这些蚊子传播的病毒有一种奇怪的方式让你对它们的喽啰来说闻起来更甜

一种痤疮药物中的成分可以抵消蚊子迷人的效果。
Person with blond hair and white nail polish scratching mosquito bites that could carry viruses
你有没有听过有人说他们的血对蚊子来说“更甜”?嗯,这可能是真的,这取决于他们过去感染过什么病毒。Deposit Photos

一项新研究表明,登革热和寨卡病毒会操纵皮肤上的细菌,使它们的哺乳动物宿主对蚊子更具吸引力。这是病毒利用气味欺骗来加速传播的首个确凿证据。

疾病专家通过一系列实验确定,“蚊子”更喜欢叮咬一群感染了登革热和寨卡病毒的小鼠。这些感染导致动物皮肤上的细菌群落增加了乙酰苯的产量,而乙酰苯又引起了蚊子的兴趣。然而,在几天后,给这些啮齿动物喂食一种源自维生素 A 的化学物质——这种物质也恰好是治疗严重痤疮的药物——抵消了这种效果。

研究小组今天在《细胞》杂志上报道称,用该化合物治疗登革热和寨卡病毒患者可以驱赶蚊子,并减少这两种疾病的传播。

该研究的合著者、中国清华大学微生物学家龚成在一封电子邮件中写道,研究小组“非常兴奋地发现了这种有趣的现象,并提出了一种中断[病毒]生命周期的新策略,从而控制[它们]的自然传播”。“我们的研究可能为实际的公共卫生策略提供一些新颖的[概念]。”

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之前的研究报告称,蚊子会被感染疟疾寄生虫的人的气味所吸引。传染病科学家强烈怀疑,对于某些通过昆虫和其他节肢动物传播的病毒也是如此。但这是研究人员首次实际鉴定出一种能够引起这种吸引力的分子,堪萨斯州立大学病毒学家、未参与此项研究的 Rollie Clem 在一封电子邮件中说。

“这是非常巧妙且重要的科学。病毒学家越来越意识到,我们不仅需要考虑病毒与其宿主之间的直接相互作用,还需要考虑宿主体内或体表存在的其他微生物,”他解释说。“我们通常认为人类所拥有的一切生物,无论是动物还是植物,都不是单一的实体,而是生物群落。”

寨卡病毒通过热带和亚热带地区受感染的蚊子传播。它通常引起轻微症状或无症状,但在怀孕期间感染可能导致小头畸形和其他先天性问题。登革热也发生在热带和亚热带气候,据估计每年引起1 亿至 4 亿次感染,尽管大多数并不严重。

为了了解病毒如何利用气味来促进自身传播,程和他的团队首先证明,在感染小鼠和健康小鼠之间进行选择时,更多的蚊子会去叮咬生病的小鼠。然后,研究人员过滤掉了小鼠周围空气中已知的挥发性化学物质,以消除其感染的气味。没有了这个线索,下风处的蚊子叮咬健康动物的频率与叮咬生病动物的频率一样。

研究人员接着分析了挥发性物质的化学成分,并鉴定出在登革热和寨卡病毒感染小鼠中均有增加或减少的 20 种化合物。该团队使用了一种名为电嗅觉描记术的技术,该技术可测量昆虫触角向大脑发送的电信号,以评估蚊子对不同化学物质的兴趣。他们发现,作为皮肤细菌常见的副产物,同时也被用作香料和调味剂的乙酰苯,在这些吸血鬼身上引起了最强的生理反应。

Zika virus stained red and green under microscope
寨卡病毒通过受感染蚊子的叮咬传播。美国国立卫生研究院

为了进一步验证这一点,程及其同事进行了一系列涉及该化合物的独立实验。他们发现,蚊子比空房间更喜欢充满乙酰苯的房间。与没有乙酰苯的的情况相比,蚊子对身上撒有乙酰苯的小鼠以及手上涂有乙酰苯的人的兴趣明显更大。此外,蚊子还渴望叮咬在手掌上粘有浸有挥发性物质的滤纸的志愿者。(这些非传染性样本是从登革热患者的腋下采集的。)

另外,研究人员发现,感染登革热和寨卡病毒的小鼠产生的乙酰苯比未感染的要多 10 倍。人类登革热患者产生的乙酰苯也比健康个体多,但具体差异未测量。

最后,为了确认这种信号的来源,该团队使用酒精喷雾清除了感染和未感染小鼠的皮肤微生物群。这导致这些啮齿动物几乎不产生乙酰苯。

研究人员写道,虽然几种细菌在感染小鼠的皮肤上比健康小鼠更丰富,但有四种芽孢杆菌(*Bacillus*)被显著标记为“有效的乙酰苯生产者”。当他们将这四种细菌涂抹在健康小鼠身上时,与使用非乙酰苯生产细菌处理的小鼠相比,它们吸引了更多的蚊子。

动物通常通过分泌抗菌蛋白来控制其皮肤细菌群落并抵御致病微生物。程及其同事发现证据表明登革热和寨卡病毒会阻止此类蛋白质的产生。生病的小鼠毛发中的一种名为 RELMα 的抗菌蛋白含量减少,与该蛋白相关的遗传物质也随之减少。

所有这些表明,通过抑制 RELMα,病毒会促使芽孢杆菌(*Bacillus*)繁殖并产生更多的乙酰苯,最终使宿主对饥饿的蚊子更具吸引力。

幸运的是,程和他的团队已经有了一个潜在的补救方法。早期的研究表明,啮齿动物在食用维生素 A 衍生物后,会产生更多的 RELMα,并且对皮肤感染的抵抗力更强。该团队给受感染的小鼠喂食了一种名为异维A酸的维生素 A 衍生物,这种物质存在于痤疮药物中。治疗后,这些啮齿动物的皮肤上的 RELMα 蛋白显著增加,芽孢杆菌(*Bacillus*)细菌减少。然而,这一变化并没有让它们对蚊子免疫:它们吸引的昆虫数量与健康小鼠相似,但比未经治疗的感染小鼠少。

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程在电子邮件中写道,该研究的主要局限性在于,大部分结果来自小鼠实验,而小鼠的皮肤生理结构与人类不同。登革热和寨卡病毒在感染人类时可能利用不同、未识别的细菌,因此需要进一步研究病毒如何影响人类皮肤微生物群落和乙酰苯的产生。

今年夏天,程的团队将研究给登革热患者服用维生素 A 衍生物是否能保护他们免受蚊子叮咬。他们还计划探索是否可以使用基因编辑技术来创造无法闻到乙酰苯的蚊子种群,从而避免它们直接飞向病毒感染者。

Clem 在电子邮件中说,另一个留待未来研究的问题是,其他种类的虫媒病毒是否使用类似的技巧将它们的宿主变成蚊子的磁石。

他补充说:“人们不应仅凭这项研究就得出结论,服用维生素 A 会让他们对蚊子不那么有吸引力。”“它只会让受感染的人在蚊子看来像正常、未受感染的人。”换句话说,该化合物可以防止病人被叮咬得更多,但不能作为健康人的预防措施。

尽管如此,Clem 说,这些发现为控制登革热和寨卡病毒在这些病毒常见的地区传播带来了希望。鉴于全球近一半人口有感染风险,即使是很小的突破也可能带来重要的结果。

 

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Kate Baggaley

特约撰稿人,科学

Kate Baggaley自2017年以来一直定期为《大众科学》撰稿。她经常报道自然、气候和COVID-19大流行,但也报道了科学的许多其他方面,包括太空、古生物学和健康。她对鸟类、深海生物以及各种美丽的爬行动物情有独钟。


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