为什么蝙蝠身上的病毒如此致命(具备传染性)?

疾病 2个月前 (02-15) 102次浏览
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为什么蝙蝠身上的病毒如此致命(或者说有传染性)?对培养的蝙蝠细胞的研究表明,它们不断产生对病毒的强烈免疫反应,可以使病毒具有更高的毒力。研究人员在计算机上对蝙蝠的免疫系统进行建模,结果表明,当蝙蝠细胞在感染后迅速释放干扰素时,其他细胞会迅速将自身隔离。这驱使病毒更快地繁殖。当这些病毒感染具有更强免疫力的动物(如人类)时,毒力和传染性的增强将给他们造成严重破坏。

为什么蝙蝠身上的病毒如此致命(具备传染性)?

蝙蝠和病毒的不解之缘

近年来发生的最严重的病毒性疾病爆发-SARS,MERS,埃博拉病毒,马尔堡病毒以及可能新近出现的2019-nCoV病毒-起源于蝙蝠,这并非巧合。

加利福尼亚大学伯克利分校的一项新研究发现,蝙蝠对病毒的猛烈免疫反应可以驱使病毒更快地复制,因此,当蝙蝠跳入具有一般免疫系统的哺乳动物(如人类)时,这些病毒会造成致命的破坏。

一些蝙蝠-包括那些被认为是人类最初感染源的蝙蝠-已被证明具有永久免疫的免疫系统,可以增强对病毒的防御能力。这些蝙蝠中的病毒感染导致迅速的反应,使病毒脱离了细胞。尽管这可以保护蝙蝠免于感染高病毒量,但可以鼓励这些病毒在可以进行防御的宿主内更快地繁殖。

这使得蝙蝠成为快速繁殖和高传播性病毒的独特库。尽管蝙蝠可以忍受此类病毒,但是当这些蝙蝠病毒移入缺乏快速反应免疫系统的动物时,这些病毒会很快淹没它们的新宿主,导致高死亡率。

加州大学伯克利分校的博士后米勒研究员,该研究的第一作者卡拉·布鲁克说:“有些蝙蝠能够产生这种强大的抗病毒反应,而且还能使其与抗炎反应相平衡。” “如果尝试同样的抗病毒策略,我们的免疫系统将产生广泛的炎症。但是,蝙蝠似乎特别适合避免免疫病理学的威胁。”

研究人员指出,破坏蝙蝠的栖息地似乎会给动物造成压力,并使它们的唾液,尿液和粪便中释放出更多的病毒,从而可能感染其他动物。

布鲁克说:“对蝙蝠的环境威胁加剧,可能增加人畜共患病的威胁。”他正在由美国国防高级研究计划局(DARPA)资助的蝙蝠监测计划中工作,该计划目前在马达加斯加,孟加拉国,加纳和澳大利亚进行。“蝙蝠一号健康”项目探索蝙蝠栖息地的丧失与蝙蝠病毒向其他动物和人类的扩散之间的联系。

疾病生态学家,加州大学伯克利分校整合生物学教授麦克·布茨说:“最重要的是,蝙蝠在携带病毒方面可能是特殊的。” “很多病毒都是来自蝙蝠,这并非是随机的。蝙蝠与我们之间的联系甚至不那么紧密,因此我们不希望它们携带许多人类病毒。但是这项工作证明了蝙蝠的免疫系统如何驱动这种毒力。克服了这一点。”

Brook,Boots及其同事的这项新研究已于本月发表在eLife杂志上。

Boots和加州大学伯克利分校的同事Wayne Getz是上周在《 EcoHealth》杂志上发表的论文的23位中美合著者之一,该论文主张致力于疾病生态学和新发感染的中美科学家之间更好的合作。

