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Cell:肠道细菌可以阻止蚊子传播病毒性疾病

来源:本站原创 2020-07-21 12:40

2020年7月21日讯/生物谷BIOON/---基孔肯雅病毒曾经仅限于东半球,但自2013年在加勒比海地区发现携带这种病毒的蚊子以来,美洲已有数百万人受到感染。大约一半的基孔肯雅病毒感染者从未出现过症状,而一些人会出现发烧和持续一周左右的关节疼痛,10%至30%的人则会出现持续数月或数年的衰弱性关节炎。

科学家们对为何这种疾病的严重程度差异如此之大了解甚少。在一项新的研究中,来自美国华盛顿大学圣路易医学院的研究人员发现在小鼠中,肠道细菌可能发挥了作用。他们指出肠道微生物组存在缺陷的小鼠更不能够控制基孔肯雅病毒感染。此外,给这些小鼠提供单一种类的细菌---或者它产生的化合物---改善了它们的免疫反应,减少了它们血液中的病毒水平,降低了以受感染小鼠血液为食的蚊子感染这种病毒的几率。相关研究结果于2020年7月14日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“The Intestinal Microbiome Restricts Alphavirus Infection and Dissemination through a Bile Acid-Type I IFN Signaling Axis”。
图片来自Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.06.029。

这些研究结果表明,健康的肠道微生物组可能帮助降低严重基孔肯雅病的几率,甚至可能通过破坏病毒从人到蚊子再到另一个人的传播来减少社区传播。

论文通讯作者、华盛顿大学圣路易医学院医学教授Michael S. Diamond博士说,“在许多病毒性疾病中,只有一部分被感染的人出现症状,我们并未真正理解其中的原因。在你的一生中,可能会发生一些事情,影响你的免疫系统,影响你是否能较早地阻止感染并有最轻微的症状,或者不能阻止它而发展成严重的疾病。我们发现,当小鼠没有健康的肠道微生物组时,它们不仅会病得更重,而且以它们的血液为食的蚊子也更可能被感染。促进健康的肠道微生物组不仅对可能被感染的人有重要意义,而且对整个社会打破或减少传播循环也有重要意义。”

肠道微生物组是指生活在肠道中的细菌群落。肠道细菌对通过消化道的一些物质进行代谢和化学修饰,从而产生维生素和其他化合物作为副产物,随后被细胞或其他微生物吸收,并帮助调节炎症和身体对感染作出的反应。

为了了解肠道微生物组是否会影响基孔肯雅病毒感染的严重程度,Diamond、Diamond实验室研究生Emma Winkler及其同事们研究了没有正常肠道微生物组的小鼠。他们使用了两种小鼠:无菌小鼠,它们自出生以来一直在无菌条件下饲养,因此从未产生肠道微生物组;普通实验室小鼠,它们受到两种常用抗生素的混合物处理,以降低它们的肠道微生物组的复杂性。

这些研究人员用基孔肯雅病毒感染了无菌小鼠组和经抗生素处理的小鼠组,以及一组作为对比的具有正常微生物组的实验室小鼠。这种病毒在缺乏肠道微生物的小鼠中迅速增殖和传播,在血液中和远离感染部位的组织中达到很高的水平。进一步的实验表明在没有正常肠道微生物组的小鼠中,关键的免疫细胞受损。

仅引入一种细菌类型---人类肠道微生物组的一个正常成员,即梭状芽胞杆菌(Clostridium scindens)---就能拯救这些小鼠的抗感染能力。梭状芽胞杆菌通常不在小鼠中发现。但它在人体内很常见,在那里,它能对肝脏中产生的胆汁酸进行修饰,从而产生一种影响免疫细胞的化合物。当这些研究人员将经过修饰的胆酸单独提供给缺乏正常微生物组的小鼠时,这可改善它们的免疫反应,降低了血液和组织中的病毒水平。

Diamond说,“如果具有不健康的肠道微生物组会影响血液中的病毒水平,这就为血液传播的病原体提出了一个有趣的问题:肠道微生物组的健康会影响传播吗?如果血液中的病毒较多,蚊子在吸食时更容易被感染,这是合乎情理的。”

为了检验这个想法,Diamond和Winkler用基孔肯雅病毒感染了三组小鼠。一组小鼠用抗生素处理以消除它们的肠道细菌,第二组小鼠先用抗生素处理,之后给它们提供梭状芽胞杆菌,以重新在它们的肠道中定植这种细菌,第三组小鼠完全没有接受抗生素处理,从而使得它们的肠道微生物组保持正常。这些研究人员在感染一天后提取它们的血液,并将提取出的血液提供给蚊子吃。吃抗生素处理过的小鼠血液样本的蚊子有一半以上被感染,相比之下,只有不到三分之一的以具有正常微生物组或仅具有梭状芽胞杆菌的小鼠血液为食的蚊子会被感染。

Diamond说,“有很多人的肠道中存在着不健康的肠道微生物组和不同程度的结合型胆汁酸。可能还有其他细菌比梭状芽胞杆菌更擅长修饰可用来重新平衡肠道微生物组的胆汁酸。如果制造出这样的益生菌,那么这可能是一种不仅能最大限度地减少个体患病同时还能减少社区传播的方法。”(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

1.Emma S. Winkler et al. The Intestinal Microbiome Restricts Alphavirus Infection and Dissemination through a Bile Acid-Type I IFN Signaling Axis. Cell, 2020, doi:10.1016/j.cell.2020.06.029.

2.Gut bacteria protect against mosquito-borne viral illness
https://medicalxpress.com/news/2020-07-gut-bacteria-mosquito-borne-viral-illness.html


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