为什么蝙蝠病毒如此致命?Coronavirus爆发提出的问题的答案

澳大利亚黑飞狐狸

澳大利亚黑色飞行狐狸是Hendra病毒的水库,可以传播到马匹和有时人类。信誉:杜克大学林法王

蝙蝠激烈的免疫系统驱动病毒以更高的毒力,使它们在人类中致敬。

近年来,一些最严重的病毒疾病爆发是毫无巧合的 - SARS,MERS,埃博拉,马尔堡和可能是新达到2019年的2019年 - NCOV病毒 - 起源于蝙蝠。

一个新的加州大学,伯克利,研究发现,蝙蝠对病毒的激烈免疫反应可能会使病毒更快地复制,因此当他们跳到患有平均免疫系统的哺乳动物,例如人类,病毒造成致命的破坏。

一些蝙蝠 - 包括已知是人类感染的原始来源的蝙蝠 - 已被证明是宿主的免疫系统,这些系统具有永久性地灌注以抵御病毒的防御。这些蝙蝠中的病毒感染导致围绕细胞围绕病毒的迅速反应。虽然这可能会保护蝙蝠感染高病毒载量,但它促进这些病毒在防御可以安装之前在主机内更快地再现。

这使得蝙蝠是一种快速再现和高度传播病毒的独特水库。虽然蝙蝠可以耐受这样的病毒,但当这些蝙蝠病毒随后移动到缺乏快速响应免疫系统的动物时,病毒迅速压倒了他们的新宿主,导致高死亡率。

“一些蝙蝠能够将这种稳健的抗病毒反应安装,也能够用抗炎反应平衡它,”UC Berkeley的第一个作者和该研究的第一个作者Cara Brook说。“如果尝试这种同样的抗病毒策略,我们的免疫系统会产生普遍的炎症。但蝙蝠看起来非常适合避免免疫病理学的威胁。“

研究人员注意到扰乱蝙蝠栖息地似乎强调动物,使它们在唾液中的唾液,尿液和粪便中的更具病毒,可以感染其他动物。

埃及水果蝙蝠

埃及水果蝙蝠,鲁森·艾格内斯(Rousettus Aegyptiacus)是Marburg病毒的宿主,它可以感染猴子并穿过人类,以引起致命的出血热。信贷:Victor Corman

“向蝙蝠的环境威胁提高可能会增加人群病的威胁,”布鲁克说,由BAT监测计划合作达尔瓜(美国国防高级研究项目机构)目前正在马达加斯加,孟加拉国,加纳和澳大利亚进行。该项目,蝙蝠一个健康,探讨了蝙蝠栖息地损失与蝙蝠病毒溢出到其他动物和人类之间的联系。

“底线是蝙蝠在托管病毒时可能是特别的,”派对生态学家和联合国联盟派生学教授迈克·苏比·迈克·博茨·博士yabo124“很多这些病毒来自蝙蝠并不是随意的。蝙蝠甚至与我们密切相关,所以我们不会指望他们举办许多人类病毒。但这项工作展示了蝙蝠免疫系统如何推动克服这一点的毒力。“

新研究By Brook,靴子及其同事本月在杂志上发表el

Boots和UC Berkeley Contreague Wayne Getz是一个23中的23名中美共同作者最近发表的论文在杂志中ecohealth.这争辩说,在美国和中国科学家之间的重点是疾病生态和新兴感染之间的更好的合作。

剧烈的飞行导致寿命更长 - 也许是病毒耐受性

作为唯一的飞行哺乳动物,蝙蝠将其代谢率提升到飞行中的水平,这一倍通过跑步时通过类似尺寸的啮齿动物实现的。

通常,由于反应性分子的积累,主要是自由基的积累,剧烈的体力活性和高代谢速率导致较高的组织损伤。但要使飞行能够实现蝙蝠,似乎已经开发了生理机制,以有效地造成这些破坏性分子。

这使得有效地挖掘通过任何原因产生的破坏性分子的副作用,这可以解释蝙蝠独特的寿命。具有更快的心率和新陈代谢的较小的动物通常具有比具有较慢心跳和新陈代谢较慢的较大的动物更短的寿命,可能是因为高代谢导致更具破坏性的自由基。但蝙蝠的寿命比其他哺乳动物更长的寿命是独一无二的:一些蝙蝠可以活40年,而同样大小的啮齿动物可能会活两年。

这种炎症的快速夯实也可能具有另一个百合:夯实与抗病毒免疫反应相关的炎症。许多蝙蝠的免疫系统的一个关键伎俩是称为干扰素-α的信号分子的毛发触发释放,其告诉其他细胞在病毒侵犯之前将其他细胞“男人们”。

