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寨卡病毒(ZIKV)传播广泛却缺乏有效防控手段。研究人员聚焦其传播机制,发现 ZIKV 感染人体皮肤成纤维细胞后,改变细胞代谢,释放吸引蚊子的挥发性有机化合物(VOCs),增强传播。该研究为防控 ZIKV 传播提供新思路。
在全球,寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)的传播态势令人担忧。它已在 92 个国家出现,随着携带病毒的媒介昆虫在新地区不断扩散,其传播范围还在持续扩大。ZIKV 是一种由蚊子传播的病毒,属于黄病毒属,主要通过埃及伊蚊和白纹伊蚊叮咬人类传播 。被蚊子叮咬感染 ZIKV 后,人体的潜伏期为 3 - 12 天。然而,目前针对 ZIKV 感染,既没有特效治疗方法,也没有可用的疫苗,常规的病媒控制手段成为预防 ZIKV 传播的主要方式。在此背景下,探究 ZIKV 的传播机制显得尤为重要,这能为防控措施的制定提供关键依据。
为了深入了解 ZIKV 的传播机制,来自瑞典斯德哥尔摩大学、德国汉诺威兽医大学等多个研究机构的研究人员开展了相关研究。他们发现,ZIKV 感染人体皮肤成纤维细胞后,会改变细胞的基因和蛋白质表达模式,影响细胞代谢,进而增加释放吸引蚊子的挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs),这一过程可能是 ZIKV 增强传播成功率的关键。该研究成果发表在《Communications Biology》上。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:通过固相微萃取(SPME)技术结合气相色谱 - 质谱联用(GC - MS)分析,对 VOCs 进行采样和鉴定;利用 Illumina 测序技术进行转录组分析,探究 ZIKV 感染对人体皮肤成纤维细胞转录的影响;运用液相色谱 - 质谱联用(LC - MS)技术进行蛋白质组分析,寻找与 VOCs 产生相关的代谢酶变化;开展多种行为学实验,如 Y - 管嗅觉仪实验、风洞实验等,研究 ZIKV 相关气味对蚊子行为的影响。
下面介绍具体的研究结果:
- ZIKV 改变人类真皮成纤维细胞的挥发物组:研究人员发现,ZIKV 感染会改变人类真皮成纤维细胞的挥发物组。在病毒入侵阶段,与未感染细胞相比,有 14 种 VOCs 的释放显著增加,5 种显著减少;在传播阶段,所有 8 种显著改变的 VOCs 含量均比健康细胞增加。
- ZIKV 气味增强其载体的宿主寻找和进食行为:通过实验,研究人员发现 ZIKV 感染细胞释放的气味能吸引埃及伊蚊。用 Y - 管嗅觉仪实验表明,代表感染细胞排放物的混合气味显著吸引埃及伊蚊雌蚊,而不传播 ZIKV 的冈比亚按蚊(Anopheles gambiae s.l.)对这些混合气味无明显偏好。风洞实验也显示,感染相关的 VOCs 能吸引更多埃及伊蚊雌蚊。此外,ZIKV 相关气味还能改变埃及伊蚊的进食行为,使蚊子吸食更多血液,且能提高蚊子的繁殖力和存活率。
- ZIKV 操纵宿主细胞的转录组和蛋白质组以促进其传播:转录组分析发现,ZIKV 感染会影响大量转录本的表达,这些转录本主要与抗病毒防御机制和脂蛋白代谢过程有关。蛋白质组分析结合元分析表明,ZIKV 感染会导致参与脂肪酸衍生代谢过程的酶富集,这些酶可能与 VIMA - VOCs 的释放有关。
在讨论部分,研究人员指出,ZIKV 感染导致人体皮肤细胞释放更多吸引蚊子的 VOCs,这些 VOCs 主要包括氧化化合物和碳氢化合物。感染还可能通过增强脂蛋白代谢,促进脂质运输和碎片化,进而改变挥发物组。虽然目前还未完全揭示 ZIKV 感染导致的代谢途径变化,但该研究明确了 ZIKV 感染对蚊子行为和宿主细胞代谢的影响。这一研究成果意义重大,它揭示了 ZIKV 传播的新机制,为开发更有效的 ZIKV 防控策略提供了理论基础,有助于通过干扰病毒与宿主细胞的相互作用、阻断气味介导的传播途径等方式,降低 ZIKV 的传播风险,保护公众健康。