전세계적으로 인구의 1/3에 감염되는 것으로 알려진 톡소포자충 (toxoplasma)은 실험쥐를 대상으로 한 실험에서 뇌의 기능을 영구적으로 바꿀 수 있는 능력을 갖는 것으로 알려졌다. 이 연구결과는 학술지인 <PLoS ONE>지에 발표되었다. 톡소포자충은 실험쥐가 고양이에 갖는 내적인 공포를 제거하는 것으로 알려졌다. 이번 새로운 연구를 통해서 이 기생충에 감염된 후 몇 달이 지나서 기생충이 더 이상이 감지되지 않을 때에도 이러한 효과는 지속되는 것으로 나타났다. 이것은 이 미생물이 뇌를 영구적으로 구조적 변화를 가져오게 한다는 가능성을 제기하고 있다.

이 미생물은 단세포 병원체로 대부분의 포유류와 조류에 감염되며 톡소플라스마증 (toxoplasmosis)을 일으키는 것으로 알려지고 있다. 하지만 쥐에 대한 이 질병의 영향은 매우 특이하다. 즉, 대부분은 고양이의 냄새에 도망가지만 이 기생충에 감염된 쥐들은 고양이를 무서워하기 보다는 끌리는 경향이 나타난다. 이것은 기생충이 생명주기를 완결하기 위한 진화의 적응이라고 생각되었다: 톡소포자충은 고양이의 내장 안에서만 성적인 재생산이 가능하기 때문에 이 병원체가 감염된 숙주인 쥐는 분명히 고양이에 먹혀야 했다.

인간에게 있어서 톡소포자충의 감염은 행동의 변화와 정신분열을 일으킨다. 한 연구에 의하면 이 기생충에 감염된 사람에게서는 교통사고의 위험이 늘어난다는 결과를 발견했다 (Flegr, J., Havlicek, J., Kodym, P., Maly, M. & Smahel, Z. 2002). 다른 연구에서는 고양이 냄새에 대해서 행동이 변화했다는 것을 발견했다 (Flegr, J., Lenochova, P., Hodny, Z. & Vondrova, M. 2011). 정신분열을 앓고 있는 사람들은 일반인들보다 이 톡소포자충에 감염될 가능성이 높으며 정신분열증을 치료하기 위한 약물은 이 병원체의 재생산을 부분적으로 억제한다. 정신분열증은 뇌에서 신경전달물질인 도파민 (dopamine)이 과도하게 활성화되어 일어난다고 생각되었다. 이것은 톡소포자충이 행위에 미치는 영향을 설명하려고 했다: 이 기생충은 뇌세포에서 천천히 자라는 현미경 수준의 포자를 통해서 지속적인 감염을 일으켰다. 이 기생충은 이 세포의 도파민 생산을 증가시키며 세포의 기능을 변화시킨다. 대부분 다른 연구자들은 이러한 메커니즘은 포낭의 출현에 의존한다고 주장했다.

톡소포자충에 대한 연구는 일반적으로 북미 2형 계통 (North American Type II strain)을 이용했다. 캘리포니아 주립대학 버클리의 분자생물학자인 웬디 잉그램 (Wendy Ingram)의 연구팀은 두 개의 다른 주요 계통인 1형과 3형을 대상으로 쥐의 행동에 미치는 영향을 조사했다. 이들은 3주 안에 두 가지 계통 중에 한 가지에 감염시켰으며 이 쥐들은 고양이 냄새에 대한 공포가 실종되었다. 그리고 이러한 행동변화는 톡소포자충의 일반적인 특성이었다. 좀 더 놀라운 점은 감염된 후 4개월이 지난 뒤의 상황이다. 연구자들이 일반적으로 사용한 제 1형 계통 병원체 유전자 조작을 거쳐 효과적인 면역반응을 일으키도록 했다. 이를 통해서 이 실험쥐가 감염을 극복하도록 했다. 그리고 네 달이 지난 후에 쥐의 뇌에서는 병원체가 발견되지 않았으며 200개의 기생충 세포만이 남아있는 것으로 나타났다. 잉그램은 “우리는 실제로 제 1형 병원체가 포낭을 형성할 수 없다고 생각되었으며 행동의 변화를 일으킬 수 없다고 예측했다”고 설명했다.
하지만 이것이 중요한 것은 아니다: 이 쥐들은 3주 동안의 경험으로 인해서 고양이 냄새에 큰 영향을 받지 않았다. 버클리의 유전학자인 마이클 아이젠 (Michael Eisen)은 “뇌에서 이것을 감지하는 능력을 잃은 뒤에 우리는 행위에 미치는 영향을 보게 되었다”고 말했다. 이러한 행동변화는 뇌구조의 특정하고 강력한 변화로 인한 것이다. 이것은 포낭의 형성 이전에 발생했으며 그 전으로 되돌아가지 않는다. 이번 발견은 포낭 또는 도파민이 톡소포자충 감염에 의한 행동변화을 일으킨다는 이론에 문제를 제기하고 있다.

실험쥐에서 톡소포자충의 공포제거효과를 공동으로 발견한 영국 런던의 임페리얼 컬리지의 기생충 병리학자인 조안 웹스터 (Joanne Webster)는 톡소포자충이 일으키는 정신분열의 행동변화가 고쳐지면, 포낭을 표적으로 하는 치료는 아무런 효과가 없을 것이다. 하지만 그녀는 실험쥐는 인간의 톡소포자충에 대한 연구를 위한 최상의 모델이 될 수 없다고 주장했다. 그 이유는 이들이 좀 더 심한 증상과 합병증을 경험했기 때문이다. 웹스터는 쥐를 연구에 이용했다. 잉그램의 연구팀은 실험쥐가 행동변화 이면의 메커니즘을 발견하는데 도움이 된 좀 더 나은 유전적 장비이기 때문에 연구에 사용하고 있다. 하지만 그녀는 톡소포자충 감염과 정신분열증 사이의 연관성에 대해서는 다루지 않고 있다. 그녀의 발견은 실제로 그 연관성을 약화시킨다. 그 이유는 도파미 가설에 반대하는 증거를 제시하기 때문이다.

그녀는 톡소포자충 감염은 전세계적으로 일상적으로 발생한다. 하지만 이러한 확산은 지역에 따라 다르다. 반면에 정신분열증 비율은 전세계적으로 1% 정도로 유지되고 있다. 또한 정신분열증을 앓고 있는 사람 사이에서 톡소포자충 감염의 증가된 비율은 이 기생충이 정신분열증을 일으킨다기 보다는 기생충에 감염되어 일어난다.

출처: <네이처> 2013년 9월 20일 (Nature doi:10.1038/nature.2013.13777) , KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 2013-09-24
원문참조:

Ingram, W. M., Goodrich, L. M., Robey. E. A. & Eisen, M. B. PLoS ONE 8, e75246 (2013).
Flegr, J., Havlicek, J., Kodym, P., Maly, M. & Smahel, Z. BMC Infect. Dis. 2, 11 (2002).
Flegr, J., Lenochova, P., Hodny, Z. & Vondrova, M. PLoS Neglect. Trop. Dis. 5, e1389 (2011).
Berdoy, M., Webster, J. P. & Macdonald, D. W. Proc. R. Soc. B 267, 1591?1594 (2000).