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本文聚焦登革热 2 型病毒（DENV2）和寨卡病毒（ZIKV），发现它们可通过改变酪氨酸 - 多巴胺途径，破坏埃及伊蚊生物钟，提升其运动活性和吸血倾向，进而促进自身传播，为防控相关病毒提供关键依据。
研究背景
蚊子作为众多病原体的主要传播媒介，传播的疾病如黄热病、登革热、疟疾、基孔肯雅热和寨卡热等，每年在全球 125 多个国家导致数亿人感染和数百万人死亡，严重威胁全球公共卫生。其中，带毒蚊子的吸血行为是虫媒病原体传播的关键环节，但蚊媒病毒操纵蚊子吸血行为以增强传播的机制却鲜为人知。
黄病毒（Flavivirus）的传播发生在蚊子吸血过程中。病毒经蚊子唾液进入宿主皮肤，感染皮肤细胞后由髓样细胞运输至淋巴结，最终引发全身感染。因此，吸血是病毒全身感染和传播的必要前提。已有研究表明，埃及伊蚊接触 DENV2 或 ZIKV 感染的宿主后，会表现出更强的宿主寻找和吸血行为，同时，黄病毒也能直接调节蚊子的叮咬行为。
多巴胺（DA）作为一种重要的儿茶酚胺神经递质，在脊椎动物和无脊椎动物的生理活动中发挥着多种作用，包括记忆、学习、求偶、进食和睡眠调节等。在昆虫体内，多巴胺信号传导调控进食行为、唾液功能和宿主寻找活动。酪氨酸（tyrosine）是多巴胺合成的前体，在酪氨酸羟化酶（TH）的催化下转化为 L - 3,4 - 二羟基苯丙氨酸（L - DOPA），随后在多巴脱羧酶（DDC）的作用下转变为多巴胺。此外，哺乳动物中多巴胺的合成具有昼夜节律调节，蚊子的行为和生理活动也存在 24 小时节律，这一节律由内源性生物钟驱动。
研究结果
- DENV2 和 ZIKV 感染增强蚊子运动活性和吸血倾向：黄病毒可在蚊子体内持续复制，感染包括大脑在内的多种组织。通过免疫荧光测定，在感染病毒的蚊子大脑中观察到 Alexa Fluor 488 荧光，证实了 DENV2 和 ZIKV 包膜蛋白的存在。对埃及伊蚊吸血行为的研究发现，未感染蚊子在傍晚吸血率最高，黎明次之，而 DENV2 和 ZIKV 感染的蚊子全天吸血率都较高。利用 Drosophila Activity Monitor 2（DAM2）系统监测蚊子运动活性，发现感染病毒的蚊子比未感染的对照组活动明显增加。这一结果在不同蚊子种类和品系中均得到验证，表明 DENV2 和 ZIKV 感染会增加蚊子的吸血倾向和运动活性，有助于病毒传播。
- 非靶向代谢组学鉴定出感染蚊子头部的代谢物变化：为探究病毒影响蚊子行为的机制，进行非靶向代谢组学分析。质量控制（QC）分析显示，正、负 QC 样本间的皮尔逊相关性大于 0.99，主成分分析（PCA）表明样本重复性良好且组间差异显著。在 18 个样本中，共鉴定出 411 种正离子模式和 256 种负离子模式的代谢物。KEGG 功能和分类注释结果显示，代谢物主要为脂质和类脂分子（40.98%），其次是有机酸及其衍生物（18.9%）等。通过 KEGG 通路富集分析，确定了野生型与感染病毒蚊子之间的差异代谢物，最终找到 75 种在 DENV2 和 ZIKV 感染蚊子中均上调或下调的代谢物。这表明 DENV2 和 ZIKV 感染会引起蚊子代谢物的改变。
- N - 乙酰 - L - 酪氨酸增加蚊子吸血倾向和运动活性：在非靶向代谢组学分析中，关注感染期间上调的代谢物。由于脂质分子无法通过显微注射在蚊子中过表达，因此对其他上调的代谢物进行显微注射实验。结果发现，在 DENV2 和 ZIKV 感染蚊子大脑中上调的 N - 乙酰 - L - 酪氨酸，能增强蚊子的吸血倾向和运动活性。L - 酪氨酸是多巴胺合成的前体，病毒感染导致酪氨酸水平升高，进而使 DENV2 感染的埃及伊蚊头部组织中多巴胺水平比未感染蚊子高约 1.7 倍。注射 L - DOPA 后，蚊子多巴胺水平升高，吸血比例和平均运动活性也显著增加，说明多巴胺在增强蚊子吸血倾向中起积极作用。
