摘要:研究人员将感染病毒的雄蚊与健康的未交配过的雌蚊放在一起,8天后检测发现,约11%的雌蚊被感染。更令人震惊的是,这些通过性传播感染病毒的雌蚊,其体内病毒足以让实验小鼠发病,说明病毒具备进一步传播的潜力。
雄性伊蚊也会“性传播”病毒?科学家发现基孔肯雅热病毒的新传播方式!
近期,广东佛山、江门地区先后出现基孔肯雅热暴发疫情,感染人数已经超万例。
你可能知道,基孔肯雅热病毒(CHIKV)是通过雌性伊蚊叮咬人类传播的。
但你是否想过,雄蚊虽然不咬人,却也可能在病毒传播中扮演“幕后推手”?
01实验发现:雄蚊也能传播病毒!印度国家病毒研究所的一项实验首次证实:感染了基孔肯雅热病毒的雄蚊,可以通过交配将病毒“性传播”给雌蚊!
研究人员将感染病毒的雄蚊与健康的未交配过的雌蚊放在一起,8天后检测发现,约11%的雌蚊被感染。更令人震惊的是,这些通过性传播感染病毒的雌蚊,其体内病毒足以让实验小鼠发病,说明病毒具备进一步传播的潜力。
02病毒如何“潜伏”并卷土重来?在亚洲,基孔肯雅热病毒没有明确的动物宿主,疫情往往突然暴发、又神秘消失。那么,病毒是如何在“人间蒸发”后再次出现的?
科学家推测,雄性伊蚊蚊通过性传播维持病毒在蚊群中的“低水平循环”,而雌蚊一旦感染,就可能通过叮咬重启人类疫情。这种“性传播+垂直传播(母传子)”的组合,或许正是病毒在“沉默期”的生存策略。
03实验细节揭秘这项实验室研究是这样做的:
- 雄蚊通过胸腔注射感染病毒,4天后100%检测阳性;
- 与雌蚊按1:2比例共同生活,8天后检测雌蚊感染率;
- 感染雌蚊体内病毒可致小鼠发病,证实其传染性;
- 排除了通过糖水垫传播病毒的可能性。为了排除通过浸糖棉垫传播CHIKV的可能性,按照上述方法将50只雄性蚊虫进行胸腔接种,培养4天,并在10只随机选择的雄性中筛选病毒抗原。在确认100%(10只中有10只)呈阳性后,其余雄性被允许通过棉垫吸食10%的糖水。使用相同的糖棉垫让未感染的雌蚊吸食,这些雌蚊被培养八天,并通过IFAT在头部切片中筛选CHIKV抗原。同时, bodies也被处理并按照上述方法接种到幼鼠中。
哺乳小鼠在接种了吸食过葡萄糖垫的雌性蚊虫体悬液后没有显示出感染的迹象。这些发现清楚地表明,CHIKV在蚊虫吸食葡萄糖垫时并没有通过这些垫子传播。
05这意味着什么?这项研究提醒我们,控制蚊媒传染病不仅要防“咬”,还要关注蚊群内部的病毒循环机制。未来,或许需要:
- 更精准地监测蚊群感染情况;
- 研究雄蚊在病毒维持中的长期作用;
- 探索是否其他蚊媒病毒也存在类似传播方式。
一只不咬人的雄蚊,也可能成为疫情复燃的“火种”。
伊蚊通过性传播基孔肯雅病毒
作者:Mangala Mavale、Deepti Parashar、Anakkathil Sudeep、Mangesh Gokhale、Youwaraj Ghodke、Geevarghese Geevarghese、Vidya Arankalle、Akhilesh Chandra Mishra
单位:印度浦那国家病毒研究所
摘要:
本实验旨在证明雄性埃及伊蚊在维持和传播基孔肯雅病毒(CHIKV)至雌性伊蚊中的作用。
我们证明了感染的雄性伊蚊能够在交配过程中将病毒传播给雌性伊蚊。当未交配雌性伊蚊与感染的雄性伊蚊共同生活时,雌性伊蚊的感染率为11%。通过性传播感染的雌性伊蚊的体悬液能够在瑞士白化幼鼠中引发疾病,这证明了性传播病毒的传染性。
通过针对非结构蛋白4和包膜1基因部分序列的逆转录-聚合酶链反应确认了患病小鼠大脑中CHIKV的存在。
鉴于最近有关伊蚊中CHIKV卵传的报告,尽管水平较低,这一发现具有重要意义,因为它可能有助于病毒通过性传播传播给雌性,从而开始新的感染。
