清華學(xué)者在《自然·微生物學(xué)》發(fā)文，揭示調(diào)控登革病毒傳播的關(guān)鍵因素
圖1. 宿主血清鐵離子通過抑制腸道細(xì)胞內(nèi)的抗氧化酶基因表達(dá)，提高蚊蟲腸道中活性氧水平，阻抑登革病毒在蚊蟲體內(nèi)的感染
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登革熱是目前世界上傳播流行最為廣泛的病毒性傳染病之一。登革病毒由蚊蟲攜帶并且傳播給人。目前，全世界范圍內(nèi)已有100多個國家及地區(qū)出現(xiàn)登革熱的感染流行。據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）估計，全世界大約由25億人生活在受登革熱感染威脅的區(qū)域，每年有3.9億人被登革病毒感染或重復(fù)感染，有50-100萬人入院治療。登革熱已經(jīng)成為世界上第一大蟲媒病毒性傳染病。近20年來，登革熱在全球范圍內(nèi)的流行趨勢加劇，已經(jīng)成為一個世界性的公共衛(wèi)生難題。埃及伊蚊及白紋伊蚊是登革病毒在自然界傳播的首要媒介。這類蚊蟲在熱帶及亞熱帶地區(qū)廣泛分布，但是登革熱流行趨勢與蚊蟲分布不完全一致，登革熱的流行存在明顯人群及地域性差異。鑒定影響登革病毒傳播的關(guān)鍵因素是本領(lǐng)域尚待回答的關(guān)鍵科學(xué)問題。
2019年9月16日，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院程功教授團(tuán)隊在《自然 微生物學(xué)》以長文(Article)形式發(fā)表題為《Host serum iron modulates dengue virus acquisition by mosquitoes（宿主血清鐵調(diào)節(jié)蚊蟲對登革病毒的易感性）》的學(xué)術(shù)論文（DOI：10.1038/s41564-019-0555-x）。該研究首次發(fā)現(xiàn)人體血清鐵含量是調(diào)控蚊蟲傳播登革病毒的關(guān)鍵因素，并首次提出基于補(bǔ)鐵的抗登革熱傳播阻斷策略。
蚊蟲可以通過吸血從感染宿主體內(nèi)獲取病毒。在蚊蟲吸血后的數(shù)天內(nèi)，感染者的血液被快速消化。與此同時，血液內(nèi)的病毒感染蚊蟲腸道腸道上皮細(xì)胞，擴(kuò)散進(jìn)入蚊蟲體腔，使蚊蟲具備傳播病毒能力。以上兩個過程在時間上高度重合，于是我們推測宿主血液因子或血液代謝產(chǎn)物可調(diào)控病毒在蚊蟲體內(nèi)感染過程，最終決定蚊蟲攜帶并傳播病毒的媒介效能。通過一系列篩選，我們首次發(fā)現(xiàn)宿主血清中鐵離子含量與蚊蟲吸血獲取病毒的能力高度負(fù)相關(guān)，首次證明血清鐵離子濃度是阻抑蚊蟲獲取病毒感染的關(guān)鍵負(fù)調(diào)控因素。進(jìn)一步研究結(jié)果顯示，血清中鐵離子進(jìn)入蚊蟲腸道后，可被腸道細(xì)胞的鐵代謝系統(tǒng)直接利用，抑制細(xì)胞內(nèi)的抗氧化酶基因表達(dá)，導(dǎo)致蚊蟲腸道中活性氧 (ROS) 水平大幅提高，最終阻抑病毒在蚊蟲體內(nèi)的感染擴(kuò)增 (圖1)。
鐵缺乏癥是一個在自然界中廣泛存在的營養(yǎng)學(xué)難題。根據(jù)WHO的報道，鐵缺乏癥在非洲、南美洲、東南亞等地區(qū)廣泛分布。通過比較可以發(fā)現(xiàn)，鐵缺乏癥分布的區(qū)域與登革熱流行的區(qū)域高度重合，因此我們推測人群的缺鐵狀態(tài)與登革病毒的流行具有密切關(guān)系。在隨后研究中，我們發(fā)現(xiàn)宿主的低鐵狀態(tài)可以促進(jìn)蚊蟲在吸血過程中感染病毒，向低鐵宿主體內(nèi)補(bǔ)鐵可以阻斷病毒傳播。說明向登革病毒疫區(qū)的人群中普遍補(bǔ)鐵是切斷登革病毒在自然界中傳播的有效手段，將為登革病毒防治提供全新的防控思路和策略 (圖2)。
圖2. 向宿主體內(nèi)補(bǔ)鐵可以阻斷蚊蟲攜帶并傳播登革病毒
清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院程功教授為本論文通訊作者，朱毅斌博士為第一作者。來自美國康涅狄格大學(xué)醫(yī)學(xué)院的王朋華教授、中國疾控中心傳染病所的劉起勇教授、中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第920醫(yī)院感染病科的邊中啟教授、泰國先皇技術(shù)學(xué)院的Itsanun Wiwatanaratanabutr教授、以及清華大學(xué)校醫(yī)院的武天石為本論文合作者。該項目獲得國家杰出青年科學(xué)基金、基金委重點(diǎn)項目、科技部重點(diǎn)研發(fā)專項、英國皇家醫(yī)學(xué)會牛頓高級學(xué)者項目、深圳市三名工程及清華大學(xué)-北京大學(xué)生命聯(lián)合中心聯(lián)合資助。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41564-019-0555-x
注：本文轉(zhuǎn)載自清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院。
