沃爾巴克氏體調(diào)控按蚊活性氧抗瘧原蟲的研究進(jìn)展

特約通訊員 古小平 潘曉玲

瘧疾是世界關(guān)注的蟲媒傳染病，世界范圍內(nèi)每年約發(fā)生2.5億瘧疾病例。目前，因缺乏有效的上市疫苗用于瘧疾的預(yù)防，急需新型無抗藥性、綠色環(huán)保的蚊媒控制策略，從而控制瘧疾的傳播。

據(jù)相關(guān)研究成果介紹，瘧疾的傳播與感染始于其病原體瘧原蟲在蚊體內(nèi)的有性繁殖：瘧原蟲經(jīng)吸血感染瘧疾的主要傳播媒介——按蚊，于中腸內(nèi)經(jīng)過雌雄配子分化、受精，發(fā)育成動(dòng)合子，穿過腸上皮形成卵囊并增殖釋放出子孢子，經(jīng)血淋巴到達(dá)按蚊的唾液腺。最終在按蚊叮咬人類時(shí)，其唾液腺中具有感染性的成熟子孢子隨唾液進(jìn)入健康人體而引起感染。瘧原蟲在上述復(fù)雜的生命周期中，需要與蚊體固有免疫系統(tǒng)進(jìn)行博弈。其中，活性氧（ROS）即是蚊體內(nèi)可抑制甚至阻斷瘧原蟲發(fā)育的免疫效應(yīng)因子。

通過大量研究發(fā)現(xiàn)，活性氧不僅僅是參與有絲分裂、激素合成、細(xì)胞凋亡與基因表達(dá)的多功能分子，在按蚊抗病原體防御的免疫應(yīng)答中，更是激活按蚊固有免疫抑制瘧原蟲發(fā)育的重要免疫因子。據(jù)研究報(bào)道，在具有抗瘧原蟲特性的岡比亞按蚊R蚊株體內(nèi)顯著增高的活性氧，是激活固有免疫應(yīng)答、利用黑化作用和溶解機(jī)制阻斷瘧原蟲感染所必需的生物因子。而按蚊細(xì)胞內(nèi)活性氧最主要源自線粒體呼吸鏈，線粒體活性氧亦被證實(shí)在按蚊感染瘧原蟲中起著至關(guān)重要的作用，但過高的活性氧壓力對按蚊具有潛在細(xì)胞毒性，需要抗氧化酶（如超氧化物歧化酶和過氧化氫酶）精細(xì)調(diào)控避免高活性氧壓力對蚊體細(xì)胞的損害。由此提示，實(shí)時(shí)精準(zhǔn)地調(diào)控活性氧水平對降低按蚊傳播瘧原蟲的易感性十分關(guān)鍵。

湖南師范大學(xué)醫(yī)學(xué)院古小平、潘曉玲等人提出沃爾巴克氏體具有實(shí)時(shí)精準(zhǔn)調(diào)控蚊媒宿主活性氧的潛力：在埃及伊蚊中，沃爾巴克氏體可激活宿主免疫Toll通路，使抗氧化酶高表達(dá)以平衡其共生所導(dǎo)致的高活性氧壓力，并利用高表達(dá)的免疫效應(yīng)因子抗菌肽抑制登革病毒的復(fù)制和傳播。

沃爾巴克氏體是一種經(jīng)母性遺傳的革蘭陰性胞內(nèi)共生菌。雖然它廣泛存在于線蟲與節(jié)肢動(dòng)物體內(nèi)，感染約28%的蚊種，但斯氏按蚊和埃及伊蚊天然不感染沃爾巴克氏體。通過顯微胚胎注射，建立的沃爾巴克氏體穩(wěn)定感染的斯氏按蚊和埃及伊蚊新蚊株，顯示出顯著的抗病原體特性。目前，沃爾巴克氏體介導(dǎo)宿主抗瘧原蟲的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，沃爾巴克氏體不僅提高了按蚊宿主的活性氧水平，利用其作為抑制瘧原蟲的免疫效應(yīng)因子，而且激活了斯氏按蚊體內(nèi)包括TEP1、LRIM1、Toll通路中Rel1和Defensin1基因等大量免疫調(diào)控基因。提示沃爾巴克氏體可通過活性氧等多種免疫效應(yīng)基因，共同介導(dǎo)宿主抗瘧原蟲的免疫應(yīng)答。該特性賦予沃爾巴克氏體作為新型蚊媒控制策略在瘧疾的預(yù)防控制應(yīng)用中的潛在價(jià)值。

目前，基于沃爾巴克氏體的新型蚊媒控制策略，在全球多個(gè)國家的蚊媒疾病預(yù)防控制中被廣泛應(yīng)用。尤為突出的是中國廣州市南沙區(qū)和番禺區(qū)兩個(gè)島嶼開展的現(xiàn)場試驗(yàn)，持續(xù)的監(jiān)測結(jié)果顯示，釋放沃爾巴克氏體三重感染白紋伊蚊雄蚊，引起野外白紋伊蚊產(chǎn)生細(xì)胞質(zhì)不相容性，能成功壓制并清除現(xiàn)場野生白紋伊蚊種群。鑒于目前所取得的顯著進(jìn)展，沃爾巴克氏體感染的斯氏按蚊新蚊株因兼具調(diào)控宿主活性氧瘧原蟲的特性和可致野生蚊發(fā)生細(xì)胞質(zhì)不相容性的特性，以及無抗藥性、無轉(zhuǎn)基因、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，在預(yù)防瘧疾的按蚊種群壓制和種群替換策略應(yīng)用中具有巨大的潛力。相信在未來的蚊媒控制中，以其獨(dú)特的優(yōu)勢將得以更廣更多地運(yùn)用。