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【新民晚报】上海科学家找到了一种神奇的肠道共生菌 从源头阻断疟疾传播有了新武器

文章来源:分子植物科学卓越创新中心  |  发布时间:2021-05-07  |  【打印】 【关闭

  

  新民晚报讯(记者 郜阳)天渐渐热起来,又到了谈蚊色变的时节了。蚊子不仅惹人厌,根据比尔及梅琳达·盖茨基金会的估算,这小东西每年会导致超过70万人死亡。中国科学院分子植物科学卓越创新中心王四宝研究团队从我国主要疟疾媒介中华按蚊肠道内发现了具有天然抗疟活性的共生细菌—解脲沙雷氏菌菌株Su_YN1,并深入揭示了该共生菌通过分泌抗疟蛋白脂肪酶AmLip杀灭疟原虫的分子机制。

  相关成果于北京时间5月6日发表于《自然·微生物》上。这项研究不仅为人们理解按蚊肠道菌抗疟机制提供了新的见解,也为从源头阻断疟疾传播提供了新武器。

  灭蚊得有新策略

  疟疾是一种由疟原虫感染引发的寄生虫病,与艾滋病、结核病一并被世界卫生组织列为全球三大公共卫生问题。疟疾通过雌性按蚊叮咬吸血在人际间传播,主要流行于非洲、美洲、亚洲的热带和亚热带地区,全球约一半人口面临罹患疟疾的风险。

  我国曾经是疟疾流行最严重的国家之一,上世纪40年代,我国每年约有3000万疟疾病例,并造成30万人死亡。人类与疟疾历经长达几个世纪的斗争,可是全球疟疾发病率和致死率仍居高不下。随着全球化和人员往来的频繁,近年来我国每年有3000多例境外输入性疟疾病例,并呈上升趋势,输入疟疾再传播的风险仍然持续存在。

  控制源头、切断传播途径,是传染病防控的治本之策。人类最初应对蚊子的武器是如今早已臭名昭著的杀虫剂DDT。DDT从上世纪40年代开始被广泛使用,并且取得了显著的成效。不过随着人们逐渐认识到使用DDT只是饮鸩止渴,这种化合物在上世纪70年代退出了历史舞台。在如今疟原虫对青蒿素在内的所有一线抗疟药均已产生耐药性的情况下,从源头控制媒介蚊虫数量,阻断和预防疟疾传播,显得尤为重要。

  王四宝介绍,蚊虫是大自然食物链中的重要组成部分,彻底消灭蚊子来根除疟疾既不现实也对生态无益。“抑制蚊子体内的疟原虫或使蚊子对疟原虫产生抵抗力,被认为是阻断疟疾传播的一种新策略。”他说。疟原虫通过蚊虫叮咬吸取疟疾患者的血液时进入蚊子肠道,绝大多数疟原虫在按蚊中肠肠腔内被抑制,因此按蚊中肠是疟原虫在蚊体内发育的最大屏障,也是歼灭蚊子体内疟原虫的绝佳“战场”。近来研究表明,肠道共生菌在按蚊抗疟上扮演关键角色,是按蚊中肠屏障的重要生物因子。然而,人们对肠道共生菌抗疟的分子机制了解甚少。

  绝佳“战场”歼灭疟原虫

  在这项研究中,科研团队找到了一个有趣的现象:通过对我国不同地区往年疟疾病例流行病学调查结果进行分析,发现位于中缅边境的云南腾冲地区本地感染疟疾病例显著低于输入性疟疾病例数。再利用体外人工膜饲血感染系统,测定并比较不同地区中华按蚊对间日疟原虫的易感性,发现腾冲地区中华按蚊对间日疟原虫具有较高的抗性。

  肠道共生菌是一类与宿主昆虫在长期互作过程中形成稳定共生关系的肠道微生物,对宿主许多生理功能具有重要影响,是宿主健康的守护者。为了探究肠道共生菌是否在中华按蚊抗疟过程中发挥重要作用,研究人员首先建立了“蚊虫肠道共生细菌的富集分离方法”,然后综合运用高通量测序法和体外培养方法,对云南腾冲(YN)、江苏无锡(JS)和辽宁丹东(LN)三个代表性地区野外采集的中华按蚊肠道共生菌群的多样性和结构组成进行比较分析。

  “我们发现,沙雷氏菌属类细菌是我国中华按蚊的肠道核心菌群。通过测定比较YN按蚊体内不同菌株的抗疟活性,鉴定到一株解脲沙雷氏菌Su_YN1能够高效抑制恶性疟原虫和伯氏疟原虫在按蚊肠道内发育和感染。”王四宝说。

  研究人员进一步发现,Su_YN1通过分泌一种脂肪酶蛋白AmLip来裂解疟原虫。该研究首次揭示了肠道共生菌通过分泌抗疟蛋白活性物质直接杀灭疟原虫的分子机制。

  此外,该研究还发现另一株粘质沙雷氏菌Sm_YN3通过激活按蚊肠道Toll免疫通路来间接抑制疟原虫。研究发现,两株抗疟共生细菌在蚊群内兼具水平和垂直散播能力,不仅能通过雄蚊交配水平传播给雌蚊,还可经雌蚊产卵垂直传给后代,从而使该共生菌快速扩散至蚊群中。

  王四宝表示:“我们发现的兼具天然抗疟和快速扩散能力的肠道共生菌,为从源头遏制疟疾流行提供了绿色防控新武器,并对利用共生菌阻断疟疾传播的防控实践具有极大的推动作用。”

  文章链接:https://wap.xinmin.cn/content/31951768.html