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茫茫人海中,什么样的人最吸引蚊子?

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瘙痒、肿包,不少人的夏日记忆里,蚊子是一种讨厌的存在。除此之外,蚊子给人们带来的还有多种可怕的蚊媒传染病。2018年,世界卫生组织公布的8种急需关注的传染病中,就囊括了寨卡热和裂谷热两种烈性蚊媒病毒性传染病。

记者从清华大学获悉,在一项刚刚发表在《细胞》的研究中,该校医学院程功教授团队揭示了蚊媒病毒的狡猾之处:蚊子并不随机叮咬宿主,人体气味是调控蚊虫行为的关键因素。

“蚊虫的嗅觉神经系统可感知一种来源于感染者的特征性气味分子,高效率定位感染者,随后叮咬并取食带有病毒的血液,导致病毒在‘宿主—蚊虫’之间高效传播。”程功表示,人体气味的主要来源是皮肤微生物,通过调控皮肤微生物,重塑感染者的气味,可影响蚊虫的嗅觉感知。相关评价认为,这项发现为阻断蚊媒病毒在自然界中的快速传播流行提供了全新策略。

为什么这些人更受蚊子青睐?

相关数据显示,自然界的蚊媒病毒有数百种之多,可由蚊虫携带并传播给人类及动物宿主,引起病毒性脑炎、脑膜炎及出血热等严重疾病。近20年来,以登革病毒、寨卡病毒、基孔肯亚病毒、西尼罗病毒为代表的新发及再发蚊媒病毒在全世界流行,每年可导致数十亿人感染、数十万人死亡。

但遗憾的是,到目前为止,多数烈性蚊媒病毒均无有效疫苗和针对性治疗药物,科学界亟须深入研究蚊媒病毒在自然界中流行传播的基本原理,并研发新型防控策略阻断病毒在世界范围内的大规模传播。

“蚊媒病毒在宿主与蚊虫之间传播循环。在病毒传播循环中,蚊虫需要寻找、定位并叮咬感染的人或动物,取食带有病毒的血液。随后,蚊虫才能具备携带并快速传播病毒的能力。如果蚊虫叮咬非感染者,则不会有效获取病毒感染,病毒的传播循环则被中断。”程功表示。

蚊子是怎么盯上病毒感染者的?为什么这些人在蚊子看来更加“美味”?长久以来,科学家致力于揭开这个谜团,找到简便有效的方法遏制病毒快速传播。

在程功团队的这项研究中,研究人员建立了两套经典的行为学装置(三笼嗅觉测定装置、双臂嗅觉测定装置),发现登革病毒和寨卡病毒感染的小鼠明显更加吸引埃及伊蚊及白纹伊蚊。随后,研究者对病毒感染小鼠的体温、二氧化碳释放及挥发性气味进行分析,发现宿主气味的改变是导致感染宿主吸引蚊虫的决定性因素。进一步研究结果显示,小鼠在蚊媒病毒感染后,可大量释放一种挥发性小分子——苯乙酮,苯乙酮可有效激活蚊虫的嗅觉神经系统,增强蚊虫对感染小鼠的行为趋向。

研究人员进一步收集了登革热患者及健康志愿者的气味,发现登革热患者的气味对埃及伊蚊表现出更强的吸引力。并且,登革热患者的气味中,苯乙酮含量也显著高于健康志愿者。研究人员将不同浓度的苯乙酮涂抹于人体手臂进行蚊虫行为学验证,发现增加人体气味中的苯乙酮含量可显著吸引蚊虫。

以上试验说明,登革热患者由于释放大量苯乙酮改变自身气味,大幅提高了对蚊虫的吸引力,吸引蚊虫叮咬,加速病毒传播。

吸引蚊虫的“香味”如何产生?

既然苯乙酮是吸引蚊虫叮咬的“罪魁祸首”,那么,这种吸引蚊虫的“香味”又是如何产生的?

研究人员发现,人体或动物释放的苯乙酮主要来源于体表的皮肤共生微生物,它是一种典型的细菌代谢产物。在去除皮肤共生微生物后,感染小鼠就会失去对蚊虫更强的吸引作用。

进一步研究显示,登革病毒及寨卡病毒感染可导致宿主皮肤表面芽孢杆菌属细菌的丰度明显上升,而皮肤芽孢杆菌具有代谢产生大量苯乙酮的能力。

至此,研究人员揭示了蚊媒病毒感染者吸引蚊虫叮咬的原因:病毒感染提高了人体皮肤中特定细菌的比例,显著提高了感染者的苯乙酮释放能力,从而明显提高了蚊虫对感染宿主的行为趋向。

随后,研究者对病毒感染小鼠及非感染小鼠的皮肤组织进行转录组测序分析。结果显示,登革病毒和寨卡病毒感染可通过抑制宿主皮肤中抵抗素样分子或抵抗素等特定免疫分子的表达,使得原本被抑制的皮肤芽孢杆菌过量增殖,导致感染宿主的苯乙酮释放量升高。

随后,研究者向登革病毒及寨卡病毒感染小鼠体内饲喂一种维生素A衍生物异维甲酸,这是一种临床广泛使用的皮肤病治疗药物。结果显示,上述操作可有效恢复感染小鼠皮肤中特定免疫分子的表达,通过抑制感染宿主皮肤中芽孢杆菌的增殖,抑制感染宿主释放苯乙酮。因此,在感染宿主口服异维甲酸后,蚊虫无法通过宿主的苯乙酮来定位和发现感染宿主,从而阻断病毒的传播循环。

如何阻断蚊媒病毒的快速传播

根据以上发现,研究者提出了一种新的蚊媒病毒防治思路:可以通过调控人体气味,阻断蚊媒病毒的快速传播。

由于在蚊媒病毒传染病流行初期,感染者在人群中的比例仅有千分之一、甚至更低,因而研究团队推测在感染者口服维生素A类药物后,蚊虫无法通过苯乙酮的气味来区分感染者与非感染者,这样可以大大降低蚊虫取食感染者血液并感染的概率,使蚊媒病毒在自然界中无法高效建立“宿主—蚊”的传播循环过程。

据此,研究团队提出一种防治蚊媒病毒传染病的新策略:在登革热及寨卡热等蚊媒病毒传染病流行的疫区,可对感染者广泛补充维生素A或相关药物,重塑感染者皮肤微生物挥发的气味,大幅降低蚊媒病毒传播循环效率,有效防止蚊虫携带并传播病毒。基于以上发现,可对特定感染人群补充维生素A或相关药物,避免蚊媒病毒传染病的大规模传播流行。

据悉,目前,程功团队已经在马来西亚完成了感染者和非感染者皮肤微生物变化的研究,即将进行异维甲酸的临床试验。未来有望将其研究成果推广应用。(本报记者 邓晖 本报通讯员 张虹)

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