雌性按蚊的唾液腺

來源：中國科學(xué)報(bào)

本報(bào)訊蚊子可攜帶成千上萬條瘧原蟲，但蚊子在吸血時(shí)僅將一小部分寄生蟲傳染給吸血對象。那么瘧原蟲到底堵在哪里了呢?如今，美國科學(xué)家報(bào)告說，他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)蚊子唾液腺中有一道屏障可以阻止瘧原蟲向體外傳播，該屏障或許可以作為預(yù)防或減少瘧疾感染的新靶標(biāo)。

“我們的研究結(jié)果進(jìn)一步詳細(xì)說明了蚊子唾液腺在阻擋昆蟲傳播疾病中所起的作用。”約翰斯·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)教授Deborah Andrew說，“通過增強(qiáng)蚊子體內(nèi)天然存在的傳播屏障，我們或許可以阻止瘧疾和其他致命蚊媒疾病的蔓延。”

據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)，全球估計(jì)有2.2億人(主要在熱帶和亞熱帶地區(qū))患有瘧疾，每年有超過40萬人死于瘧原蟲感染。這類疾病表現(xiàn)為致殘性發(fā)熱、發(fā)冷、疲勞和出汗。瘧疾可以用藥物進(jìn)行治療，也可以通過滅蚊計(jì)劃進(jìn)行預(yù)防，但藥物和滅蚊方案的高成本一直是瘧疾防治工作的障礙。

瘧原蟲在其復(fù)雜的生命周期中必須依靠雌性按蚊才能傳播。蚊子在吸取受感染動(dòng)物宿主的血液過程中吸食了雄性和雌性瘧原蟲生殖細(xì)胞，瘧原蟲的生命周期便由此展開。這些細(xì)胞最終到達(dá)蚊子的腸道，它們在這里融合形成受精卵，然后穿過腸道內(nèi)膜，并在昆蟲體腔內(nèi)形成卵囊。在這些卵囊中，瘧原蟲開始快速增殖，數(shù)量越來越多。當(dāng)卵囊最終破裂時(shí)，瘧原蟲便聚集到唾液腺，并在蚊子再次吸血時(shí)被噴出。然而科學(xué)家觀察到，大部分瘧原蟲都未能從蚊子體內(nèi)傳播出去。

“盡管成千上萬的瘧原蟲侵入唾液腺，但在蚊蟲叮咬期間它們之中只有不到1/10被傳播出去。”Andrew實(shí)驗(yàn)室博士后研究員兼研究的主要作者M(jìn)ichael Wells說，“所以，我們知道唾液腺阻止了瘧原蟲傳出體外，但我們并不清除其中的確切機(jī)制。”

按蚊的唾液腺分成三葉，每葉由產(chǎn)生唾液的細(xì)胞組成。它們的外層包覆著保護(hù)膜(稱為基底膜)，每葉呈長導(dǎo)管狀并延伸至昆蟲的口腔。若要釋放到體外，瘧原蟲必須先鉆過基底膜，穿過一層唾液腺細(xì)胞，然后游過一個(gè)叫做分泌腔的空間最終到達(dá)唾液管。

為了研究唾液腺如何阻礙瘧疾傳播，研究人員首先讓按蚊吸食富含瘧原蟲的嚙齒動(dòng)物血液。由于吸食量由蚊子自己決定，因此每只蚊子攝入了不同數(shù)量的瘧原蟲。這讓研究人員能夠從數(shù)百個(gè)蚊蟲唾液腺中采集到不同瘧原蟲感染量的數(shù)據(jù)。

研究人員隨后解剖這些蚊子的唾液腺并在高倍顯微鏡下尋找寄生蟲，從而系統(tǒng)確定瘧原蟲的位置。他們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)瘧原蟲要么在基底膜內(nèi)，要么在分泌腔內(nèi)，但是只有少數(shù)瘧原蟲在唾液管中。

“瘧原蟲似乎可以無障礙地進(jìn)入唾液腺。”Wells說，“所以，這告訴我們，瘧原蟲在之后試圖進(jìn)入唾液管的過程中遇到了阻礙。”

接下來，研究人員在更高倍數(shù)的顯微鏡下觀察了唾液腺每葉的細(xì)胞層。他們發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)瘧原蟲似乎無法離開分泌腔，并聚集在唾液管周圍的一層堅(jiān)固的纖維壁上，此壁由一種叫做幾丁質(zhì)的物質(zhì)組成。

然而，一些瘧原蟲能夠穿過此幾丁質(zhì)壁并到達(dá)唾液管，但是像交通阻塞一樣，它們所穿過的開口非常狹窄，只允許少數(shù)瘧原蟲通過。Wells說，那些幸運(yùn)穿過了堅(jiān)硬管壁的瘧原蟲很可能就是在叮咬期間被釋放的瘧原蟲。

如果可以加強(qiáng)唾液管周圍的幾丁質(zhì)壁，或許就可以阻止感染。研究人員日前在美國微生物學(xué)會的mBio上發(fā)表了這一研究成果。

“我們的研究為更好地了解攜帶瘧疾的蚊子的唾液腺如何限制瘧原蟲傳播，邁出了開創(chuàng)性的第一步。”Andrew說，“未來，我們希望這些信息可用于制定阻擋疾病傳播的策略，并揭示其他昆蟲是如何影響疾病傳播的。”