猛烈飞行会延长使用寿命——甚至可能导致病毒耐受

作为唯一的飞行哺乳动物,蝙蝠将飞行中的新陈代谢速率提高到运行时大小相似的啮齿动物达到的水平的两倍。

通常,由于主要是自由基的反应性分子的积累,剧烈的体育活动和高代谢率导致更高的组织损伤。但是为了飞行,蝙蝠似乎已经开发出生理机制来有效清除这些破坏性分子。

这具有有效清除任何原因的炎症所产生的破坏性分子的副作用,这可以解释蝙蝠独特的长寿命。与具有较慢心跳和较慢新陈代谢的较大动物相比,具有较快心率和新陈代谢的较小动物的寿命通常较短,这大概是因为较高的新陈代谢会导致更具破坏性的自由基。但是蝙蝠的独特之处在于其寿命比同等大小的其他哺乳动物更长:某些蝙蝠可以活40年,而同等大小的啮齿动物则可以活2年。

快速减轻炎症也可能带来另一个好处:减轻与抗病毒免疫反应有关的炎症。许多蝙蝠免疫系统的一个关键技巧是触发一种称为干扰素-α的信号分子的触发式释放,该信号分子告诉其他细胞在病毒入侵之前“操纵战场”。

布鲁克很好奇蝙蝠的快速免疫反应如何影响它们携带的病毒的进化,因此她对两只蝙蝠(作为一只猴子)的培养细胞进行了实验。一种蝙蝠,即埃及果蝠(Rousettus aegyptiacus),它是马尔堡病毒的天然宿主,在转录其干扰素-α基因以使体内充满干扰素之前,需要直接进行病毒攻击。该技术比澳大利亚黑蝇狐(Pteropus alecto)的速度稍慢,后者是亨德拉病毒的储存库,它可以与转录并准备转变为蛋白质的干扰素-αRNA对抗病毒感染。非洲绿猴(Vero)细胞系完全不产生干扰素。

当受到模仿埃博拉病毒和马尔堡病毒的攻击时,这些细胞系的不同反应引人注目。尽管绿猴细胞系迅速被病毒所淹没并杀死,但由于干扰素的早期预警,部分轮状蝙蝠细胞成功地使自己摆脱了病毒感染。

在澳大利亚黑狐狸细胞中,免疫反应更为成功,病毒感染的速度大大超过了轮盘状细胞系。此外,这些蝙蝠干扰素的反应似乎可以使感染持续更长时间。

“想想单层细胞上的病毒,就像是在森林中燃烧的大火。一些社区-细胞-铺有应急毯,火在不损害它们的情况下被冲走,但最终,您仍然冒着煤烧在系统中-仍然有一些病毒细胞,”布鲁克说。幸存的细胞群落可以繁殖,为病毒提供新的靶标,并在蝙蝠的整个生命周期中持续存在着一种阴燃的感染。

Brook和Boots创建了蝙蝠免疫系统的简单模型,以便在计算机中重新创建实验。

布鲁克说:“这表明拥有真正强大的干扰素系统将有助于这些病毒在宿主体内持久存在。” “当您具有更高的免疫反应时,就可以保护这些细胞免受感染,因此该病毒实际上可以提高其复制速度,而不会损害其宿主。但是当它溢出到人体内时,我们不会具有相同类型的抗病毒机制,我们可能会经历很多病理。”

研究人员指出,许多蝙蝠病毒是通过动物媒介传播给人类的。SARS通过亚洲棕榈树灵猫被人类发现。通过骆驼进行MERS;通过大猩猩和黑猩猩的埃博拉病毒;尼帕猪 亨德拉(Hendra)通过骑马,马尔堡(Marburg)通过非洲绿猴。尽管如此,这些病毒在最终进入人类后仍然仍然具有极强的毒性和致命性。

Brook和Boots正在设计蝙蝠内疾病发展的更正式模型,以更好地了解病毒向其他动物和人类的溢出。

布鲁克说:“了解感染的轨迹,以便能够预测出现,传播和传播,这一点非常重要。”


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