krví, otravují tělo hostitele a rodí tisíce svých potomků. Zvířata trpí každoročně velkým stresem z chladu, z parazitů, jsou silně vyčerpaná, dochází tedy ke „svatosti“ (neplodnosti) a my se neúspěšně snažíme o potomstvo. Období páření nastává obvykle na konci zimního období, na jaře, kdy je zásoba potravy na většině farem dosti vzácná. Koně kvůli nedostatku slunce pociťují výrazný nedostatek vitaminu D, zásoby mědi, síry, zinku, hořčíku, jódu a draslíku, nahromaděné přes letní období, se jarem vyčerpají, což vede k narušení životně důležitých procesů.
— Jak můžete pomoci zvířatům?
„V tomto případě jsme vyvinuli krmnou směs – protein-vitamín-minerální koncentrát, který obsahuje místní rostlinné a minerální složky. Lze jej použít jako premix do krmiva, ale i jako krmnou a léčivou směs pro léčbu parazitárních onemocnění domácích zvířat. Věda nestojí na místě, hledáme cestu ven z obecné situace. Například dřívější zemědělské výpaly se prováděly a to výrazně ovlivnilo výskyt a počet helmintů, bylo jich mnohem méně, ale nyní jsou zemědělské výpaly zákonem zakázány. Ze zmrzlých půd Jakutska jsme izolovali dravé mikroskopické houby rodu Arthrobotrys oligospora. Tyto mikroskopické houby mají jedinečnou vlastnost zachytit larvy a háďátka a živit se jimi. Myslím, že se jedná o výbornou alternativu, která skvěle nahradí zemědělské radličky a dá se použít v boji proti parazitárním onemocněním koní a sobů. Vyvinuli jsme biologicky aktivní činidlo z myceliální hmoty houby Arthrobotrys oligospora a mikroskopické mycelia hub, které se dostanou do půdy, si mohou zachovat své predátorské vlastnosti, ničí háďátka a jejich larvy běžné na pastvinách.
— Váš výzkum se z velké části týká zvířat. Zkoumáte také vliv helmintů na lidský organismus?
– Ano, samozřejmě, při studiu zvířecích helmintů se stále budete muset zajímat a studovat infekci lidských helmintů, protože mnoho parazitárních onemocnění je pro lidi i zvířata běžné. Člověk se může nakazit jedním nebo druhým druhem helmintů ze zvířat přímým kontaktem, zejména dětmi. Například od psů a koček, od ryb, používat je lehce nasolené a čerstvé, při stahování a pěstování kůží divokých šelem. Helminti, vstupující do lidského těla, mohou zůstat bez povšimnutí, dochází k dlouhodobému parazitismu, který je doprovázen únavou, slabostí těla a dalšími drobnými změnami. Ale jak se doba trvání onemocnění prodlužuje, může se vyvinout ztráta chuti k jídlu, nevolnost, časté bolesti hlavy, břicha a nestabilní stolice. Jak dokládají aktuálně dostupná data, helminti způsobují poškození nejen orgánů, ve kterých přímo parazitují, ale i celého organismu, zejména centrálního nervového systému. Často se s chronickým průběhem střevních parazitóz rozvíjí deprese, alergie, opoždění tělesného a duševního vývoje dětí. Nakažení člověka parazity vede k častějšímu výskytu a závažnějšímu průběhu dalších onemocnění. Četná epidemiologická pozorování ukazují, že akutní střevní infekce se vyskytují 2-5krát častěji na pozadí střevních parazitóz.
— Kde šíříte své vědecké zkušenosti?
