清華大學團隊揭秘蚊媒病毒快速傳播原因——蚊子更愛叮哪些人

新華網 發佈 2022-07-06T00:05:59.107828+00:00

記者從清華大學獲悉,在一項剛剛發表在《細胞》的研究中,該校醫學院程功教授團隊揭示了蚊媒病毒的狡猾之處:蚊子並不隨機叮咬宿主,人體氣味是調控蚊蟲行為的關鍵因素。

瘙癢、腫包,不少人的夏日記憶里,蚊子是一種討厭的存在。除此之外,蚊子給人們帶來的還有多種可怕的蚊媒傳染病。2018年,世界衛生組織公布的8種急需關注的傳染病中,就囊括了寨卡熱和裂谷熱兩種烈性蚊媒病毒性傳染病。

在茫茫人海中,究竟什麼樣的人最吸引蚊子?

記者從清華大學獲悉,在一項剛剛發表在《細胞》的研究中,該校醫學院程功教授團隊揭示了蚊媒病毒的狡猾之處:蚊子並不隨機叮咬宿主,人體氣味是調控蚊蟲行為的關鍵因素。

「蚊蟲的嗅覺神經系統可感知一種來源於感染者的特徵性氣味分子,高效率定位感染者,隨後叮咬並取食帶有病毒的血液,導致病毒在『宿主—蚊蟲』之間高效傳播。」程功表示,人體氣味的主要來源是皮膚微生物,通過調控皮膚微生物,重塑感染者的氣味,可影響蚊蟲的嗅覺感知。相關評價認為,這項發現為阻斷蚊媒病毒在自然界中的快速傳播流行提供了全新策略。

為什麼這些人更受蚊子青睞?

相關數據顯示,自然界的蚊媒病毒有數百種之多,可由蚊蟲攜帶並傳播給人類及動物宿主,引起病毒性腦炎、腦膜炎及出血熱等嚴重疾病。近20年來,以登革病毒、寨卡病毒、基孔肯亞病毒、西尼羅病毒為代表的新發及再發蚊媒病毒在全世界流行,每年可導致數十億人感染、數十萬人死亡。

但遺憾的是,到目前為止,多數烈性蚊媒病毒均無有效疫苗和針對性治療藥物,科學界亟須深入研究蚊媒病毒在自然界中流行傳播的基本原理,並研發新型防控策略阻斷病毒在世界範圍內的大規模傳播。

「蚊媒病毒在宿主與蚊蟲之間傳播循環。在病毒傳播循環中,蚊蟲需要尋找、定位並叮咬感染的人或動物,取食帶有病毒的血液。隨後,蚊蟲才能具備攜帶並快速傳播病毒的能力。如果蚊蟲叮咬非感染者,則不會有效獲取病毒感染,病毒的傳播循環則被中斷。」程功表示。

蚊子是怎麼盯上病毒感染者的?為什麼這些人在蚊子看來更加「美味」?長久以來,科學家致力於揭開這個謎團,找到簡便有效的方法遏制病毒快速傳播。

在程功團隊的這項研究中,研究人員建立了兩套經典的行為學裝置(三籠嗅覺測定裝置、雙臂嗅覺測定裝置),發現登革病毒和寨卡病毒感染的小鼠明顯更加吸引埃及伊蚊及白紋伊蚊。隨後,研究者對病毒感染小鼠的體溫、二氧化碳釋放及揮發性氣味進行分析,發現宿主氣味的改變是導致感染宿主吸引蚊蟲的決定性因素。進一步研究結果顯示,小鼠在蚊媒病毒感染後,可大量釋放一種揮發性小分子——苯乙酮,苯乙酮可有效激活蚊蟲的嗅覺神經系統,增強蚊蟲對感染小鼠的行為趨向。

研究人員進一步收集了登革熱患者及健康志願者的氣味,發現登革熱患者的氣味對埃及伊蚊表現出更強的吸引力。並且,登革熱患者的氣味中,苯乙酮含量也顯著高於健康志願者。研究人員將不同濃度的苯乙酮塗抹於人體手臂進行蚊蟲行為學驗證,發現增加人體氣味中的苯乙酮含量可顯著吸引蚊蟲。

以上試驗說明,登革熱患者由於釋放大量苯乙酮改變自身氣味,大幅提高了對蚊蟲的吸引力,吸引蚊蟲叮咬,加速病毒傳播。

吸引蚊蟲的「香味」如何產生?

既然苯乙酮是吸引蚊蟲叮咬的「罪魁禍首」,那麼,這種吸引蚊蟲的「香味」又是如何產生的?

研究人員發現,人體或動物釋放的苯乙酮主要來源於體表的皮膚共生微生物,它是一種典型的細菌代謝產物。在去除皮膚共生微生物後,感染小鼠就會失去對蚊蟲更強的吸引作用。

進一步研究顯示,登革病毒及寨卡病毒感染可導致宿主皮膚表面芽孢桿菌屬細菌的豐度明顯上升,而皮膚芽孢桿菌具有代謝產生大量苯乙酮的能力。

至此,研究人員揭示了蚊媒病毒感染者吸引蚊蟲叮咬的原因:病毒感染提高了人體皮膚中特定細菌的比例,顯著提高了感染者的苯乙酮釋放能力,從而明顯提高了蚊蟲對感染宿主的行為趨向。

隨後,研究者對病毒感染小鼠及非感染小鼠的皮膚組織進行轉錄組測序分析。結果顯示,登革病毒和寨卡病毒感染可通過抑制宿主皮膚中抵抗素樣分子或抵抗素等特定免疫分子的表達,使得原本被抑制的皮膚芽孢桿菌過量增殖,導致感染宿主的苯乙酮釋放量升高。

隨後,研究者向登革病毒及寨卡病毒感染小鼠體內飼餵一種維生素A衍生物異維甲酸,這是一種臨床廣泛使用的皮膚病治療藥物。結果顯示,上述操作可有效恢復感染小鼠皮膚中特定免疫分子的表達,通過抑制感染宿主皮膚中芽孢桿菌的增殖,抑制感染宿主釋放苯乙酮。因此,在感染宿主口服異維甲酸後,蚊蟲無法通過宿主的苯乙酮來定位和發現感染宿主,從而阻斷病毒的傳播循環。

如何阻斷蚊媒病毒的快速傳播

根據以上發現,研究者提出了一種新的蚊媒病毒防治思路:可以通過調控人體氣味,阻斷蚊媒病毒的快速傳播。

由於在蚊媒病毒傳染病流行初期,感染者在人群中的比例僅有千分之一、甚至更低,因而研究團隊推測在感染者口服維生素A類藥物後,蚊蟲無法通過苯乙酮的氣味來區分感染者與非感染者,這樣可以大大降低蚊蟲取食感染者血液並感染的概率,使蚊媒病毒在自然界中無法高效建立「宿主—蚊」的傳播循環過程。

據此,研究團隊提出一種防治蚊媒病毒傳染病的新策略:在登革熱及寨卡熱等蚊媒病毒傳染病流行的疫區,可對感染者廣泛補充維生素A或相關藥物,重塑感染者皮膚微生物揮發的氣味,大幅降低蚊媒病毒傳播循環效率,有效防止蚊蟲攜帶並傳播病毒。基於以上發現,可對特定感染人群補充維生素A或相關藥物,避免蚊媒病毒傳染病的大規模傳播流行。

據悉,目前,程功團隊已經在馬來西亞完成了感染者和非感染者皮膚微生物變化的研究,即將進行異維甲酸的臨床試驗。未來有望將其研究成果推廣應用。(記者 鄧暉 本報通訊員 張虹)

來源:光明日報

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