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成蚊对虫媒病毒中肠感染屏障及其机理的研究进展

来源:中国媒介生物学及控制杂志 作者:佚名 2004-9-24
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摘要: 关于虫媒病毒感染蚊虫的基本机制,目前已经了解的比较清楚。一般来讲,随血液进入蚊体的病毒首先进入中肠上皮细胞进行复制,之后释放入血淋巴,继而感染唾液腺,通过蚊虫叮咬或吸血传播。在这一系列过程中,许多研究者认为中肠屏障是一非常重要的因素。早在60年代初,Chamberlain等〔1〕就提出了“中肠屏障”的概念。...


  关于虫媒病毒感染蚊虫的基本机制,目前已经了解的比较清楚。一般来讲,随血液进入蚊体的病毒首先进入中肠上皮细胞进行复制,之后释放入血淋巴,继而感染唾液腺,通过蚊虫叮咬或吸血传播。在这一系列过程中,许多研究者认为中肠屏障是一非常重要的因素。早在60年代初,Chamberlain等〔1〕就提出了“中肠屏障”的概念。Hardy等〔2〕经过详细分析,总结出蚊虫感染病毒后,在不同层次存在中肠感染屏障、中肠释放屏障、涎腺感染屏障、涎腺释放屏障和经卵传递屏障。其中,中肠感染屏障或感染阈值现象,是限制许多病毒感染无脊椎动物媒介的一个重要因素。下面将重点讨论蚊虫对虫媒病毒的中肠感染屏障、影响因素、作用机制以及在蚊虫防制中的潜在意义。

  1 中肠感染屏障

  虫媒病毒经口感染蚊虫,很明显是在中肠水平上突破病毒剂量依赖性“感染阈值”而达到目的。须超过这一阈值的血中病毒滴度,常因蚊种和病毒的不同而具差异。在某些情况下,一些蚊种对常见滴度的脊椎动物病毒血症表现为完全不感染。这种对经口感染所表现的阈值屏障,不管是部分的还是完全的,在几篇文献中已被命为“肠”、“中肠”或“中肠感染”屏障〔3〕。

  蚊虫对虫媒病毒中肠感染屏障的存在,最早是由Merrill和TenBroeck提出的〔4〕。他们发现埃及伊蚊(Aedes aegypti)吸血后对东方马脑炎(Eastern equine encephalomyelitis, EEE)病毒完全不感染。而如果将病毒直接接种到血淋巴或吸血后立即穿刺胃部,则该蚊可以传播EEE;在其他蚊虫与病毒的关系中也观察到这种现象。例如,McLean等〔5〕注意到经口、经胸接种Cx.annulirostris后,墨谷脑炎(Murray vally encephlitis,MVE)病毒可在其体内繁殖;而An.annulipes只有经胸接种后,MVE才能在其体内增殖。Hardy等〔6〕发现马来亚伊蚊(Aedes malayensis)、伪杂鳞库蚊(Cx.peudovishnui)、淡色库蚊(Cx.pipiens pallens)和环跗库蚊(Cx.tarsalis)对经胸接种的西方马脑炎(Western equine encephalomyelitis,WEE)病毒同样易感,而只有马来亚伊蚊和环跗库蚊可经口感染WEE。提示中肠层次的屏障决定了蚊虫经口感染病毒的易感性。

  除不同的蚊种对病毒存在易感性差异外,同一蚊种的不同地理株间亦存在差异。同一蚊种内经口感染的抗性株同样与中肠感染屏障有关。野外和实验室的环跗库蚊株经口感染WEE后,表现出不同的易感性;而经胸接种后,则无甚差别〔4,7〕。同样,自然界中亦存在白纹伊蚊(Aedes albopictus)〔8〕和埃及伊蚊〔9〕对登革2型和登革3型病毒的抗性株。另外,野外收集和实验室的环跗库蚊克隆株以及基因筛选的经口感染WEE的抗性株,在经胸接种后具有同等的易感性,证明了中肠感染屏障的存在。