- DENV2 和 ZIKV 抑制昼夜节律影响蚊子 Aath 表达：酪氨酸羟化酶是酪氨酸转化为多巴胺的生物合成途径中的限速酶，对埃及伊蚊的神经生理学至关重要。定量 PCR（qPCR）分析显示，未感染的埃及伊蚊中，编码酪氨酸羟化酶的 Aath 基因表达具有明显的昼夜节律，白天表达水平下降，夜晚升高。然而，感染 DENV2 或 ZIKV 的蚊子中，Aath 基因表达全天持续升高。通过注射 dstimeless 干扰蚊子生物钟，发现 Aath 基因的昼夜振荡明显减弱，表达水平全天保持较高。同时，感染病毒的蚊子中，关键时钟基因 tim、per 和 Pdp1 的 mRNA 振荡也显著减弱。此外，干扰生物钟的蚊子吸血倾向在黄昏时的峰值消失，全天吸血率持续升高，运动活性也明显高于对照组。这表明蚊子吸血行为受昼夜节律调节，DENV2 和 ZIKV 感染破坏生物钟，导致 Aath 基因表达增加，进而增强蚊子的吸血倾向和运动活性。
- 敲低 Aath 基因抑制 DENV2 传播：为研究 Aath 基因在病毒感染过程中的作用，通过注射靶向 Aath 基因的双链 RNA（dsRNA）来敲低其表达。DAM2 检测发现，注射 dsAath 的埃及伊蚊运动活性明显低于注射对照 dsgfp RNA 的蚊子，且在 ZT12 时吸血率更低。尽管 Aath 基因敲低对 DENV2 在蚊子体内的复制没有影响，但敲低 Aath 基因的蚊子吸血比例始终低于仅感染病毒的蚊子。用感染病毒且注射 dsAath 或 dsgfp 的蚊子叮咬 AG6 小鼠后发现，注射 dsAath 的蚊子叮咬小鼠后，小鼠血清中病毒 RNA 水平在峰值时明显低于对照组，感染病毒的比例也更低。这说明降低蚊子中 Aath 基因的表达可抑制吸血行为，从而降低 DENV2 的传播效率。
讨论
蚊媒病毒对全球公共卫生构成重大威胁，不同病毒对蚊子行为的影响存在差异。DENV2 和 ZIKV 可增加埃及伊蚊的吸血倾向，而西尼罗河病毒（WNV）会降低库蚊的繁殖力但提高其吸血率，辛德毕斯病毒（SINV）感染的蚊子在寻找血液的时间上与未感染蚊子不同，拉科罗斯病毒（LACV）感染会抑制伊蚊的激活和宿主吸引力。这些差异表明，病毒对蚊子行为的调节具有病毒和载体特异性，不能一概而论。
本研究使用的埃及伊蚊洛克菲勒品系在实验室饲养了一个多世纪，其行为可能因人工饲养条件而与野生种群有所不同。此外，实验室的光照条件与自然环境存在差异，研究结果在自然环境中的相关性需要进一步验证。除病毒外，疟原虫等其他病原体也会改变蚊子行为，如疟原虫感染的按蚊对人类气味更敏感。目前尚不清楚虫媒病毒和疟原虫诱导的蚊子行为改变机制是否相似。
在本研究中，虽然确定了多巴胺途径与病毒感染蚊子的运动活性增加密切相关，但无法确定酪氨酸 - 多巴胺途径的激活是感染的一般症状还是病毒因子的特定功能。未来研究可探索病毒感染早期的影响。此外，昼夜节律对蚊子行为至关重要，DENV2 和 ZIKV 感染会破坏埃及伊蚊的昼夜节律，但病毒感染对蚊子其他节律基因以及外周生物钟的影响尚不清楚，值得进一步研究。
本研究存在一定局限性。实验均在实验室条件下使用长期适应的蚊子品系进行，与野生种群可能存在行为差异；实验结果在自然环境中的适用性需在野外捕获的蚊子或半野外系统中进行验证；蚊子叮咬行为实验使用 AG6 小鼠而非人类，结果对人类宿主的普遍性有待研究；研究仅针对 DENV2 和 ZIKV，不能推广到其他黄病毒。未来研究应比较实验室和野外品系的病毒影响，采用模拟黄昏的光照周期，并扩大对其他研究较少的黄病毒的研究，以明确保守机制和病毒特异性机制。
