新型冠狀病毒爆發引發了一個問題:蝙蝠病毒為何如此致命?

新型冠狀病毒爆發引發了一個問題:蝙蝠病毒為何如此致命?

澳大利亞的黑狐是亨德拉病毒的宿主,可以傳播給馬匹,有時也傳播給人類。

近年來,SARS,MERS,埃博拉病毒,Marburg病毒和一些可能是新近誕生的2019-nCoV病毒起源於蝙蝠,這並非巧合。

加利福尼亞大學伯克利分校的一項新研究發現,蝙蝠對病毒的猛烈免疫反應可以驅使病毒更快地複製,因此,當蝙蝠跳入具有一般免疫系統的哺乳動物(如人類)時,這些病毒會造成致命的破壞。

某些蝙蝠-包括那些已知為人類最初感染源的蝙蝠-已被證明擁有可以永久免疫的免疫系統,以增強對病毒的防禦能力。這些蝙蝠中的病毒感染導致迅速的反應,使病毒脫離了細胞。雖然這可以保護蝙蝠免於感染高病毒量,但可以鼓勵這些病毒在可以進行防禦的宿主內更快地繁殖。

這使得蝙蝠成為快速繁殖和高傳播性病毒的獨特庫。儘管這些蝙蝠可以耐受此類病毒,但是當這些蝙蝠病毒隨後進入缺乏快速反應免疫系統的動物時,這些病毒會很快淹沒它們的新宿主,導致高致死率。

加州大學伯克利分校的米勒研究員,該研究的第一作者卡拉·布魯克說:“有些蝙蝠能夠產生這種強大的抗病毒反應,而且還能使其與抗炎反應相平衡。” “ 如果嘗試同樣的抗病毒策略,我們的免疫系統將產生廣泛的炎症。但是,蝙蝠似乎特別適合避免免疫病理學的威脅。”

研究人員指出,破壞蝙蝠的棲息地似乎會給動物造成壓力,並使它們的唾液,尿液和糞便中釋放出更多的病毒,從而可能感染其他動物。

新型冠狀病毒爆發引發了一個問題:蝙蝠病毒為何如此致命?

埃及果蝠是馬堡病毒的宿主,該病毒可感染猴子並跨入人類,引起致命的出血熱。

布魯克說:“對蝙蝠的環境威脅加劇,可能增加人畜共患病的威脅。”他正在由美國國防高級研究計劃局(DARPA)資助的蝙蝠監測計劃中工作,該計劃目前在馬達加斯加,孟加拉國,加納和澳大利亞進行。“蝙蝠一號健康”項目探索蝙蝠棲息地的喪失與蝙蝠病毒向其他動物和人類的擴散之間的聯繫。

疾病生態學家,加州大學伯克利分校整合生物學教授麥克·布茨(Mike Boots)說:“最重要的是,在宿主病毒方面,蝙蝠可能是特殊的。” “這些病毒很多都是來自蝙蝠,這並不是隨機的。蝙蝠與我們之間的聯繫甚至不那麼緊密,因此我們不希望它們攜帶許多人類病毒。但是這項工作證明了蝙蝠的免疫系統如何驅動這種毒力。克服了這一點。”

Brook,Boots及其同事的這項新研究已於本月發表在eLife雜誌上。

Boots和加州大學伯克利分校的同事Wayne Getz是上週在《 EcoHealth》雜誌上發表論文的23位中美合著者之一,該論文主張致力於疾病生態學和新發感染的中美科學家之間更好的合作。

劇烈飛行會延長使用壽命,甚至可能導致病毒耐受

作為唯一的飛行哺乳動物,蝙蝠將飛行中的新陳代謝速率提高到運行時大小相似的齧齒動物達到的水平的兩倍。

通常,由於主要是自由基的反應性分子的積累,劇烈的體育活動和高代謝率導致更高的組織損傷。但是為了飛行,蝙蝠似乎已經開發出生理機制來有效清除這些破壞性分子。

這具有有效清除任何原因的炎症所產生的破壞性分子的副作用,這可以解釋蝙蝠獨特的長壽命。與具有較慢心跳和較慢新陳代謝的較大動物相比,具有較快心率和新陳代謝的較小動物的壽命通常較短,這大概是因為較高的新陳代謝導致更具破壞性的自由基。但是蝙蝠的獨特之處在於其壽命比同等大小的其他哺乳動物更長:某些蝙蝠可以活40年,而同等大小的齧齒動物則可以活2年。

快速減輕炎症也可能帶來另一個好處:減輕與抗病毒免疫反應有關的炎症。許多蝙蝠免疫系統的一個關鍵技巧就是觸發一種稱為干擾素-α的信號分子的觸發式釋放,該信號分子告訴其他細胞在病毒入侵之前先“操縱戰場”。

布魯克很好奇蝙蝠的快速免疫反應如何影響它們攜帶的病毒的進化,因此她對兩隻蝙蝠(作為一隻猴子)的培養細胞進行了實驗。一種蝙蝠,即埃及果蝠,它是馬爾堡病毒的天然宿主,在轉錄其干擾素-α基因以使體內充滿干擾素之前,需要直接進行病毒攻擊。該技術比澳大利亞黑蠅狐的速度稍慢,後者是亨德拉病毒的儲存庫,它可以與轉錄的α-干擾素RNA對抗病毒感染,並準備轉變為蛋白質。非洲綠猴細胞系完全不產生干擾素。

當受到模仿埃博拉病毒和馬爾堡病毒的攻擊時,這些細胞系的不同反應引人注目。儘管綠猴細胞系迅速被病毒所淹沒並殺死,但由於干擾素的早期預警,部分輪狀蝙蝠細胞成功地使自己擺脫了病毒感染。

在澳大利亞黑狐狸細胞中,免疫反應更為成功,病毒感染的速度大大超過了輪盤狀細胞系。此外,這些蝙蝠干擾素的反應似乎可以使感染持續更長時間。

“想想單層細胞上的病毒,就像是在森林中燃燒的大火。一些社區(細胞)配有應急毯,大火在沖刷時沒有傷害到它們,但是最終,您仍然在煤中悶燒煤。系統—仍然有一些病毒細胞,”布魯克說。倖存的細胞群落可以繁殖,為該病毒提供新的靶標,並形成在蝙蝠的整個生命週期中持續存在的陰燃性感染。

Brook和Boots創建了蝙蝠免疫系統的簡單模型,以便在計算機中重新創建實驗。

布魯克說:“這表明擁有真正強大的干擾素系統將有助於這些病毒在宿主體內持久存在。” “當您具有更高的免疫反應時,就可以保護這些細胞免受感染,因此該病毒實際上可以提高其複製速度,而不會損害其宿主。但是當它溢出到人體內時,我們不會具有相同類型的抗病毒機制,我們可能會經歷很多病理。”

研究人員指出,許多蝙蝠病毒是通過動物媒介傳播給人類的。SARS通過亞洲棕櫚樹靈貓被人類發現。通過駱駝進行MERS;通過大猩猩和黑猩猩的埃博拉病毒;尼帕豬 亨德拉(Hendra)通過騎馬,馬爾堡通過非洲綠猴。儘管如此,這些病毒在最終進入人類後仍然仍然具有極強的毒性和致命性。

Brook和Boots正在設計蝙蝠內疾病發展的更正式模型,以更好地瞭解病毒向其他動物和人類的溢出。

布魯克說:“瞭解感染的軌跡,以便能夠預測出現,傳播和傳播,這一點非常重要。”


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