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新发现:为什么蝙蝠身上的病毒如此致命?.。

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资料来源:近年来,无论是SARS或mers、埃博拉病毒或马尔堡病毒,还是正在肆虐的2019新型冠状病毒ncov,都非常“聪明”地来源于蝙蝠。但这不是偶然的巧合。在《蝙蝠十问》一文中,我们介绍了与蝙蝠有关的十个问题。就在上周,加利福尼亚大学的一组研究人员发表了一篇关于ELIFE的新论文,报告了蝙蝠和致命病毒共存的新发现:他们发现蝙蝠的免疫系统能产生一种信号分子,可以发出预警,从而将病毒从细胞中分离出来。

一些研究表明,一些蝙蝠的免疫系统能够持续抵御病毒,包括一些已知是人类感染源的蝙蝠。在这些蝙蝠中,病毒感染导致免疫系统迅速反应,将病毒从细胞中分离出来。这个过程不仅可以保护蝙蝠免受大量病毒的侵害,而且可以在防御系统建立之前促使病毒在宿主体内更快地繁殖。这使得蝙蝠成为病毒的最佳宿主,这些病毒能迅速繁殖并广泛传播。然而,蝙蝠可以耐受这些病毒,但当这些蝙蝠病毒进入其他缺乏快速反应免疫系统的动物体内时,病毒会迅速摧毁它们的新宿主,导致高死亡率。

抗病毒免疫反应可导致炎症等反应机制,炎症是哺乳动物的一种损伤。”一些蝙蝠可以产生这种强烈的抗病毒反应,但它们可以在这种反应和抗炎反应之间保持平衡。但如果人类使用同样的抗病毒策略,我们的免疫系统将产生广泛的炎症。”作为唯一能飞的哺乳动物,蝙蝠在奔跑时的代谢量是同样大小啮齿动物的两倍。一般来说,剧烈的运动和高代谢率会导致体内活性分子(主要是自由基)的积聚,从而导致更高的组织损伤。更快的新陈代谢可能产生更具破坏性的自由基。

然而,飞行蝙蝠似乎已经进化出一种生理机制,可以有效消除这些有害分子,削弱高代谢率造成的损害。此外,研究人员认为,这种清除机制可能能够有效清除蝙蝠炎症产生的任何有害分子,这在一定程度上解释了蝙蝠的长寿特性。与其他同样大小的哺乳动物相比,蝙蝠的寿命要长得多。有些蝙蝠能活40多年,而同样大小的啮齿动物只能活两年左右。许多蝙蝠在免疫系统中的一项关键技能是能够立即释放一种叫做干扰素α的信号分子,它告诉其他细胞在病毒入侵前“准备好战斗”。

那么蝙蝠的快速免疫反应如何影响病毒的进化呢?在实验中,布鲁克使用了两种蝙蝠和一只猴子(对照组)的细胞。其中一种蝙蝠是埃及卢塞特,它是马尔堡病毒的天然宿主。在转录干扰素α基因之前,它需要被病毒直接攻击,使体内充满干扰素α。这一过程略慢于亨德拉病毒(Hendra virus)的自然宿主,即首先使用转录的干扰素αRNA来对抗病毒感染的狐蝠(Pteropus alecoto)。对照组非洲绿猴的细胞系根本不产生干扰素。

当绿猴细胞被病毒入侵时,它们很快就会死亡,因为没有干扰素反应。很快,易感细胞(绿色)就会被暴露、感染和杀死(紫色)。|图片来源:加州大学伯克利分校卡拉布鲁克分校,当实验中的细胞系受到模拟埃博拉病毒和马尔堡病毒的攻击时,它们的反应截然不同。在干扰素的早期预警下,一些蝙蝠细胞株成功地从病毒中分离出来,但绿猴的细胞株很快被病毒破坏并杀死。在澳大利亚蝙蝠细胞系中,免疫应答更为成功,病毒感染率远低于埃及蝙蝠细胞系。

在病毒感染模型中,当澳大利亚蝙蝠蝙蝠蝙蝠的细胞被病毒入侵时,一些细胞会在不被感染的情况下迅速分离出来,因为死细胞会迅速释放干扰素。这允许这些细胞存活更长时间,但增加了感染的持续时间,并且受感染的细胞(红色)在时间序列结束前保持受感染状态。|资料来源:加州大学伯克利分校的CaraBrook解释道:“把病毒放在单层细胞上想象成森林中燃烧的火焰。一些地区(细胞)有应急毯,火灾会在不伤害它们的情况下冲过去,但最终,整个系统仍会有一些阴燃的煤炭——也就是说,仍会有病毒细胞。

”剩余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在的感染。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中生存。当免疫反应更高时,你可以拥有对感染免疫的细胞。因此这些病毒可以在不破坏宿主的情况下提高自身的复制速度。但当病毒在没有这种抗病毒机制的情况下传播给人类时,人类将经历许多病理过程。研究人员指出,蝙蝠栖息地的破坏似乎给它们施加了压力,迫使它们在唾液、尿液和粪便中释放更多病毒,感染其他动物。

换言之,随着蝙蝠面临的环境压力越来越大,人畜共患病的威胁将越来越大。现在,他们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在其他动物和人类中的传播。他们认为了解感染的轨迹对于预测感染的发生和传播非常重要。。。