— Náš vědecký výzkum není omezen na laboratoř a ústav. Provádíme společný vědecký výzkum, projekty a uzavíráme smlouvy o spolupráci s kolegy vědci z jiných zemí. Takže například spolupracujeme s Univerzitou ve Stuttgartu na zvláště nebezpečných helmintiázách – echinokokóze a alveokokóze (Německo), Ústavem genetiky zvířat města Bialowieza na studiu divokých šelem (Polsko), Ústavem biologického výzkumu hl. Helsinská univerzita o studiu parazitických onemocnění prasat (Finsko), Institut veterinárního lékařství a Univerzita v Curychu (Švýcarsko) a tak dále. Aktivně se účastníme mnoha mezinárodních kongresů, sympozií, vědeckých i praktických konferencí, kde podáváme zprávy a publikujeme naše vědecké práce. Jako vědec mám více než 300 vědeckých prací, z toho čtyři monografie, 32 metodických příruček a doporučení, dva atlasy, manuály, vyvinul jsem čtyři technologie a jeden návod, máme osm patentů na vynálezy a pět databázových certifikátů, jsem vědeckým školitelem absolventů a vysokoškolských studentů. Aktivně se zapojujeme i do sociální práce. Jsem vědeckým ředitelem Malé zemědělské akademie. Každoročně pořádáme vědecké a praktické konference za účasti mladých vědeckých pracovníků, absolventů a vysokoškolských studentů a školáků z republiky. Již více než 20 let vedou přední a mladí vědci ústavu Školu mladých výzkumníků, kde neustále studuje více než 200 studentů ze zemědělských, venkovských a městských škol. Školáci se od raného věku věnují vědeckému výzkumu a studiu ve vědeckých třídách pod vedením mladých vědců a postgraduálních studentů našeho ústavu. Mnozí z nich úspěšně absolvují Školu mladých badatelů s certifikátem a talárem vědeckého pracovníka v zemědělské vědě. Rád bych věřil, že jednou budeme srovnatelní třeba s našimi kolegy vědci z Německa a budeme mít laboratoře vybavené na moderní úrovni. Dokonce si kupují mobilní telefony pro použití v práci. Svým kolegům, vědcům naší republiky, přeji úspěch ve vědecké činnosti, více materiální i morální podpory a pomoci, talentované a motivované studenty.
NÁSLEDUJÍCÍ: Naši farmáři zatím nevěnují pozornost vývoji vědců. Není jistá hodina, kdy bude jakutský výzkum dostupný dalším zemím. Nekousneme si později lokty?
Teprve nedávno jsme byli ujištěni, že cordyceps, který zombizoval lidstvo ve hře a televizním seriálu The Last of Us, se ve skutečnosti od svých obvyklých obětí – hmyzu – k lidem přenese jen těžko. Nyní lékaři poprvé popsali klinický případ lidské infekce Chondrostereum purpureum, který obvykle způsobuje choroby rostlin. Pojďme zjistit, jak funguje „zombifikace“ s houbami, stojí za to poslouchat ty, kteří volají po léčbě cordycepsem, a s jakými dalšími houbami můžete očekávat, že budou záludné?
„Mléčný lesk“ průdušnice
Jednašedesátiletý obyvatel Indie po třech měsících nemoci putoval do nemocnice se stížnostmi na bolest a bolest v krku, kašel, únavu a anorexii. Muž se ukázal jako odborník na houby, které infikují a rozkládají rostliny. Počítačová tomografie odhalila paratracheální absces – hnisavý zánět, kde rostly houbové buňky. Aby se zjistilo, o jaký druh houby se jedná, musel být vzorek odeslán na genetické vyšetření do speciálního centra Světové zdravotnické organizace. Viník se ukázal být Chondrostereum purpureum – příčina „nemoci stříbrných listů“ nebo „mléčného lesku“ – kvůli tomu vysychají větve švestek, jabloní, třešní a dalších rostlin.
Imunitní systém pacienta nebyl potlačován léky ani HIV, netrpěl cukrovkou ani chronickým onemocněním ledvin. Mykolog se neizoloval ani nerostl Chondrostereum purpureum. S největší pravděpodobností vdechl spory plísní náhodou při práci s mrtvými rostlinami. Lékaři pacienta vyléčili antimykotikem. Nyní Chondrostereum purpureum jeho zdraví není ohroženo. Jak moc jsou ale houby pro lidstvo nebezpečné?
