Bệnh dại là một căn bệnh do virus nổi tiếng vì khả năng thay đổi hành vi của các vật chủ bị nhiễm bệnh bằng cách khiến chúng trở nên hung dữ. Cơ chế sinh học cơ bản của nó là không chắc chắn, nhưng các nhà khoa học hiện đang bắt đầu giải thích cách thức hoạt động của virus ở mức độ phân tử.
Virus dại tấn công hệ thần kinh trung ương của vật chủ, và ở người, nó có thể gây ra một loạt các triệu chứng suy nhược – bao gồm các trạng thái lo âu và rối loạn, tê liệt một phần, kích động, ảo giác, và trong giai đoạn cuối cùng, triệu chứng gọi là ” kỵ nước, “hoặc sợ nước.
Hydrophobia làm cho cá nhân bị ảnh hưởng hoảng sợ khi nhìn thấy nước và từ chối uống. Những triệu chứng nghiêm trọng này thường được theo sau bởi cái chết.
Mặc dù bệnh dại có thể ngăn ngừa được thông qua tiêm phòng, nhưng số lượng người nghèo ở châu Phi và châu Á thường không có đủ nguồn lực cần thiết để giữ vi-rút này. Trên thực tế, Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) nói rằng các trường hợp bệnh dại ở những lục địa này chiếm tới 95% tử vong trên toàn thế giới do căn bệnh này.
Mặc dù bệnh dại đã được nghiên cứu một cách chăm chú từ khoảng đầu thế kỷ 19, các cơ chế mà virus này “cướp” não và thường làm cho vật chủ bị nhiễm bệnh trở thành trạng thái cuồng loạn điên rồ hầu như không rõ ràng.
Bây giờ, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Alaska Fairbanks đã tiết lộ cách thức vi rút hoạt động ở mức độ phân tử để thay đổi hành vi của vật chủ.
“Nhiều tác nhân lây nhiễm thay đổi hành vi trong vật chủ của chúng, nhưng chúng ta không hiểu cách chúng thực hiện điều này”, tác giả nghiên cứu tiến sĩ Karsten Hueffer giải thích. “Nghiên cứu của chúng tôi cung cấp, lần đầu tiên, một cơ chế phân tử chi tiết về cách thức tác nhân lây nhiễm gây ra những hành vi cụ thể.”
Tiến sĩ Hueffer và các đồng nghiệp đã công bố kết quả nghiên cứu của họ trên tạp chí.
Virus tương tác với các thụ thể cơ
Các nhà khoa học giải thích rằng một lý do tại sao bệnh dại lại hấp dẫn đến mức, mặc dù nó có trang điểm di truyền tương đối đơn giản, nó có thể bao bọc động vật sốc với các hệ thống phức tạp hơn, chẳng hạn như chó.
Tiến sĩ Hueffer giải thích rằng “virus dại chỉ có năm gen và rất ít thông tin. Chó có hơn 20.000 gen với hệ miễn dịch và hệ thống thần kinh trung ương tinh vi”.
“Tuy nhiên, vi rút này có thể lập trình lại hành vi của một con chó để nó mất đi nỗi sợ hãi, trở nên hung dữ và cắn, cho phép virus lây lan qua nước bọt của chó.”
Bác sĩ Karsten Hueffer
Tuy nhiên, ông cũng chỉ ra rằng “hành vi dễ học hơn virus,” vì bệnh dại chỉ ảnh hưởng đến não theo những cách tinh tế.
Trong nghiên cứu của họ, các nhà nghiên cứu cũng xem xét những phát hiện trước đó từ những năm 1980 và 1990, cho thấy các phân tử của vi rút này liên kết với các thụ thể acetylcholine nicotinic như thế nào – hoặc các protein phản ứng với dẫn truyền thần kinh acetylcholine.
Nghiên cứu này cho thấy các phân tử glycoprotein liên kết với các phân tử thụ thể acetylcholine, ngoài việc ảnh hưởng đến con đường báo hiệu điều khiển sự kiểm soát cơ, nghĩa là chúng cũng có thể tái tạo và lây nhiễm não.
Nghiên cứu gần đây cũng chứng minh rằng phân tử glycoprotein trong bệnh dại có chứa một chuỗi các axit amin rất giống với một chuỗi amino acid được tìm thấy trong nọc rắn.
Các axit amin hoạt động như chất ức chế thụ thể acetylcholine nicotinic.
Bệnh dại ‘ức chế thụ thể trong não’
Tiến sĩ Hueffer và đồng nghiệp Tiến sĩ Marvin Schulte – người chuyên về thụ thể nicotin – kết nối các dấu chấm giữa những phát hiện hiện tại, và họ thấy rằng các tính chất của axit amin trong glycoprotein dại có thể là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hành vi điên cuồng của vật chủ sau khi nhiễm virus .
“Chúng tôi biết rằng các thụ thể acetylcholine nicotinic, liên kết với virus trong cơ bắp, cũng được tìm thấy trong não, và chúng tôi cho rằng virus [cũng] có thể liên kết với các thụ thể như vậy”, tiến sĩ Hueffer nói.
“Nếu nọc độc rắn có cấu trúc tương tự với các bộ phận của virus, và ức chế các thụ thể này,” ông tiếp tục, “chúng tôi nghĩ có lẽ vi-rút cũng có thể ức chế các thụ thể này trong não. Hơn nữa, chúng tôi nghĩ rằng sự tương tác này có thể ảnh hưởng đến hành vi.”
Sau khi kết nối này có thể được ghi nhận, Tiến sĩ Hueffer và một đồng nghiệp khác, được gọi là Tiến sĩ Michael Harris, tiến hành một loạt các thí nghiệm trên chuột để kiểm tra giả thuyết của họ.
“Các virus thu thập trong không gian giữa các tế bào não trong giai đoạn đầu của nhiễm trùng. Những không gian này là nơi các tế bào não giao tiếp,” Tiến sĩ Harris giải thích.
“Chúng tôi nghĩ,” ông nói thêm, “nếu virus có thể liên kết với các thụ thể trong những không gian này và thay đổi cách các tế bào não thường truyền đạt, vi-rút có thể thay đổi hành vi của động vật bị nhiễm bệnh.”
Một trong những thử nghiệm liên quan đến tiêm glycoprotein bệnh dại vào não của chuột, để xem những gì có hiệu lực này sẽ có. Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng, sau khi tiêm, các loài động vật trở nên kích động đáng kể hơn.
Như Tiến sĩ Harris giải thích, “Khi chúng tôi tiêm một đoạn nhỏ của virus glycoprotein vào não của chuột, những con chuột bắt đầu chạy xung quanh nhiều hơn những con chuột bị tiêm kiểm soát. Một hành vi như vậy có thể thấy ở những con vật bị nhiễm bệnh dại như tốt.”
Theo Tiến sĩ Hueffer và nhóm của ông, đây là lần đầu tiên bằng chứng thực nghiệm được trình bày để chỉ ra cách bệnh dại tương tác với các tế bào khác trong hệ thần kinh để gây ra một hành vi thay đổi để xác định các vật chủ nhiễm bệnh.
