为什么这么多致命的病毒爆发起源于蝙蝠?

疾病 2个月前 (02-15) 83次浏览
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埃博拉病毒、马尔堡病毒、非典病毒、中东呼吸综合征以及现在的新型冠状病毒Covid-19,都有一个共同点——它们都被认为起源于蝙蝠。一项由加州大学伯克利分校的科学家领导的新研究表明,哺乳动物独特而激烈的免疫系统促使病毒繁殖,当病毒传播到其他动物或人类身上时,它们可能会致命。

从20世纪下半叶出现的可怕的出血热,到最近出现的新型冠状病毒,蝙蝠似乎是许多有关病毒爆发的天然宿主。从物种数量的角度来看,蝙蝠是比其他哺乳动物更危险的病毒来源,这并不奇怪。

世界上有1400多种蝙蝠,几乎遍布世界的每个角落,占哺乳动物种类的20%。蝙蝠几乎没有天敌,相对于它们的体型而言,它们的寿命非常长。一些蝙蝠被发现可以活到40岁。

然而,蝙蝠在数量和数量上都不及啮齿类动物。和当然老鼠传播的疾病,他们通常不知道孵化全新的病毒(老鼠可能一直被指责为鼠疫在中世纪的欧洲,但研究表明,臭名昭著的流行的真正原因是寄生虫如跳蚤和蜱虫)。

为什么这么多致命的病毒爆发起源于蝙蝠?

为什么蝙蝠携带这么多病毒还没事?

那么,到底是什么原因使得蝙蝠能够在不生病的情况下携带如此致命的病毒呢?

加州大学伯克利分校的疾病生态学家、这项新研究的合著者迈克·博茨(Mike Boots)说:“归根结底,蝙蝠在携带病毒方面可能很特别。”“很多病毒来自蝙蝠,这不是随机的。蝙蝠与我们的亲缘关系并不密切,所以我们不会指望它们会携带很多人类病毒。但这项研究证明了蝙蝠的免疫系统是如何驱动毒性克服这一问题的。”

为了有效地进化和传播,病毒不能太快杀死它的宿主。病毒复制和感染宿主的速度越快,宿主死亡的速度就越快,因此最有效的病毒是那些无法维持这种不稳定平衡的病毒。

为了了解病毒在不同哺乳动物免疫系统中是如何进化的,这项新研究将两种不同的蝙蝠细胞系暴露于一种出血热病毒中。一个来自非洲绿猴的细胞系也作为对照暴露出来。

蝙蝠和猴子的免疫反应差异显著。猴子的细胞系很快就被复制病毒击垮了,但两个蝙蝠模型显示出了迅速的保护性免疫反应。

澳大利亚黑狐细胞系对这种病毒表现出最有效的免疫反应,迅速产生一种叫做干扰素的分子。这些免疫信号分子在受到外来物质攻击时被细胞释放出来。它们向其他细胞发出信号以增强抗病毒防御,并主动阻断病毒复制。

研究人员观察到的是蝙蝠细胞系中病毒复制的明显放缓。然而,这些特殊的蝙蝠干扰素反应也让病毒感染在哺乳动物中持续了很长一段时间。

想想细胞单层上的病毒,就像森林里燃烧的火焰。一些社区——细胞——有应急毛毯,火在不伤害它们的情况下冲过,但在一天结束时,系统中仍然有闷烧的煤——仍然有一些病毒细胞,”这项新研究的第一作者Cara Brook解释说。

这意味着病毒可以在不杀死宿主的情况下增加在蝙蝠体内的复制率,从而从本质上增强其毒性,达到对其他生物具有极大破坏性的程度。

布鲁克说:“这表明,拥有一个真正强大的干扰素系统将有助于这些病毒在宿主体内存活。”“当你有更高的免疫反应时,你就会得到这些免受感染的细胞,所以病毒实际上可以提高其复制速度,而不会对宿主造成损害。但当病毒扩散到人类身上时,我们就没有这种抗病毒机制了,我们可能会经历很多病理过程。”

但是为什么蝙蝠有如此强大的免疫系统呢?

任何哺乳动物激烈的身体活动都会导致自由基的释放。生物体需要有效地清除这些有害分子,而免疫系统在这一过程中起着主要作用。

蝙蝠是世界上唯一会飞的哺乳动物,它进化出了一套非常高效的免疫系统,以应对飞行所需的高代谢率所造成的急性炎症损伤。一般来说,在哺乳动物中,新陈代谢快和心率快的寿命较短,而新陈代谢慢和心率慢的寿命较长。与蝙蝠大小相当的啮齿动物大多能活到两岁。另一方面,尽管蝙蝠的新陈代谢率是老鼠的两倍,但它们却能活30到40年。

据推测,蝙蝠这种快速抑制炎症的能力的增强,使哺乳动物能够精力充沛地飞翔。支持这种快速抗炎反应的关键过程之一是干扰素的快速释放。布鲁克指出,在蝙蝠身上观察到的这种增强的免疫反应,如果在人体内复制,将是有害的。

布鲁克说:“一些蝙蝠能够产生这种强有力的抗病毒反应,但也能与抗炎症反应相平衡。”“如果尝试同样的抗病毒策略,我们的免疫系统会产生广泛的炎症。但蝙蝠似乎特别适合于避免免疫病理的威胁。”

虽然这并不能解释病毒是如何频繁地从动物身上转移到人类身上的,但这项研究确实提供了令人信服的洞见,让我们了解蝙蝠是如何以及为什么会孵化出这些毒性极强的病毒。


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