為什么蝙蝠身上那么“毒”?
加州大學(xué)伯克利分校的博士后研究員Cara Brook介紹,一些蝙蝠擁有自我免疫系統(tǒng),始終在對病毒進(jìn)行防御。一旦蝙蝠感染了新的病毒,免疫系統(tǒng)會快速反應(yīng)將病毒隔離在細(xì)胞外。一方面這可以保護(hù)蝙蝠免受高病毒量的感染,另一方面也促成了這些病毒在防御前在宿主體內(nèi)更快繁殖。
Brook指出,作為唯一會飛的哺乳動(dòng)物,蝙蝠在飛行中的新陳代謝率提高到了兩倍的,相當(dāng)于同樣大小的嚙齒動(dòng)物在奔跑時(shí)的水平。一般來說,劇烈的身體活動(dòng)和高代謝率可導(dǎo)致自由基積累,產(chǎn)生組織損傷。但是為了能夠飛行,蝙蝠似乎已經(jīng)進(jìn)化出有效清除這些破壞性分子的生理機(jī)制。
該機(jī)制有一個(gè)副作用,可有效地清除任何原因的炎癥產(chǎn)生的有害分子,這可能解釋了蝙蝠獨(dú)特的長壽特征。一般來說,心率和新陳代謝更快的小動(dòng)物通常比心跳和新陳代謝更慢的大動(dòng)物壽命更短,大概是因?yàn)楦咝玛惔x會導(dǎo)致更具破壞性的自由基。但是蝙蝠的獨(dú)特之處在于,它的壽命比其他同樣大小的哺乳動(dòng)物長得多:一些蝙蝠可以活40年,而同樣大小的嚙齒動(dòng)物可以活兩年。
這種對炎癥的快速抑制反應(yīng)可能還有另一個(gè)好處,即抑制與抗病毒免疫反應(yīng)相關(guān)的炎癥。許多蝙蝠免疫系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵技巧是一觸即發(fā)地釋放一種叫做干擾素-α的信號分子,這種分子告訴其他細(xì)胞在病毒入侵前“駐守戰(zhàn)斗崗位”。
為了探究蝙蝠的免疫特性,Brook對兩只蝙蝠和一只猴子的培養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。其中一種埃及果蝠,是馬爾堡病毒的天然宿主,它在被病毒攻擊前會轉(zhuǎn)錄干擾素α基因以使體內(nèi)充滿干擾素,這種能力比澳大利亞黑狐蝠的能力稍慢。后者是亨德拉病毒的宿主,它用干擾素-α核糖核酸來對抗病毒感染。相對的,非洲綠猴(Vero)細(xì)胞系根本不產(chǎn)生干擾素。
當(dāng)受到模擬埃博拉和馬爾堡病毒的攻擊時(shí),這些細(xì)胞系的不同反應(yīng)是驚人的。由于干擾素的早期預(yù)警,當(dāng)綠猴細(xì)胞系被病毒迅速淹沒并殺死時(shí),埃及果蝠細(xì)胞的一個(gè)子集成功地將自己與病毒感染隔離開來。在澳大利亞的黑狐蝠細(xì)胞中,免疫反應(yīng)甚至更成功,病毒感染的速度大大慢于果蝠細(xì)胞系。此外,這些蝙蝠干擾素反應(yīng)似乎允許感染持續(xù)更長時(shí)間。
Brook打了個(gè)比方,如果說病毒是森林中的火,而蝙蝠的細(xì)胞外層就像包裹了隔熱毯,火可以通過但燒不到里面。火情結(jié)束后,肯定還有殘留的被感染的細(xì)胞,為病毒提供新的目標(biāo),與病毒實(shí)現(xiàn)共存。
因此,蝙蝠成為了一個(gè)獨(dú)特的快速繁殖和高度傳播的病毒庫,它自身可以耐受病毒,但如果這些病毒侵襲到其它缺乏快速免疫系統(tǒng)的動(dòng)物體內(nèi),就會很快淹沒宿主導(dǎo)致死亡。
值得關(guān)注的是,蝙蝠在產(chǎn)生強(qiáng)大抗病毒反應(yīng)的同時(shí),也能通過抗炎反應(yīng)進(jìn)行平衡;比方說人類若產(chǎn)生相同的免疫反應(yīng),就會導(dǎo)致廣泛的炎癥,但蝙蝠消除自由基的機(jī)制就可避免這種免疫病理反應(yīng)。
Brook指出,破壞蝙蝠的棲息地給它們帶來了壓力,使它們在唾液、尿液和糞便中釋放更多的病毒從而感染其他動(dòng)物,增加人畜共患病的威脅。當(dāng)前,有許多蝙蝠身上的病毒已經(jīng)通過動(dòng)物媒介傳播給人類:SARS通過亞洲果子貍,MERS通過駱駝,埃博拉通過大猩猩和黑猩猩,Nipah通過豬,亨德拉通過馬,而馬爾堡通過非洲綠猴,等等。當(dāng)這些病毒最后侵入人體時(shí),仍具有極強(qiáng)的毒性和致命性。
目前,Brook和團(tuán)隊(duì)正在涉及一個(gè)更準(zhǔn)確的蝙蝠疾病進(jìn)化模型,以便對病毒侵入其他動(dòng)物和人類有更好的理解,有助于盡早預(yù)測傳染疾病的出現(xiàn)及傳播。
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