瞄准蚊子的唾液可以阻止寄生虫的传播

冈比亚按蚊唾液中发现的一种蛋白质可以阻止血液在其胃中凝结，并有助于寄生虫的传播。

　　

为了防止它们的食物变成难以消化的血块，蚊子进化出了非常有用的唾液。“蚊子的唾液就像药房。这是一种药物和蛋白质的混合物，可以调节几种生物过程，”美国国家过敏和传染病研究所的寄生虫学家和媒介昆虫学家Vega-Rodriguez说。这些唾液蛋白包括不同的因子，这些因子可以损害正常的宿主免疫反应，阻止血小板聚集，或降解血凝块中的主要蛋白质纤维蛋白。

然而，当这些昆虫咬一口时，它们不仅能采到血；它们还会传播病原体，比如疟疾的病原体——恶性疟原虫。疟疾的传播主要通过受感染的按蚊叮咬，这些蚊子在吸食感染者的血液后，疟原虫在蚊子中肠内进行有性繁殖，形成可感染人类的孢子体。因此，疟原虫在蚊子中肠的发展和孢子体向人类的传播是疟疾生命周期中的关键瓶颈，也是干预疟疾的有吸引力的靶点。

蚊子和其他吸血昆虫通过唾液蛋白来调节宿主的止血和免疫反应，以便在吸血中有效地获取和之后消化血液。然而，我们对蚊子唾液如何调节疟原虫从人类到蚊子，以及从蚊子到人类的传播的理解仍然有限。最近的研究显示，蚊子唾液中的一些蛋白质，如saglin和唾液腺表面蛋白1（SGS1），在吸血过程中被摄入，影响疟原虫在蚊子中肠的感染，但其作用机制尚不清楚。

在发表在《自然通讯》上的一项研究中，Vega-Rodriguez和他的团队证明了一种已知可以降解皮肤纤维蛋白的蛋白质在冈比亚按蚊（一种可以携带疟疾的蚊子）的胃中也可以降解纤维蛋白，也可以促进寄生虫的传播。这些发现可以提供新的疾病缓解策略。

唾液蛋白对纤维蛋白溶解系统的影响

研究人员首先探讨了按蚊唾液腺提取物和唾液对人组织型纤溶酶原激活剂（tPA）的激活能力。通过使用tPA荧光底物，他们观察到唾液腺提取物和唾液都能增加tPA活性。进一步的研究发现，按蚊唾液中的一个5'核苷酸外切酶（Ag5'NTE）是tPA的激活剂。这个蛋白也被称为AgApyrase（ Anopheles gambiae salivary apyrase (AgApyrase)），是一种已知的血小板聚集抑制剂，能够与tPA相互作用并激活它，促进纤溶酶原向纤溶酶的转化，从而降解纤维蛋白，促进疟原虫的传播。

AgApyrase与tPA的相互作用

通过ELISA覆盖实验和生物层析干涉实验（BLI）证实了AgApyrase与tPA之间的直接相互作用。通过AlphaFold2和OmegaFold预测的AgApyrase与人类tPA之间的结构分析，生成了一个复杂的模型，显示两个分子之间的相互作用是通过tPA丝氨酸蛋白酶结构域的一个突出环介导的。

AgApyrase在蚊子血液餐中的作用

通过免疫组化实验证实，在吸血过程中，按蚊中肠摄入了大量来自唾液的AgApyrase。这表明，蚊子唾液中的AgApyrase在调节血液餐中的止血和炎症反应中起着重要作用，这可能影响病原体的传播。

AgApyrase对纤维蛋白降解的影响

研究者们通过测量蚊子中肠血液中的D-二聚体浓度来测试AgApyrase是否增强了纤维蛋白降解。结果显示，补充AgApyrase的血液中的蚊子中肠D-二聚体显著增加，表明AgApyrase摄入增强了血液中的纤维蛋白溶解。

AgApyrase对血小板激活和凝集的影响

通过免疫组化和扫描电子显微镜观察，作者研究了AgApyrase对血小板激活和聚集的影响，他们发现AgApyrase显著减少了蚊子中肠中的血小板凝集。研究者们进一步探讨了AgApyrase对中性粒细胞外陷阱（NETs，Neutrophil extracellular traps ）形成的影响，发现AgApyrase显著减少了NETs的形成。

AgApyrase对疟原虫传播的影响

作者测试了AgApyrase对疟原虫传播的影响。他们通过被动给予小鼠重组rAgApyrase，然后让感染疟原虫的蚊子叮咬这些小鼠，发现补充rAgApyrase显著增加了疟原虫卵囊数量。此外，用rAgApyrase免疫小鼠可以减少卵囊强度和感染率。

为了进一步研究apyrase对寄生虫传播的影响，研究小组研究了寄生虫向新动物宿主的迁移。他们观察到，在先前免疫过apyrase的小鼠中，从受感染蚊子引入小鼠体内的寄生虫迁移到动物肝脏的效率较低。通过靶向apyrase阻断两种形式的寄生虫传播的能力是维加-罗德里格斯对其作为候选疫苗的潜力感到兴奋的原因之一，但同时，他说：“（apyrase）与寄生虫无关，它是蚊子的蛋白质，所以它减少了寄生虫产生任何逃逸或任何针对apyrase的干预的压力。”

此外，他解释说，许多其他携带疾病的媒介会摄入自己的唾液。“我们的发现不仅适用于按蚊和疟疾；这可能适用于伊蚊及其传播的病毒。它可能适用于白蛉和它们传播的寄生虫，它们会导致利什曼原虫，还有接吻虫和锥虫寄生虫。你可以继续接触所有摄入血液的媒介，甚至蜱虫。”

圣母大学（University of Notre Dame）的媒介生物学家和寄生虫学家玛丽·安·麦克道尔（Mary Ann McDowell）没有参与这项研究，她认为，与研究人员正在考虑的控制寄生虫传播的其他潜在方法相比，以apyrase为靶点的疫苗是一种新颖的方法。McDowell的研究小组先前研究了沙蝇唾液蛋白作为预防利什曼病候选疫苗的潜力，利什曼病由利什曼原虫引起。麦克道尔还喜欢研究从自然媒介传播的方法，而不是用打针。她说：“我们需要真正了解感染发生的全部生物学原理，因为我认为它真的可以改变结果。”

这项研究揭示了蚊子唾液中的AgApyrase在调节止血和促进疟原虫在蚊子中肠的发展以及孢子体传播到哺乳动物宿主中的关键作用。这些发现强调了唾液蛋白在疟疾传播中的作用，并确定了唾液AgApyrase作为预防疟疾传播的候选疫苗的独特靶点，针对从媒介到人类和从人类到媒介的传播。了解唾液蛋白在这一微环境中的功能角色可以揭示蚊子、宿主和病原体在传播过程中复杂的相互作用，为阻断疟疾和其他虫媒传播疾病的传播策略的发展铺平了道路。