引言
基孔肯雅热是非洲和东南亚国家,包括印度,最重要的蚊媒病毒性疾病之一。该疾病由基孔肯雅病毒(CHIKV)引起,CHIKV是一种甲病毒,属于披膜病毒科,于1952-1953年在非洲首次从类似登革热的疾病中分离出来。尽管该疾病是自限性的,但会导致高发病率,其特征是突发高热、多关节痛和肌痛。
埃及伊蚊是CHIKV的主要传播媒介,几乎参与了迄今为止非洲、印度和东南亚其他国家报告的所有基孔肯雅热流行。然而,亚洲虎蚊(白纹伊蚊)在印度、印度洋的留尼汪岛和意大利最近的爆发中也发挥了重要作用,这通过爆发地区的高发病率和病毒分离得到了证实。
在非洲,该病毒通过涉及非人灵长类动物和多种森林栖息蚊虫的自然循环得以维持。然而,尚不清楚该病毒在亚洲是如何维持的,因为没有已知的动物宿主,病毒在人类和蚊虫之间传播。基孔肯雅病毒有一个独特之处,即它会在很长一段时间内消失,然后突然以爆炸性形式重新出现。在蚊虫中病毒的卵传可能是维持病毒在流行间期的一种机制,因为病毒已在野外捕获的埃及伊蚊和白纹伊蚊雄性蚊虫中被检测到。在这方面,我们测试了病毒在埃及伊蚊雄性蚊虫中的维持以及在交配过程中传播给雌性蚊虫的可能性。本研究描述了实验感染的雄性蚊虫将CHIKV成功性传播给雌性蚊虫的情况。
材料与方法
蚊虫:埃及伊蚊来自印度浦那国家病毒研究所实验室饲养的种群,该种群在过去17年中在28±2°C的温度和80±相对湿度下饲养。
病毒:我们使用了基孔肯雅病毒株061573,该病毒株是从2006年印度安得拉邦爆发期间获得的人类血清样本中分离出来的,并在Vero E6细胞中经过四次传代。病毒的50%组织培养感染剂量滴度为7log10/mL。
蚊虫感染和性传播:在实验开始之前,对雄性和雌性蚊虫进行了CHIKV抗原筛查。新羽化的雄性和雌性蚊虫分别放在不同的笼子里。100只雄性蚊虫通过胸腔内注射病毒悬浮液进行感染,每只蚊虫注射0.2μL,如Rosen和Gubler所述。感染的蚊虫用10%葡萄糖溶液饲养。在感染后第4天,随机取出10只蚊虫,制作头压片,并使用间接免疫荧光抗体技术(IFAT)筛查CHIKV抗原,如Dhanda和Ilkal所述,并使用在兔子中制备的CHIKV高免血清。一旦确认所有10只感染的雄性蚊虫中存在CHIKV,其余蚊虫便与同龄的未交配雌性蚊虫以1:2的比例在三个笼子里进行群体交配。交配8天后,从笼子里取出92只存活的雌性蚊虫,制作头压片,并使用IFAT筛查CHIKV抗原。将去头蚊虫的尸体在磷酸盐缓冲液中的0.75%牛白蛋白中研磨,以10,000rpm的速度在4°C下离心1小时,将上清液通过颅内途径接种到1-2日龄的乳鼠中。接种的乳鼠被观察是否发病,大脑被取出并使用逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)筛查病毒RNA。
通过棉垫传播CHIKV:为了排除通过浸泡葡萄糖的棉垫传播CHIKV的可能性,50只雄性蚊虫如上所述进行胸腔内注射,孵育4天,并在10只随机选择的雄性蚊虫中筛查病毒抗原。在确认100%(10/10)阳性后,剩余的雄性蚊虫通过棉垫用10%葡萄糖喂养。相同的葡萄糖垫用于喂养未感染的雌性蚊虫,这些雌性蚊虫在孵育8天后,通过IFAT在头压片中筛查CHIKV抗原。尸体也按照上述方法处理并接种到乳鼠中。
结果
在头压片中检测CHIKV:在感染后第4天收获的10只注射的雄性蚊虫通过IFAT检测CHIKV抗原呈阳性,表明注射的蚊虫100%阳性。交配8天后,雌性蚊虫的头压片在IFAT筛查中10只蚊虫含有CHIKV抗原(11%阳性)。尽管在所有三个笼子里保持了相同的雄性和雌性蚊虫比例,但每个笼子的阳性百分比范围从6%到17%(表1)。
