闻起来像(粪) - 精神:疟疾感染的人类气味像植物到蚊子吗?

凯利和共同作者检测到他们在培养物中取样的顶空气中的Terpenesp. falciparum。

作为操纵者的寄生虫

寄生虫操纵宿主捕捉我们的想象力。从真菌感染昆虫,导致他们爬到树梢然后从他们的大脑中迸发出来,对弓形感染的大鼠失去恐惧猫(国家地理:傻瓜)。在幻想上,这些现实生活恐怖故事通常在流行的媒体中讨论。

当一种寄生虫的特性导致其宿主的行为或生物学发生改变,从而使寄生虫受益时,这被称为寄生虫操纵。操纵通常会积极地影响寄生虫在其生命周期的下一阶段的传播,因为任何具有传播优势的变化(如突变)都会被大量选择。

疟疾的操纵

在一个最近的博客,Lauren Cator讨论了疟疾寄生虫对蚊子的操纵。而越来越多的研究支持疟原虫操纵蚊子,增加传播的操纵也发生在脊椎动物宿主身上的证据很少。

疟疾的生命周期。来自Wikicommons
疟疾的生命周期。来自Wikicommons

研究人员多年来一直在研究这一理论,他们假设疟疾寄生虫会影响脊椎动物宿主对蚊子的吸引力。然而,这很难调查,因为个体对蚊子和其他叮咬昆虫的吸引力差异很大。将寄生虫的任何影响与宿主吸引力的变化区分开来需要强有力的研究设计和大样本量;尤其难以在基于现场的研究中实施,因为在这些研究中,效果可能是最好的。

疟原虫apicoplast.

梅根凯利与共同作者最近出版寻求建立疟疾寄生虫的近似机制的研究可能确实可以向脊椎动物宿主中的蚊子载体吸引。在基于实验室的研究中,作者培养了无性恶性疟原虫寄生虫和从培养物中发出的取样挥发性化合物(“顶空气体”)。

疟原虫细胞结构,包括顶端质体。(图片:wikicommons)
疟原虫细胞结构,包括顶端质体。(图片:wikicommons)

调查人员对细胞器特别感兴趣疟原虫寄生虫被称为顶端体,这是一种有趣的结构,与植物叶绿体具有类似的内共生进化起源(因此称为疟原虫门Apicomplexa)。先前的研究表明,在疟原虫在红细胞内的发育过程中,顶端体只有一个基本功能;通过甲基赤藓糖醇磷酸(MEP)途径生产被称为萜烯的化合物。

萜类与植物吸引力

Terpenes属于一类称为异戊二烯的化合物。许多动物,植物和真菌产生Terpenes:然而,没有脊椎动物。这些是特征性的挥发性化合物(在低温下容易蒸发),并且通常代表精油的主要成分(因此“松节油”,来自树脂的蒸馏)。

松节油是由松树的树脂制成的,由萜烯组成(图片:Wikicommons)
松节油是由松树的树脂制成的,由萜烯组成(图片:Wikicommons)

虽然女性蚊子需要富含蛋白质的血浆来发展鸡蛋,但基本的代谢功能是由花的花蜜喂养的,因为成年男性总是如此。研究表明,一些花卉和植物对蚊子有吸引力,例如蚊子anopheles冈比亚(非洲疟疾的主要蚊子矢量)被认为是喜欢的Asteracaeae.属及ricinus cummunis.。已知这些植物产生挥发性化合物,或气味剂,包括萜烯 - 和这些植物的植物植物(植物的植物意义)被证明直接介导吸引力一个。冈比亚。

凯莉和她的团队在他们收集的顶部空气中检测到Terpenes。通过证明从被感染的红细胞中分离的寄生虫中提取的寄生虫中提取的有机相中,通过证明萜烯α-pine烯的存在来加强该发现。

通过治疗文化恶性疟原虫研究人员使用磷霉素抑制MEP途径的酶,从而阻止类异戊二烯(和萜烯)的生物合成。在随后对来自这些抑制培养物的有机相的分析中,α-蒎烯的丰度显著降低。众所周知,红细胞既不产生类异戊二烯前体(IPP),也不储存它们,因此先前检测到的类异戊二烯前体的来源很可能确实是寄生虫顶端原生质体中的MEP途径。

增加吸引力的机制?

本研究建立了可能的机制,寄生虫可以从脊椎动物宿主中发出蚊子。Terpenes可以容易地通过肺泡膜并进入肺部的气体,在那里他们将被呼出。蚊子已经探讨了朝向Terpenes和类似化合物的吸引力,作为花蜜喂养过程的一部分,可以吸引到这些呼吸中。通过使用复杂的蚊虫嗅觉受体表达系统,作者证实了受体的anopheles冈比亚响应Terpenes(+) - 柠檬烯和α - (+) - Pinene。

虽然有证据表明存在所提出的途径的每种组分,但是进一步的研究对于途径和外推到自然环境。

出现了其他问题——只有当配子体(疟疾寄生虫的可传播阶段)存在时,传播才会增强。这些在形态学上与这里研究的无性生殖阶段有很大的不同。虽然配子体确实拥有一个功能正常的顶端体,但它的结构和功能保持不变,而线粒体在这个生命周期阶段由于其活性增加而增大。如果寄生虫产生的萜烯真的吸引蚊子并进一步传播寄生虫,那么在配子体中,顶端质体产生的萜烯是否应该上调?

此外,通过劫持花蜜喂养的嗅觉反应,寄生虫将吸引雄性和女性的糖类蚊虫对疟疾感染的脊椎动物,这应该通过现场昆虫学家容易地观察到,但这已被报告?

这项研究提出了一种可能的操纵机制,而不是结果的证据(例如,增加吸引力),呈现了一种新的观点疟原虫对脊椎动物宿主的操纵。答案仍然难以捉摸,这是一个令人兴奋的科学领域,而且似乎疟疾-寄生虫-媒介-宿主相互作用的复杂性才刚刚开始被揭示。

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