2020年
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新发现:为什么源自蝙蝠的病毒如此致命?
发布时间:2020-2-12

    近年来,无论是SARS还是MERS,是埃博拉病毒还是马尔堡病毒,亦或是正在肆虐的新冠病毒2019-nCoV,都非常“巧”地源自于蝙蝠。但是,这并不是随机的巧合事件。

    在《蝙蝠十问》一文中,我们介绍了十个与蝙蝠相关的问题。就在上周,加州大学伯克利分校的一个研究团队在eLife上发表了一篇新的论文,报告了他们对蝙蝠与致命病毒的共存问题所作出的新发现:他们发现一些蝙蝠的免疫系统可以产生一种可以提前发出预警的信号分子,从而将病毒隔离在细胞之外。

    有研究表明,有的蝙蝠具有一种能持续对病毒进行防御的免疫系统,这其中也包括一些已知能成为感染人类的源头的蝙蝠在内。在这些蝙蝠体内,病毒感染会引发免疫系统作出迅速反应,将病毒隔离在细胞之外。这一过程在保护蝙蝠免受大量病毒感染的同时,也促使了病毒在防御系统在到位之前,在宿主体内更快地繁殖

    这种特点使得蝙蝠成为了那些繁殖迅速、传播性高的病毒的最佳宿主。然而,蝙蝠可以对这些病毒具有耐受性,但当这些蝙蝠病毒进入缺乏快速反应的免疫系统的其他动物体内时,病毒就会迅速击垮它们的新宿主,导致高的致死率。

    抗病毒免疫反应会导致机体产生如炎症一类的反应机制,而在哺乳动物中,这些炎症本身就是一种伤害。研究的第一作者Cara Brook介绍说:“有的蝙蝠可以产生这种强烈的抗病毒反应,但又能在它与抗炎症反应之间保持一种平衡。但如果人类也采用同样的抗病毒策略,那我们的免疫系统将会广泛产生炎症。”

    作为唯一会飞的哺乳动物,蝙蝠在飞行中的新陈代谢率是同等体型的啮齿类动物在奔跑时的两倍。通常情况下,剧烈的运动和过高的代谢率会带来活性分子(主要是自由基)在体内的累积,从而导致较高的组织损伤。更快的新陈代谢可能会产生更具破坏性的自由基。但是,具有飞行能力的蝙蝠似乎进化出一种可以有效地清除这些有害分子的生理机制,削弱了高代谢率所会带来的伤害。

    不仅如此,研究人员认为这种清除机制或许是可以使蝙蝠有效地清除任何炎症所产生的有害分子,从而在某种程度上解释了蝙蝠的长寿特征——与同体型的其他哺乳动物相比,蝙蝠的寿命要长得多,有的蝙蝠甚至可以活40多年,而同样体型的啮齿动物则只能活两年左右。

    许多蝙蝠的免疫系统都具有一项关键的技能,那就是可以一触即发地释放一种名为干扰素-α的信号分子,这种分子会在病毒入侵前告诉其他细胞“做好战斗准备”

    那么,蝙蝠的快速免疫反应是如何影响它们病毒的演化呢?在实验中,Brook采用了取自于两种蝙蝠和一只猴子(对照组)的细胞。其中一种蝙蝠是埃及果蝠(Rousettus aegyptiacus),是马尔堡病毒的天然宿主,在转录干扰素α基因之前,需要先受到病毒的直接攻击,以使得体内充斥着干扰素。这个过程的速度稍慢于澳大利亚的大蝙蝠狐(Pteropus alecto),这是亨德拉病毒的天然宿主,这种蝙蝠会首先利用转录的干扰素α RNA来对抗病毒感染。而对照组中的非洲绿猴的细胞系则完全不产生干扰素。

    当实验中的细胞系受到模拟的埃博拉病毒和马尔堡病毒的攻击时,它们的反应非常不同。在干扰素的提前预警下,部分蝙蝠细胞系成功地将自己与病毒隔离了开来;但绿猴的细胞系很快就被病毒击垮并杀死。在澳大利亚大蝙蝠狐蝠细胞系中,免疫反应表现得更为成功,病毒感染的速度大大慢于埃及果蝠细胞系。Brook解释说:“将一层单层细胞上的病毒想象成在森林里燃烧的火焰。一些区域(细胞)具有急救毯,火会在不伤害它们的情况下直冲而过,但到了最后,整个系统中仍会留有一些阴燃而成的煤——也就是还是会有病毒细胞留下。”留存下来的细胞群可以继续繁殖,为病毒提供新的攻击目标,并在蝙蝠的整个生命周期中形成潜伏性感染。

    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。当免疫反应更高时,就可以拥有这样的免受感染的细胞。所以这些病毒可以在不对宿主造成伤害的情况下,提高自身的复制速度。但当病毒扩散到没有这种抗病毒机制的人类身上时,人类就会经历很多病理过程。

    研究人员指出,对蝙蝠栖息地的破坏似乎会给它们带来压力,使它们在唾液、尿液和粪便中释放出更多的病毒,从而感染其他动物。换句话说,随着蝙蝠面临的环境压力的加剧,人类所面临人畜共患病的威胁也会增强。

    现在,他们正在设计一个更加正式的蝙蝠疾病演化模型,以便更好地了解病毒在其他动物和人类身上的蔓延。他们相信,了解感染的发展轨迹对于预测感染的出现和传播来说是非常重要的。

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