  2 中肠感染屏障的影响因素

  2.1 病毒剂量 蚊虫吸食感染性血液后,血液沉积于后中肠部位,此部位包括一层上皮细胞。病毒需首先感染上皮细胞,才能进而复制并散播。有几篇文献已明确阐明“中肠感染阈值”现象,即病毒在蚊虫中肠的初始感染过程中,需要雌蚊吸入足够量的病毒以突破“感染阈值”〔10〕。突破这一感染阈值所需的血中病毒滴度,在不同的虫媒病毒与蚊虫系统之间有着很大的差异〔1〕。目前,人们认为在最适宜条件下,某一虫媒病毒的自然媒介对该病毒具有一最低的感染阈值,但对那些靠经卵传递来维持或常靠其脊椎动物宿主产生高滴度病毒血症的某些病毒来讲,情况并非如此。蚊虫经口感染的病毒滴度,不仅影响初始感染上皮细胞的数量,而且进一步影响病毒在细胞内的复制与传播。许多研究者已观察到很多种蚊虫感染一定量的病毒,且经一定的潜伏期后不能传播病毒,多因病毒感染剂量低或因而造成的雌蚊体内复制的病毒量太低所致〔6〕。

  2.2 外潜伏期温度 不仅血中病毒滴度影响初始感染,外潜伏期温度对于虫媒病毒的感染亦有不可忽视的影响。在允许病毒复制的温度范围内,温度升高病毒感染蚊虫的机率增大。已有的研究资料表明,外潜伏期温度对不同蚊虫—病毒系统的中肠释放屏障具不同的影响〔11-12〕,这可能因不同温度对病毒复制的影响存在差异有关。而外潜伏期温度是如何影响中肠感染屏障的,报道甚少。

  2.3 协同感染 蚊虫对病毒中肠感染屏障的存在,使一些蚊虫不能成为病毒的有效媒介。但近年来的研究证实,某些寄生虫与病毒的协同感染,亦可大大提高蚊虫对病毒的感染率及传播效率〔13-17〕。

  在自然界,某些虫媒病毒的脊椎动物宿主(包括人)通常也会感染淋巴丝虫。现已证实,淋巴丝虫的微丝蚴与虫媒病毒同时感染蚊虫,可使病毒突破中肠屏障而增强其感染率〔13-18〕。Turill等〔13〕在研究微丝蚴Brugia malayi与RVF(Rift Valley Fever)病毒协同感染Aedes taeniorhynchus的关系时,认为有两种因素使Aedes taeniorhynchus传播RVF病毒的能力增强:一方面微丝蚴简化了病毒感染蚊虫的过程,即微丝蚴在逃逸的同时,使协同感染的部分病毒不必粘附、侵入、复制,并于中肠上皮细胞释放入血淋巴;另一方面,因为病毒不需在中肠细胞内完成复制循环再进入血淋巴,而大大减少了Aedes taeniorhynchus传播RVF病毒的外潜伏期时间。Jefferson等〔18〕进行Brugia微丝蚴与EEE病毒协同感染伊蚊的研究时发现,并非任何情况下微丝蚴都能起到增强病毒感染的作用,这种作用具剂量依赖性。必须有足够数量的微丝蚴和适宜的血症病毒滴度,才能使微丝蚴传送最低感染剂量的病毒进入血淋巴,从而提高感染率;而这一过程必须的条件,同一蚊种内亦存在差异。

  寄生虫与病毒协同感染的增强作用,具有不可忽视的流行病学意义:无效媒介可以成为有效媒介;引起蚊虫感染所需的最低病毒剂量会因此大大降低,从而使保存宿主(低级病毒血症)成为有效宿主;病毒在蚊体内经历的外潜伏期大为缩短等〔17〕。因此,在研究蚊虫对病毒的中肠感染屏障时,不能忽视寄生虫与虫媒病毒协同感染作用。

  3 中肠感染屏障的内在机制

  关于中肠感染屏障的机制,目前有几种解释〔2,10,19〕,主要包括:中肠消化酶对病毒的灭活作用;围食膜的闭合阻挡;中肠细胞缺少特异病毒受体或受体数量较少。为证实或否定这些推论,Hardy及Houk等〔6,22〕首先以环跗库蚊和尖音库蚊(Cx.pipens pipens)分别作为WEE病毒易感和抗性种间模型,并以遗传筛选的环跗库蚊WEE敏感株和抗性株作为相应种内模型,进行了系列试验,下面将从几方面探讨各有关推论。


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