Teplo našich těl
Aby houba způsobila škodu, potřebuje čtyři schopnosti: růst při relativně vysoké teplotě, infikovat člověka, ničit lidskou tkáň a živit se jí a odolávat imunitnímu systému nebo se mu vyhýbat. V průměru jsou houby nejpohodlnější pro pěstování při teplotách mezi 12–30 °C. Ale kvůli globálnímu oteplování se přizpůsobují vyšším teplotám a některé mohou přežít při -10 °C a +65 °C.
Mnoho druhů hub způsobuje infekce: kožní onemocnění, seboroická dermatitida, drozd, poškození plic a mozku (stejně jako cordyceps v The Last of Us). Někteří rádi Candida auris, jsou rezistentní na antimykotika a mohou vést ke smrti pacienta.
Hra Shadow Squid
Zombifikace „pod houbami“
Cordyceps jsou parazitické houby, které běžně infikují vosy, cikády, housenky a dospělé motýly, méně často sklípkany nebo slimáky. Nedávno byla revidována jejich taxonomie a rod Cordyceps rozdělena do několika rodů, které nyní patří do čeledí Clavicipitaceae, Ophiocordycipitaceae a Cordycipitaceae. Oběti jednoho z nejvíce studovaných druhů, Ophiocordyceps unilateralis, stát se mravenci Camponotus (dokument o nich inspiroval tvůrce hry) a Ophiocordyceps sinensis, populární mezi vědci a milovníky tradiční medicíny, infikuje housenky můr duchů.
Ophiocordyceps unilateralis nutí hmyz vylézt výš na stéblo trávy a držet se ho smrtícím sevřením Foto: David P. Hughes, Maj-Britt Pontoppidan / Wikipedia / CC BY 2.5
Ophiocordyceps unilateralis nutí hmyz vylézt výš na stéblo trávy a držet se ho smrtícím sevřením Foto: David P. Hughes, Maj-Britt Pontoppidan / Wikipedia / CC BY 2.5
Po několika dnech houba zabije mravence, vytvoří plodnici a začne šířit spory Foto: David P. Hughes, Maj-Britt Pontoppidan / Wikipedia / CC BY 2.5
Po několika dnech houba zabije mravence, vytvoří plodnici a začne šířit spory Foto: David P. Hughes, Maj-Britt Pontoppidan / Wikipedia / CC BY 2.5
Vědci se domnívají, že Cordyceps kontroluje hmyz prostřednictvím neurotransmiterů kyseliny gama-aminomáselné (GABA) a sfingosinu, jejichž hladiny jsou u infikovaných mravenců značně zvýšené. Tyto látky se na jedné straně podílejí i na vzniku neurologických onemocnění a poruch u člověka. Na druhou stranu cordyceps má velmi úzkou specializaci. Houba Ophiocordyceps unilateralis nedokáže ani „zombizovat“ mravence jiného druhu, natož člověka. Každý druh hmyzu vyžaduje svůj vlastní, samostatný druh cordyceps, který se učí tento hmyz ovládat miliony let. I kdyby houba úspěšně infikovala člověka a dokázala oklamat jeho imunitní systém, bylo by pro ni velmi obtížné „prorůst“ obrovským organismem, aby infikovala mozek přes dýchací systém, jak se to děje ve hře. Kromě toho mají všichni obratlovci speciální ochrannou strukturu – hematoencefalickou bariéru, která zabraňuje pronikání patogenů do centrálního nervového systému krví.
