上海科學家找到了一種神奇的腸道共生菌 從源頭阻斷瘧疾傳播有了新武器
2021年05月07日18:37

原標題:上海科學家找到了一種神奇的腸道共生菌 從源頭阻斷瘧疾傳播有了新武器

來源/東方IC

新民晚報訊(記者 郜陽)天漸漸熱起來,又到了談蚊色變的時節了。蚊子不僅惹人厭,根據比爾及梅琳達·蓋茨基金會的估算,這小東西每年會導致超過70萬人死亡。中國科學院分子植物科學卓越創新中心王四寶研究團隊從我國主要瘧疾媒介中華按蚊腸道內發現了具有天然抗瘧活性的共生細菌—解脲沙雷氏菌菌株Su_YN1,並深入揭示了該共生菌通過分泌抗瘧蛋白脂肪酶AmLip殺滅瘧原蟲的分子機製。

相關成果於北京時間5月6日發表於《自然·微生物》上。這項研究不僅為人們理解按蚊腸道菌抗瘧機製提供了新的見解,也為從源頭阻斷瘧疾傳播提供了新武器。

滅蚊得有新策略

瘧疾是一種由瘧原蟲感染引發的寄生蟲病,與愛滋病、結核病一併被世界衛生組織列為全球三大公共衛生問題。瘧疾通過雌性按蚊叮咬吸血在人際間傳播,主要流行於非洲、美洲、亞洲的熱帶和亞熱帶地區,全球約一半人口面臨罹患瘧疾的風險。

我國曾經是瘧疾流行最嚴重的國家之一,上世紀40年代,我國每年約有3000萬瘧疾病例,並造成30萬人死亡。人類與瘧疾曆經長達幾個世紀的鬥爭,可是全球瘧疾發病率和致死率仍居高不下。隨著全球化和人員往來的頻繁,近年來我國每年有3000多例境外輸入性瘧疾病例,並呈上升趨勢,輸入瘧疾再傳播的風險仍然持續存在。

控製源頭、切斷傳播途徑,是傳染病防控的治本之策。人類最初應對蚊子的武器是如今早已臭名昭著的殺蟲劑DDT。DDT從上世紀40年代開始被廣泛使用,並且取得了顯著的成效。不過隨著人們逐漸認識到使用DDT只是飲鴆止渴,這種化合物在上世紀70年代退出了曆史舞台。在如今瘧原蟲對青蒿素在內的所有一線抗瘧藥均已產生耐藥性的情況下,從源頭控製媒介蚊蟲數量,阻斷和預防瘧疾傳播,顯得尤為重要。

王四寶介紹,蚊蟲是大自然食物鏈中的重要組成部分,徹底消滅蚊子來根除瘧疾既不現實也對生態無益。“抑製蚊子體內的瘧原蟲或使蚊子對瘧原蟲產生抵抗力,被認為是阻斷瘧疾傳播的一種新策略。”他說。瘧原蟲通過蚊蟲叮咬吸取瘧疾患者的血液時進入蚊子腸道,絕大多數瘧原蟲在按蚊中腸腸腔內被抑製,因此按蚊中腸是瘧原蟲在蚊體內發育的最大屏障,也是殲滅蚊子體內瘧原蟲的絕佳“戰場”。近來研究表明,腸道共生菌在按蚊抗瘧上扮演關鍵角色,是按蚊中腸屏障的重要生物因子。然而,人們對腸道共生菌抗瘧的分子機製瞭解甚少。

絕佳“戰場”殲滅瘧原蟲

在這項研究中,科研團隊找到了一個有趣的現象:通過對我國不同地區往年瘧疾病例流行病學調查結果進行分析,發現位於中緬邊境的雲南騰衝地區本地感染瘧疾病例顯著低於輸入性瘧疾病例數。再利用體外人工膜飼血感染系統,測定並比較不同地區中華按蚊對間日瘧原蟲的易感性,發現騰衝地區中華按蚊對間日瘧原蟲具有較高的抗性。

腸道共生菌是一類與宿主昆蟲在長期互作過程中形成穩定共生關係的腸道微生物,對宿主許多生理功能具有重要影響,是宿主健康的守護者。為了探究腸道共生菌是否在中華按蚊抗瘧過程中發揮重要作用,研究人員首先建立了“蚊蟲腸道共生細菌的富集分離方法”,然後綜合運用高通量測序法和體外培養方法,對雲南騰衝(YN)、江蘇無錫(JS)和遼寧丹東(LN)三個代表性地區野外採集的中華按蚊腸道共生菌群的多樣性和結構組成進行比較分析。

“我們發現,沙雷氏菌屬類細菌是我國中華按蚊的腸道核心菌群。通過測定比較YN按蚊體內不同菌株的抗瘧活性,鑒定到一株解脲沙雷氏菌Su_YN1能夠高效抑製惡性瘧原蟲和伯氏瘧原蟲在按蚊腸道內發育和感染。”王四寶說。

研究人員進一步發現,Su_YN1通過分泌一種脂肪酶蛋白AmLip來裂解瘧原蟲。該研究首次揭示了腸道共生菌通過分泌抗瘧蛋白活性物質直接殺滅瘧原蟲的分子機製。

此外,該研究還發現另一株粘質沙雷氏菌Sm_YN3通過激活按蚊腸道Toll免疫通路來間接抑製瘧原蟲。研究發現,兩株抗瘧共生細菌在蚊群內兼具水平和垂直散播能力,不僅能通過雄蚊交配水平傳播給雌蚊,還可經雌蚊產卵垂直傳給後代,從而使該共生菌快速擴散至蚊群中。

王四寶表示:“我們發現的兼具天然抗瘧和快速擴散能力的腸道共生菌,為從源頭遏製瘧疾流行提供了綠色防控新武器,並對利用共生菌阻斷瘧疾傳播的防控實踐具有極大的推動作用。”

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