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蝙蝠强大的免疫系统促进病毒进化,使它们对人类更加致命 精选

已有 2865 次阅读 2020-2-11 17:07 |个人分类:小柯生命|系统分类:论文交流

近年来,一些最严重的病毒性疾病——SARS、MERS、埃博拉、马尔堡病,以及新出现的新冠肺炎——都起源于蝙蝠,这并非巧合。

2020年2月3日,美国加州大学伯克利分校Cara E Brook课题组《eLife》上发表了一项新研究,题为:“Accelerated viral dynamics in bat cell lines, with implications for zoonotic emergence”。


他们发现,蝙蝠对病毒的强烈免疫反应可能会促使病毒更快地复制,因此当传播到免疫系统正常的哺乳动物(比如人类)身上时,病毒就会造成致命的破坏。


一些蝙蝠——包括那些被认为是人类感染源的蝙蝠,它们的免疫系统永远准备着防御病毒,并迅速反应将病毒隔离在细胞外。


虽然这可能会保护蝙蝠不受高病毒载量的感染,但它会促使这些病毒在宿主体内更快地繁殖。


这使得蝙蝠成为快速繁殖和高度传播病毒的独特宿主。


虽然蝙蝠可以耐受这些病毒,但当病毒进入缺乏快速反应免疫系统的动物体内时,病毒会迅速击垮它们的新宿主,导致高致死率。


这项研究的通讯作者、加州大学伯克利分校的博士后研究员Cara Brook说:“一些蝙蝠能够产生这种强大的抗病毒反应,但同时也平衡了抗炎症反应。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。


研究人员指出,破坏蝙蝠的栖息地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。


加州大学伯克利分校疾病生态学家Mike Boots说:“归根结底,蝙蝠在‘储存’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,所以它们不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。”


作为唯一会飞的哺乳动物,蝙蝠会在飞行中提高它们的代谢率,使之达到与奔跑中体型相似的啮齿动物的两倍。


研究人员表示,通常,剧烈的体力活动和高代谢率会导致较高的组织损伤,这是由于活性分子(主要是自由基)的积累。


但为了能够飞行,蝙蝠似乎已经进化出一种生理机制有效地清除这些有害分子。


这样做的另一个好处是可以有效地清除炎症产生的有害分子,这或许是蝙蝠长寿的原因。有些蝙蝠可以活40年,而同样大小的啮齿动物可以活2年。


这种对炎症的快速抑制可能还有另一个好处:抑制抗病毒免疫反应相关的炎症。


许多蝙蝠免疫系统的一个关键技巧是一触即发地释放一种叫做干扰素的信号分子(干扰素α),它告诉其他细胞在病毒入侵前“做好战斗准备”。


Brook和Boots创建了一个简单的蝙蝠免疫系统模型,在电脑上对他们的实验进行建模。


研究人员注意到,许多蝙蝠病毒通过动物媒介传染给人类。SARS冠状病毒通过亚洲果子狸传染给人类,MERS病毒通过骆驼,埃博拉病毒通过大猩猩和黑猩猩,尼帕病毒通过猪,亨德拉病毒通过马,马尔堡病毒通过非洲绿猴。


尽管如此,这些病毒在最后进入人体时仍然具有极高的毒性和致命性。


研究人员正在设计一个更正式的蝙蝠疾病进化模型,以便更好地了解病毒对其他动物和人类的传播。“为了能够预测感染的出现和传播,了解感染的进化轨迹是非常重要的。”Brook说。

作者:

Cara E Brook, Mike Boots, Kartik Chandran, Andrew P Dobson, Christian Drosten, Andrea L Graham, Bryan T Grenfell, Marcel A Müller, Melinda Ng, Lin-Fa Wang, Anieke van Leeuwen

相关论文信息:

http://dx.doi.org/10.7554/eLife.48401





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