Člověk vs cordyceps: kdo vyhraje
V The Last of Us bylo lidstvo kvůli cordycepsu na pokraji vyhynutí, ale ve skutečnosti je opak pravdou: kvůli jeho oblibě mezi milovníky tradiční medicíny, kteří jej sbírají v obrovském měřítku, často ilegálně, je pravděpodobnější zničení k ohrožení houby. V Číně, Nepálu a Bhútánu je považována za zázračný lék na „všechno“ a nazývá se „himalájská viagra“. V 1970. letech minulého století byla cena za kilogram cordycepsu pěstovaného na housenkách v Číně pouze 20 juanů, v roce 2019 – 400 tisíc juanů, což je dražší než zlato.
Aby nebyl cordyceps zcela vyhuben, vědci se přizpůsobili jeho pěstování v továrnách. K tomu budete muset v zajetí chovat vysokohorské housenky (plísní se ale může nakazit jen jedna z tisíce), nebo použít vzácnější druhy houby, které rostou na jiných obětech. Cordyceps lze pěstovat i na hnědé rýži, ale takto syntetizuje mnohem méně biologicky aktivních látek – například cordycepin, perspektivní imunosupresivum a antibiotikum. Nedávno vědci navrhli vyřešit tento problém přidáním kyseliny olejové – to zvyšuje produkci cordycepinu v rýži o 50%.
Zdravotní přínos cordycepsu nebyl prokázán, ale jeho příbuzní produkují prospěšné látky, které se využívají v lékařství. Cyklosporin odvozený od Tolypocladium inflatum, používaný k zamezení odmítnutí orgánu během transplantace a fingolimod z cordycepsu Isaria sinclairii se stal účinnou složkou léku na roztroušenou sklerózu. Tyto látky umožňují parazitickým houbám potlačit imunitu obětí a eliminovat „konkurenty“ v hostiteli.
Nekrofilie, změna pohlaví a další houbové hororové příběhy
Cordyceps tedy pro lidi zatím není děsivý – musí urazit dlouhou cestu, aby člověka i jen nakazil, natož aby zmanipuloval jeho chování. Existuje ale také spousta neznámějších příběhů o parazitech, které by mohly inspirovat herní nebo filmové scénáristy. Ano, houba Entomophthora muscae mění samce much v nekrofily. Infikované samice umírají a rozptýlí spóry plísní a vydávají svůdné aroma, které je činí atraktivnějšími než živé a zdravé. Jiní řemeslníci nutí majitele podstoupit změnu pohlaví. Houba Microbotryum violaceum infikuje spící rostlinu a způsobí, že změní pohlaví ze samice na samce a šíří spory místo pylu prostřednictvím opylujícího hmyzu.
Mezi houbami jsou samozřejmě druhy, kterých bychom se měli bát. Nejnebezpečnější jsou ale pro lidi s potlačenou imunitou a těžkými chronickými nemocemi (cukrovka, endokrinní poruchy, problémy s ledvinami nebo játry), stejně jako pro ty, kteří žijí v horkém klimatu. V Africe tak 30 % pacientů s AIDS trpí plísněmi, zatímco v mírném podnebí je podíl plísňových infekcí v tomto vzorku 5–10 %. Navíc je docela těžké si představit epidemii plísní: přenášejí se z člověka na člověka obtížněji než bakterie nebo viry. Stejně jako Candida auri se však mohou stát nebezpečnou nozokomiální infekcí, která způsobuje mortalitu u 30–72 % pacientů. Plísňové infekce se obvykle léčí obtížněji: plísně jsou nám buněčnou strukturou mnohem podobnější než bakterie, a proto léky, které je zabíjejí, mají obvykle závažnější vedlejší účinky. Naštěstí plísně raději rostou na povrchu kůže nebo v tělních dutinách (i kvůli nižší teplotě než v tloušťce tkání), a proto jsou proti nim vhodné lokální přípravky, které se nedostanou do krevního oběhu a neotráví tělo pacienta. Lidstvu tedy zatím vyhynutí kvůli plísním nehrozí, ale neškodilo by naslouchat radám WHO a nasměrovat více prostředků do vývoje diagnostických testů a léků na plísňové infekce.