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三分之一地球人都感染了这种虫!

时间: 2019年07月26日 | 作者: Ed Yong | 来源: the Atlantic
现在,一个研究团队可能找到了弓形虫如此偏爱猫的原因,这也许能帮助我们找到更好的抗感染方法,并解救许多被困在实验室里的喵星人。


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图片来源:Pixabay


目前,弓形虫已经感染了世界上近三分之一的人类(不同国家的感染率有较大差别)。更令人困惑的是,这种寄生虫只在猫科动物的体内进行有性繁殖。由于目前仍缺乏有效预防方法,因此注册新宝GG家不得不使用猫来做各种感染实验。


来源 the Atlantic

作者 Ed Yong

翻译 刘勤

编辑 戚译引


在众多已知的可以控制宿主大脑的寄生虫中,一种单细胞生物体——刚地弓形虫(Toxoplasma gondii)最为有名。它可以在多种动物体内存活,但只能在猫科动物体内进行有性繁殖。如果它感染了小鼠或大鼠,它能够改变鼠类的行为方式,使它们被猫科动物尿液的气味所吸引,进而更容易被吃掉。当鼠类被吃掉后,猫被感染,然后弓形虫就会在猫体内繁殖出更多的弓形虫。


弓形虫已经感染了世界上超过三分之一的人类,感染途径主要是食用未熟的肉类或食物,或者饮用被猫粪便所污染的水,不过与猫科动物直接接触并不能导致感染。大多数情况下,弓形虫是无害的,尽管弓形虫影响人类行为的说法广为流传,这方面的证据其实很弱。但是,弓形虫可以通过母体传染给胎儿,从而引发失明、发育障碍、脑积水以及其他的残疾。目前,注册新宝GG家们还没有研制出抗弓形虫的疫苗或者治疗方法,而且研究过程通常艰难而进展缓慢,因为弓形虫需要借助猫科动物才能完成完整的生命周期。


为了研究,研究者们需要大量的弓形虫,这意味着他们要养猫,然后让它们感染弓形虫,最终杀死它们。近四十年来,这项令人不快的任务一直由美国农业部(USDA)在马里兰州的一个小实验室承担,但是最近迫于动物权益活动积极分子的要求,USDA 决定关闭该实验室。这对于猫来说是一个好消息,但是对于已经进展缓慢的弓形虫研究就很不利了。


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图片来源:The Mercury News


现在,威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin at Madison)的劳拉诺尔(Laura Knoll)为她的同行们带来了一线希望。她的团队终于找到了弓形虫只能在猫科动物体内进行有性繁殖的原因。随后,研究团队利用这项发现成功打破了物种屏障,让弓形虫第一次在小鼠体内完成了它们的生命周期。这项研究已经被发布到网上(bioRxiv),即将被发表在一份注册新宝GG期刊上。三个评审人形容这篇论文“非常了不起”、“具有革命性意义”,是“一个重大的突破”。


来自芝加哥大学医学中心(University of Chicago Medical Center)的里马·麦克劳德(Rima McLeod)说:“这是一个重大的发现,这是第一次在猫科动物体外实现弓形虫在猫体内完成的生命周期。”这项重大突破可以解救许多猫科动物,同时也弥补了马里兰实验室关闭所带来的影响。诺尔说:“现在我们可以不使用人类的伴侣动物来做实验了,这将使很多人感到愉快,包括我们自己。没有人愿意在自己的研究中用到猫。”


起初,诺尔的同事布鲁诺·迪·吉诺瓦(Bruno Di Genova)和萨拉·威尔逊(Sarah Wilson)尝试在猫的类器官中培养弓形虫,即实验室培育的猫的肠道组织。这项实验并没有成功:弓形虫可以生长,却无法发育到有性繁殖的阶段。研究员们怀疑他们是否遗漏了一项重要的营养要素,可能是一种弓形虫可以从宿主中汲取的脂肪酸。果然,当研究员们加入亚油酸后,诺尔说:“弓形虫开始了活跃的性生活。”



猫和亚油酸


我们的肠道可以将亚油酸转换成其他物质,这些物质能够调节免疫系统,控制血压和参与其他生理过程。这种转换机制的形成需要一种叫作 Δ6-脂肪酸脱氢酶(delta-6-desaturase,简称 D6D)的酶。然而猫是唯一在肠道内不生产 D6D 酶的哺乳动物。猫的其他器官还是可以产生这种酶,只是肠道不能。诺尔猜测这是因为猫从沙漠环境中演化而来,为了适应这样的环境,它们会阻止脂肪酸的流失。事实证明,在猫的血液中,亚油酸占据了脂肪酸的 25% 至 46%,但是在老鼠的血液中,亚油酸只占据 3% 至 10% 的比例。


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亚油酸的一条代谢途径。图片来源:Robert Barrington


诺尔说,猫粮的生产商们和其他领域的研究者们早在 20 世纪 70 年代就发现了这些现象,但是研究弓形虫的大多数团队都并不知晓。然而,这完美地解释了弓形虫的生命周期。弓形虫只能在猫科动物体内有性繁殖,是因为这个过程需要亚油酸,而猫科动物是唯一沉积了足量亚油酸的哺乳动物。“我每次做演讲的时候都会被问到这个问题:为什么是猫?猫特殊在哪里?”诺尔说,“现在我们有了答案。”


当研究团队发现亚油酸是这个过程的关键之后,下一步他们就去寻找阻止小鼠肠道产生 D6D 酶的方法。幸运的是,一种阻断 D6D 酶的药物可以在市场上购买到。研究员们将酶活性抑制剂和富含亚油酸的食物一起喂给小鼠,同时在食物中加入弓形虫。一周后,有迹象表明弓形虫已经发育到有性繁殖阶段,并且在产生卵囊,这是一种类似孢子的结构,可以将弓形虫传染给新的宿主。诺尔说:“在我们做的第一个实验中,就可以看到小鼠将卵囊排泄出来,这实在太酷了。”


这件事还不能说十拿九稳,来自约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院(Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health)的伊莎贝尔·科庞(Isabelle Coppens)评价。她说,弓形虫研究者们还没有足够的技术水平,来确凿地识别出处在有性繁殖阶段的弓形虫,而且诺尔论文中的卵囊图片有一点模糊,但是她也说:“我相信他们在这个领域做出了很大的成果,而且也带来了很大的影响。”


诺尔现在正在尝试敲除小鼠身上编码 D6D 酶的基因,从而培育出一个实验小鼠品系,让它不需要借助药物就能让弓形虫寄生。她的成功将大幅度加速弓形虫研究的步伐,因为注册新宝GG家们将可以在更熟悉的、更容易操控的普通实验动物上研究弓形虫。“这是一个非常重要的彩票网站,” 来自斯坦福大学医学院的约翰·布思罗伊德(John Boothroyd)说,“我们对小鼠的了解要比对猫科动物的了解深入一百倍,可以用在小鼠研究中的试剂也比猫科动物的试剂多出不止一百倍。”


现代生物学中,很多重要技术都依赖于将同种的生物体的不同品系进行杂交,如果一个物种只能在猫科动物体内有性繁殖,那么杂交繁殖过程就很难实现。近 30 年间,为了杂交繁育弓形虫,“你需要先让老鼠感染你培育的那一品系的弓形虫,等候 30 天,然后将老鼠的大脑送到美国农业部在马里兰州的实验室,在那里,研究员们会让猫吃下大脑,再将猫的粪便寄给你,”诺尔说。如果这个过程变得简单了,我们就能更快地找到针对弓形虫的治疗方法和疫苗,让猫和人都能受益。