在乳鼠中证明性传播的CHIKV的传染性:用阳性雌性蚊虫的去头尸体悬浮液感染的瑞士白化乳鼠(1-2日龄)在第二次传代后第3天和第4天发病(8/8)。患病小鼠的大脑中含有CHIKV RNA,通过CHIK特异性RT-PCR检测到。
棉垫未传播CHIKV:用感染的雌性蚊虫尸体悬浮液接种的乳鼠未显示出感染迹象。这些发现清楚地表明,CHIKV在蚊虫通过棉垫取食时未通过棉垫传播。
讨论
基孔肯雅病毒在非洲和亚洲国家都有地方流行,在这两个大陆的病毒维持和传播方面表现出不同的行为。由于亚洲没有涉及自然循环,因此了解CHIKV在自然界中的存在方式,特别是在亚洲的流行间期,是非常有用的。最近的研究表明,CHIKV在埃及伊蚊和白纹伊蚊中以低水平的垂直传播或卵传发生。由于没有已知的脊椎动物宿主携带病毒,低水平的卵传和性传播可能是维持病毒在蚊虫中的原因。
如果CHIKV发生卵传,病毒可能存在于雄性蚊虫中。这种可能性已在最近在泰国进行的一项研究中得到证实,该研究在埃及伊蚊和白纹伊蚊雄性蚊虫中检测到CHIKV。Ratsitorahina等人也在马达加斯加的图阿马西纳进行的研究中报告说,在白纹伊蚊的幼虫饲养池中检测到CHIKV。在国家病毒研究所最近进行的一项研究中,CHIKV抗原在从喀拉拉邦获得的野外捕获的埃及伊蚊雄性蚊虫中被检测到(国家病毒研究所,未发表数据)。印度的这个邦是独特的,因为白纹伊蚊在2006-07年爆发期间被确定为CHIKV的传播媒介,因为它们在爆发地区的高发病率。这种蚊虫在亚洲和欧洲的CHIKV传播潜力已经在亚洲、欧洲(意大利)以及印度洋岛屿上得到证实。雄性蚊虫中病毒的存在表明它们可以通过性传播将病毒传播给雌性蚊虫,从而引发新的感染循环。
雄性蚊虫通过性传播病毒是众所周知的,并被认为是病毒在自然界中维持的一种方式。这种现象已在多种传播媒介物种中得到研究,并在蚊虫传播的布尼亚病毒、甲病毒、黄病毒和弹状病毒的媒介中得到证实。然而,目前没有关于CHIKV在蚊虫中性传播的信息。我们的数据显示,当与实验感染的雄性蚊虫共同生活时,雌性蚊虫的阳性率约为17%,这是一个重要的观察结果,可能具有巨大的流行病学意义。本研究还证明,CHIKV感染的雄性蚊虫能够在交配过程中有效地将病毒传播给雌性蚊虫。当用性感染的雌性蚊虫的去头尸体接种乳鼠时,乳鼠发病,这表明病毒对脊椎动物宿主的传染性。这一发现表明性感染的传播潜力。
在本研究中,我们没有测试通过蚊虫叮咬传播病毒的实验。头部存在病毒表明蚊虫有通过叮咬传播病毒的潜力。Dubrulle等人在用埃及伊蚊和白纹伊蚊进行的实验中表明,当通过口服感染时,唾液腺早在感染后第二天就受到感染。这些研究人员还观察到,随着孵化的进行,感染性病毒颗粒增加,埃及伊蚊和白纹伊蚊的最大病毒滴度分别在第6天和第7天观察到。
我们相信,感染的雄性蚊虫可能在不引起人类群体爆发的情况下维持病毒的低阈值,而性感染的雌性埃及伊蚊可能在焦点内引发新的感染循环。研究病毒从感染的雄性蚊虫传播到雌性蚊虫的实际模式将是有用的。性传播的一个可能解释是通过感染的精子传播到受精囊或通过精液。然而,需要进行更精确的研究来了解这一过程中涉及的实际机制,并扩大我们对病毒-媒介相互作用的现有认识。
致谢
感谢国家病毒研究所昆虫学部门的工作人员,特别是Prakash Salunke、Reuben George和Pradeep Fulmali提供了出色的技术援助,以及P.V.M.Mahadev博士(高级科学家)在研究过程中的热情和鼓励。
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来源:科学小能