乾燥下生存:寨卡病毒蚊子卵的驚人恢復力
寨卡病毒攜帶者蚊子的卵能在新陳代謝變化導致的乾燥中存活,這提供了潛在的控制策略。一項新的研究表明,由於新陳代謝的變化,這種寨卡病毒攜帶者的卵可以忍受長時間的乾燥。 研究人員在實驗室拍攝的一隻雄性埃及斑蚊和一隻雌性埃及斑蚊。圖片來源:Anjana Prasad 印度班加羅爾幹細胞科學與再生醫學研究所(Institute for Stem Cell Science and Regenerative Medicine in Bengaluru)和印度曼迪印度理工學院(Indian Institute of Technology in Mandi)的安賈納-普拉薩德(Anjana Prasad)、蘇尼爾-拉克斯曼(Sunil Laxman)及其同事於10月24日在開放取用期刊《PLOS Biology》上發表了一項新研究,表示攜帶寨卡病毒的蚊子卵可以透過改變新陳代謝來忍受長時間的乾燥。這項發現為控制這種蚊子的傳播提供了潛在的新方法。細胞主要由水構成,乾燥對任何生物都可能是致命的,因為許多蛋白質和其他細胞分子的結構都依賴充足的水分。雖然許多種類的微生物都進化出了在乾燥中生存的機制,但只有少數動物進化出了這個機制。埃及斑蚊就是其中之一,它是多種病毒性疾病的帶因者,包括寨卡、登革熱、黃熱病和基孔肯雅熱。埃及斑蚊最初發現於北非,現在已擴展到全球,對全世界溫暖潮濕的地區構成威脅。埃及斑蚊的卵需要48 到72 小時才能孵化成幼蟲,作者首先證明,卵必須至少經過15 小時的干燥才能存活;在這一階段之前被乾燥的卵在重新水化後無法孵化。然後,他們比較了經過和未經過乾燥處理的存活卵的蛋白質組,發現乾燥卵內的代謝途徑發生了多種重大變化。這些變化包括三羧酸(克雷布斯)循環中促進脂質代謝的酶的含量增加,以及糖酵解酶和TCA 循環中產生ATP 的酶的含量減少,這些酶共同將細胞代謝轉向脂肪酸的生產和使用。總體而言,新陳代謝水平降低了,而氨基酸精氨酸和谷氨酰胺的水平卻提高了。此外,減少氧化壓力(已知的脫水後果)破壞性影響的酵素也有所增加。精氨酸分子連接在一起會形成多胺,眾所周知,多胺有助於保護核酸、蛋白質和膜免受各種損傷。在這裡,作者發現雞蛋會累積多胺,這表明多胺可能是耐乾燥性的關鍵方面。為了驗證這一點,他們給產卵的雌蚊餵食了多胺合成抑制劑。它們產下的卵在乾燥條件下的存活能力明顯低於未經處理的雌蚊產下的卵。第二種抑制劑(一種脂肪酸代謝抑制劑)也降低了卵在乾燥後的存活率。最後,他們發現這種脂肪酸抑制劑減少了多胺的合成,這表明脂肪酸分解增加的作用之一是為生產保護性多胺提供所需的能量。拉克斯曼說:「埃及伊蚊是影響全球近一半人口的多種病毒性疾病的主要傳播媒介,鑑於其重要性,以及這種蚊媒在地理上的迅速擴張,這些結果為減少伊蚊卵的存活和全球傳播提供了基礎。此外,這裡描述的一些能降低埃及伊蚊卵乾燥耐受性的特異性抑制劑,以及影響卵乾燥耐受途徑中其他步驟的新抑制劑,可能會被證明是有用的病媒控製劑。”拉克斯曼補充說:「伊蚊的卵在完全乾涸後可以無限期地存活下去,並孵化成有生命力的幼蟲。胚胎在乾燥後會重新啟動新陳代謝,透過乾燥來保護自己,並在有水後重新甦醒。”