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提升蚊子免疫力,阻断疟疾传播?

2010-11-04 00:00 据《科学》杂志网站 科学网 阅读 0
核心摘要: 本文探讨了蚊子如何利用免疫系统对抗疟原虫,以及这一机制对阻断疟疾传播的潜在应用。研究发现,蚊子感染疟原虫后,肠道细菌进入体腔会诱导粒细胞增多,从而增强免疫反应。基于此,科学家提出利用肠道细菌或血清因子刺激蚊子免疫系统的新型疫苗思路。此外,文章还介绍了基因开关技术创造防疟蚊子、全球变暖对疟疾传播的影响以及疟原虫起源等最新研究进展。

近日,英国帝国理工学院等机构的研究人员在新一期美国《科学》杂志上报告说,疟疾的传播媒介——蚊子正在快速变异,这将给疟疾防治工作带来挑战,因为针对一种蚊子有效的防治手段可能对另一种蚊子无效。据医学界统计,全世界每年有上亿人感染疟疾,蚊子是疟疾传播的主要媒介。那么,蚊子如何通过自身免疫系统对抗疟疾?这又能给人类带来哪些启示?

蚊子免疫系统对抗疟原虫的机制

蚊子传播疟疾,但感染疟疾的蚊子也会死亡,不过部分蚊子能利用自身免疫系统抵抗疟原虫(引起疟疾的病原微生物)的侵犯。科学家对蚊子的这种免疫方式充满好奇。近日,研究人员发现蚊子如何利用免疫系统战胜疟原虫,这一发现可能有助于人类阻止疟疾传播。

人类的免疫系统会对不同病原微生物产生特异性免疫反应,例如对病毒和细菌的反应差异显著。但昆虫免疫系统并非针对特定威胁,而是对所有外来入侵者表现出一种通用反应。这种反应非常有效,大多数蚊子都能有效抵抗疟原虫感染。

实验揭示免疫增强机制

美国国家过敏症与传染病研究所的媒介生物学家詹尼斯·罗德里格斯等人设计了一项实验:用含有疟原虫的老鼠血液喂养两组蚊子。甲组自然感染疟疾,乙组置于较高温度环境(不影响蚊子生存)以抑制疟原虫生长,因此未感染。七天后,再次用感染疟原虫的鼠血喂养两组蚊子。结果发现,甲组蚊子杀死疟原虫的能力比乙组强十倍,且死亡率和生殖活动受影响程度显著降低。

蚊子的免疫系统中,粒细胞是关键武器。当粒细胞发现血液中有外来异物时,会直接杀死异物或发出信号调动其他细胞。研究显示,甲组蚊子体内的粒细胞数比乙组高出2倍。

肠道细菌诱导免疫增强

粒细胞为何增多?研究小组怀疑与肠道细菌有关。疟原虫会削弱蚊子的肠壁,导致肠道细菌进入体腔。媒介生物学家卡罗莱娜·巴里拉斯·穆里指出,原本无菌的部位出现细菌,可能诱导机体产生更多粒细胞。为验证这一假设,研究人员重复实验并给蚊子喂食抗生素以消灭肠道细菌。结果甲组蚊子的粒细胞数未增加,死亡率与乙组相似。巴里拉斯·穆里表示:“甲组蚊子针对疟原虫的免疫反应,很可能是免疫系统阻止细菌进入错误部位时产生的间接效应。”

新型疫苗思路

这一发现为设计新型疟疾疫苗提供了思路:利用肠道细菌刺激蚊子免疫系统,使其对疟原虫产生免疫力,从而阻断疟疾传播。研究人员将感染疟原虫的蚊子血清(去除粒细胞)注射到正常蚊子体内,结果这些蚊子即使再喂食感染疟疾的鼠血,感染率也明显下降。血清中可能存在某种因子,能刺激粒细胞产生。如果能仿制这种因子并喷洒到蚊子身上,就能使蚊子对疟原虫产生免疫力,避免成为疟原虫的携带者,从而中断疟疾传播。

约翰霍普金斯大学的媒介生物学家马塞罗·雅各布斯·洛雷纳评价道:“蚊子是疟疾传播的重要环节,如果我们想通过蚊子消灭疟疾,研究蚊子至关重要。”

相关研究进展

此外,美国科学家通过基因开关技术创造出具有防疟疾能力的蚊子。他们在蚊子体内插入一种新基因,加速Akt酶的活性,增强蚊子免疫力并缩短其寿命,从而降低传染率。实验显示,插入新基因的蚊子均失去传染疟疾的能力。

全球变暖也可能影响疟疾传播。温度升高会提高蚊子等冷血动物的代谢率,可能增加蚊子数量、延长活跃期,并导致蚊子携带更多疟原虫。但资源限制等因素也可能抑制蚊子种群增长,因此长期效应尚不明确。

关于疟原虫起源,最新研究表明导致人类疟疾的疟原虫最初来自西部大猩猩,而非黑猩猩。这一发现为疫苗研发提供了新线索。

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