病毒感染非洲绿色猴子

如此模型中的病毒感染模型(点击查看动画GIF),当绿色猴子(VERO)细胞被病毒侵入时,它们很快就会屈服,因为它们没有干扰素响应。易感细胞(绿色像素)迅速暴露,感染和杀死(紫色)。信用:Cara Brook / UC Berkeley

Brook非常好奇蝙蝠的快速免疫反应如何影响他们寄出的病毒的演变,因此她对两只蝙蝠的培养细胞进行了实验,作为一种猴子,一只猴子。一个蝙蝠,埃及果棒(rousettus aegyptiacus)是Marburg病毒的天然宿主,在转录其干扰素-α基因之前需要直接的病毒攻击,以用干扰素淹没身体。这种技术略微慢于澳大利亚黑色飞狐(pteropus alecto.)是Hendra病毒的储层,旨在将病毒感染与干扰素-α进行灭活RNA.转录并准备转变为蛋白质。非洲绿猴(Vero)细胞系根本不会产生干扰素。

当被模仿埃博拉和马尔堡的病毒挑战时,这些细胞系的不同反应被引人注目。虽然绿色猴细胞系快速淹没并被病毒杀死,但由于干扰素预警,卷曲蝙蝠细胞的一部分从病毒感染中成功地围绕着病毒感染。

在澳大利亚黑色飞狐细胞中,免疫应答甚至更成功,病毒感染在卷曲细胞系中基本上显着放缓。此外,这些蝙蝠干扰素反应似乎让感染持续更长时间。

“想想在细胞单层上的病毒,就像通过森林燃烧的火焰一样。一些社区 - 细胞 - 有紧急毯子,火灾通过不伤害它们,但在一天结束时,你仍然在系统中窒息煤炭 - 仍有一些病毒细胞,“布鲁克说。细胞的存活社区可以繁殖,为病毒提供新的靶标,并建立涵盖蝙蝠的寿命的闷烧感染。

Brook和Boots创建了一个简单的蝙蝠免疫系统模型,在计算机中重新创建他们的实验

“这表明,拥有一个真正强大的干扰素系统将有助于这些病毒在主机内持续存在,”布鲁克说。“当您具有更高的免疫应答时,您可以获得受感染的这些细胞,因此病毒实际上可以升高其复制率而不会对其主机造成损坏。但是,当它溅到像人类这样的东西时,我们没有那些相同的抗病毒机制,我们可以体验很多病理学。“

研究人员指出,许多蝙蝠病毒通过动物中间人跳到了人类。SARS通过亚洲棕榈狸来人类;通过骆驼Mers;埃博拉通过大猩猩和黑猩猩;NIPAH通过猪;Hendra通过马和马尔堡通过非洲绿色猴子。尽管如此,这些病毒仍然在使最终跳入人类时仍然是非常毒性的和致命的。

病毒感染澳大利亚黑飞狐狸

在病毒感染的模型中(点击查看动画GIF),当澳大利亚黑色飞行狐狸的细胞被病毒侵入时,从感染的一些快速围绕感染迅速围绕,通过染色细胞的快速释放干扰素。这允许细胞存活更长时间,但增加了传染性细胞的数量(红色)。信用:Cara Brook / UC Berkeley

Brook和Boots正在蝙蝠内设计更正式的疾病演变模型,以便更好地了解病毒溢出到其他动物和人类。

“了解感染的轨迹真的很重要,以便能够预测出现和传播和传播,”布鲁克说。

参考:

“蝙蝠细胞系中加速病毒动态,对动物园的影响”由Cara e Brook是一个通讯作者,迈克·靴子,卡特里克·克兰德兰,Andrew Pobson,Christian Drosten,Andrea L Graham,Bryan T Grenfell,Marcel AMüller,MelindaNG,Lin-Fa Wang和Anieke Van Leeuwen,2月3日,2月3日,el
DOI:10.7554 / Elife.48401

“蝙蝠细胞系中加速病毒动态,对动物园的影响”由Cara e Brook是一个通讯作者,迈克·靴子,卡特里克·克兰德兰,Andrew Pobson,Christian Drosten,Andrea L Graham,Bryan T Grenfell,Marcel AMüller,MelindaNG,Lin-Fa Wang和Anieke Van Leeuwen,2月3日,2月3日,el
DOI:10.7554 / Elife.48401

其他共同作者el纸是纽约市阿尔伯特爱因斯坦梅林达梅林达·纳尔·梅林达·纳格州;Andrew Dobson,Andrea Graham,Bryan Grenfell和Anieke Van Leeuwen普林斯顿大学在新泽西州;洪堡大学的基督徒德罗登和MarcelMüller在德国柏林;杜克大学 - 新加坡医学院国立大学林芳。

该工作由全国科学基金会奖学金,UC Berkeley的米勒基础研究所和国家卫生研究院的批准(R01 AI134824)提供资金。

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