一项新研究表明,登革热和寨卡病毒会操纵皮肤细菌,使其哺乳动物宿主的气味对蚊子更具吸引力。这是病毒使用气味手段加速传播的第一个确凿证据。 疾病专家通过一系列实验发现,“蚊子”喜欢吃一小群感染登革热和寨卡病毒的老鼠。这些感染导致动物皮肤上的细菌群落增加一种名为苯乙酮的分子的产生,这反过来又激起了蚊子的兴趣。然而,给这些啮齿动物一种从维生素 A 中提取的化学物质——碰巧也是一种治疗严重痤疮的药物——几天后,这种影响就消失了。 研究小组今天在《细胞》杂志上发表报告称,用这种化合物治疗登革热和寨卡病毒患者可以驱除蚊子,减少这两种疾病的传播。 研究团队“非常高兴发现这一有趣的现象,并提出了一种中断[病毒]生命周期的新策略,从而控制[病毒]自然传播”,中国清华大学微生物学家、该研究成果的合著者龚成在一封电子邮件中写道。“我们的研究可能会提供一些新颖的[概念],为现实世界的公共卫生策略提供参考。” [相关:气候变化可能给人类带来数千种新病毒] 此前的研究报告称,感染疟原虫的人的气味会吸引蚊子。传染病科学家强烈怀疑,某些由昆虫和其他节肢动物传播的病毒也会受到这种气味的吸引。但堪萨斯州立大学病毒学家罗利·克莱姆在一封电子邮件中表示,这是研究人员首次真正发现一种可以引发这种吸引力的分子,他没有参与这项研究。 “这是一门非常优雅和重要的科学。病毒学家越来越意识到,我们不仅需要考虑病毒与宿主之间的直接相互作用,还需要考虑病毒与宿主体内或体表的其他微生物之间的相互作用,”他解释道。“我们人类通常想到的所有生物,无论是动物还是植物,都不是单一的实体,而是生物群落。” 寨卡病毒通过热带和亚热带地区的受感染蚊子传播。它通常只引起轻微症状或没有症状,但怀孕期间感染会导致小头畸形和其他先天性问题。登革热也发生在热带和亚热带气候中,每年约有 1 亿至 4 亿人感染,尽管大多数感染者病情并不严重。 为了了解病毒如何利用气味来促进自身传播,程和他的团队首先证明,当让蚊子在受感染的老鼠和健康的老鼠之间做出选择时,更多的蚊子会试图以患病的老鼠为食。然后,研究人员从老鼠周围的空气中过滤掉被称为挥发物的化学物质,以减弱感染的气味。没有这个提示,老鼠下风处的蚊子追逐健康动物的频率与追逐患病动物的频率一样高。 研究人员接下来分析了挥发物的化学成分,并确定了 20 种化合物在感染登革热和寨卡病毒的小鼠中增加或减少。该团队使用一种称为触角电位图的技术,该技术测量从昆虫触角发送到大脑的电信号,以评估蚊子对不同化学物质的兴趣。他们发现,苯乙酮(一种常见的皮肤细菌副产品,也用作香料和调味剂)在吸血蚊中引发了最强烈的生理反应。 为了进一步验证这一点,程和他的同事们开展了与该化合物有关的附带实验。他们发现,与空的相比,装满苯乙酮的房间更容易吸引蚊子。与没有苯乙酮的相比,蚊子对皮肤上撒有苯乙酮的老鼠和手上涂有苯乙酮的人的兴趣也明显更大。此外,蚊子还渴望吸食手掌上沾有挥发性物质的滤纸的人类志愿者。(非传染性样本是从登革热患者的腋窝中采集的。) 另外,研究人员发现,感染登革热和寨卡病毒的老鼠产生的苯乙酮比未感染的老鼠多 10 倍。人类登革热患者产生的苯乙酮也比健康人多,但具体差异尚未测量。 最后,为了确认气味的来源,研究小组使用酒精喷雾去除感染和未感染小鼠的皮肤微生物群。这导致这些啮齿动物几乎不产生任何苯乙酮。 研究人员写道,虽然感染小鼠皮肤上的几种细菌比健康小鼠多,但四种芽孢杆菌被列为“强力苯乙酮生产者”。当他们将这四种细菌传播到健康小鼠身上时,与使用不产生苯乙酮的细菌治疗的小鼠相比,这些啮齿动物吸引了更多的蚊子。 动物通常通过分泌抗菌蛋白来控制皮肤细菌数量并抵御致病微生物。Cheng 和他的同事发现登革热和寨卡病毒会阻止此类蛋白质的产生。患病小鼠皮毛上一种名为 RELMα 的抗菌蛋白的数量减少,与该蛋白相关的遗传物质也减少。 所有这些都表明,通过抑制 RELMα,病毒会促使芽孢杆菌繁殖并释放出更多的苯乙酮,最终使宿主对饥饿的蚊子更具吸引力。 幸运的是,程和他的团队想到了一种潜在的治疗方法。早期的研究表明,啮齿动物在食用维生素 A 衍生物后会产生更多的 RELMα,并且对皮肤感染的抵抗力更强。该研究小组给受感染的老鼠喂食了一种维生素 A 衍生物异维甲酸,这种物质可以在痤疮药物中找到。经过治疗后,啮齿动物皮肤上的 RELMα 蛋白质明显增多,芽孢杆菌细菌减少。然而,这种变化并没有使它们具有防蚊功能:它们吸引的昆虫数量与健康老鼠相似,但比未经治疗的受感染老鼠少。 [相关:不用杀虫剂的 8 种驱虫方法] 这项研究的主要局限性在于,大部分结果来自小鼠实验,小鼠的皮肤生理学与人类不同,程教授在电子邮件中写道。登革热和寨卡病毒在感染人类时可能会利用不同的、未识别的细菌,因此需要进一步研究这些病毒如何影响人类皮肤微生物群落和苯乙酮的产生。 今年夏天,程教授的团队将研究给登革热患者服用维生素 A 衍生物是否能保护他们免受蚊虫叮咬。他们还计划探索是否可以通过基因编辑创造无法闻到苯乙酮气味的蚊子种群,这样它们就不会直奔病毒感染者。 克莱姆在电子邮件中表示,未来研究的另一个问题是,其他种类的昆虫传播病毒是否使用类似的技巧将其宿主变成蚊子磁铁。 “人们不应该根据这项研究就断定服用维生素 A 会降低蚊子对它们的吸引力,”他补充道。“这只会让感染者在蚊子眼中看起来像正常的未感染者。”换句话说,这种化合物可以防止病人被叮咬,但对健康人来说却没有预防作用。 尽管如此,克莱姆表示,这些发现为限制登革热和寨卡病毒在世界常见地区的传播带来了希望。由于全球近一半的人口面临感染风险,即使是微小的突破也可能产生重大成果。 |
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