Miks on nahkhiirtel nii palju viirusi?

Miks on nahkhiirtel nii palju viirusi?

Märtsis sõi Arinjay Banerjee mitu nädalat hommikul kell 6 hommikul ja sõitis seejärel mööda Toronto tühje teid piiratud juurdepääsuga laborisse. Seejärel seadis ta end tööks valmis, kandes selga kolm kihti kindaid, kiivriga maski, mis oli varustatud õhku puhastava respiraatoriga, ja kirurgilise stiilis hommikumantli.

Ranged tingimused selles Toronto laboris – ainult üks tase allpool kõige turvalisemat bioohutuse hierarhias – olid üliolulised. Viroloog Banerjee oli meeskonnas, kes töötas COVID-19 põhjustava viiruse SARS-CoV-2 eraldamiseks Kanadas ühest esimestest patsientidest, et nad saaksid vaktsiini väljatöötamisel hüppeliselt liikuda.

Banerjee oli nahkhiiremees. Tal olid teadmised ohtlike patogeenide eraldamisel. Ja ta oli uurinud, kuidas nahkhiired suhtlevad viirustega, nagu see, mis põhjustab Lähis-Ida respiratoorse sündroomi, mis on üks sadadest koroonaviirustest, mida imetajad võivad kanda.

Reklaam Story jätkub reklaami all

Nahkhiired on saanud äsja kurikuulsaks kui surmavate viiruste reservuaarid. Lisaks MERSi esivanemate versioonile, mis on põhjustanud inimestel korduvaid puhanguid, on nahkhiirtel ka 2003. aasta raske ägeda respiratoorse sündroomi puhangu ja tänapäevase koroonaviiruse pandeemia põhjustanud viiruse väga lähedasi sugulasi. Nad on kahtlustatavad Ebola viiruse reservuaarid ning Hendra, Nipah ja Marburgi viiruste loomulikud peremehed – kõik need võivad olla inimestele surmavad.

Mida pead teadma koroonaviiruse kohta

Kuid hoolimata sellest, pikk nimekiri nahkhiirtes elavatest viirustest , ei näi loomi häirivat nende paljud nähtamatud asukad. Teadlased tahavad teada, miks.

Tänapäeval kahtlustab üha suurem hulk neist, et võti peitub nahkhiirte immuunsüsteemi eripärades – need, mis tekitavad viiruse invasioonile vastuseid, mis on väga erinevad inimestel toimuvast.

Reklaam Story jätkub reklaami all

'See on väga intrigeeriv, ' ütleb Banerjee. 'Ma ärkan iga päev selle peale mõeldes. Miks on nahkhiirtel selline immuunvastus meie omast ja teistest imetajatest nii erinev?

Muidugi leidub eluslooduses palju viirusi, mis sageli ei kahjusta nende loomulikke peremehi ja valmistavad meile probleeme ainult siis, kui nad hüppavad inimeste või muude olendite juurde, kellega neil pole pikka evolutsioonilugu. Pardid ja teised veelinnud möllavad, kandes endas lugematuid A-gripi tüvesid; sigu ei häiri E-hepatiidi põdemine.

Kuid nahkhiired tunduvad olevat erilised, kui ainult kõrge profiiliga viiruste arvu poolest, mida nad kannavad ja näivad taluvat. Kui nahkhiired viirustesse nakatuvad, välja arvatud mõned erandid – sealhulgas marutaudi ja ebaselgema Tacaribe viirusega – ei paista nad haigestuvat.

Reklaam Story jätkub reklaami all

'Nad võivad püsida hea tervise juures ja neil pole märgatavaid haigusnähte,' ütleb Bozemani Montana osariigi ülikooli nakkushaiguste ökoloog ja metsloomade veterinaar Raina Plowright.

Juba enne covid-19 panid teadlased kokku mõned nahkhiire-viiruse suhete iseärasused. See uurimus on muutunud kiireloomuliseks ja tõstatab intrigeeriva võimaluse. Kui mõistame paremini, kuidas nahkhiired oma viiruslikke reisijaid taluvad, võib see viidata sellistele ravimeetoditele võib muuta inimeste nakkused kergemaks .

'Selle asemel, et proovida jalgratast uuesti leiutada, võiksime õppida nahkhiires arenenud evolutsioonist, mille tulemuseks ei ole haigus, vaid see on midagi, mis võimaldab konkreetse viirusega nakatumisel ellu jääda,' ütleb rakuimmunoloog Judith Mandl McGilli ülikoolist. Montreal. 'Kui me selle välja mõtleme, saame võib-olla rakendada samu põhimõtteid ja moduleerida inimeste immuunvastust.'

Reklaam Story jätkub reklaami all

Kui peremeesorganism, olgu nahkhiir või inimene, on nakatunud patogeeniga, kirjeldatakse sellest tulenevat vastasmõju sageli kui lahingut. Kuid selle olulisust mõistetakse üha enam haigustaluvus, 'ole rahulik ja jätka' lähenemisviisi immuunsüsteemi poolt, mis piirab peremeesorganismi kahjustamist, kuid ei muretse igast patogeeni jäljest vabanemise pärast.

Kuigi puuduvad paljud üksikasjad – nahkhiirte liike on umbes 1300 ja uuringud keskenduvad tavaliselt ühele või käputäiele –, näitavad hiljutised uuringud, et selline tolerantsus näitab, kuidas nahkhiired suhtlevad paljude viirustega, mida nad kannavad.

Esiteks võtavad nahkhiired ette kiire, kuid nüansirikka rünnaku, mis peatab viiruse paljunemise hülgamisega. Teiseks ja võib-olla veelgi olulisem, nad vähendavad immuunsete sõdurite aktiivsust, mis muidu võivad põhjustada ulatuslikku põletikulist reaktsiooni, mis teeks rohkem kahju kui viirus ise.

Kuidas koronaviirus inimkeha ründab

Selle kaheosalise nahkhiirte immuunvastuse võtmeisikud on interferoonid, väikesed signaalmolekulid, mis said oma nime tänu oma andele viiruse replikatsiooni segamisel. Need on üldiselt imetajate esimene kaitseliin: kui rakud on viirustega nakatunud, vabastavad nad häiresignaalina mitmesuguseid interferoone, nagu ka mõned immuunsüsteemi rakud.

Reklaam Story jätkub reklaami all

Kuid nahkhiired tunduvad ühe võrra paremini minevat. Alustuseks on mõnel liigil interferoonide tootmiseks suur hulk geene. Näiteks Egiptuse puuvilja-nahkhiir (Rousettus aegyptiacus), Marburgi viiruse loomulikul peremeesorganismil, on 46 sellist geeni (inimesel umbes 20).

Teiseks liigid nagu mustad lendavad rebased (Pteropus alecto) hoiavad teatud geenid interferoonide aktiivseks muutmiseks kogu aeg aktiivsena, isegi kui pole viiruslikku sissetungijat, kellega võidelda. Üks asi, mida need 'alati sisse lülitatud' interferoonid teevad, on viiruse geneetilist materjali tükeldava ensüümi tootmise käivitamine.

Tundub, et nahkhiired suudavad taltsutada põletikku, mis on infektsioonide vastu võitlemiseks hädavajalik, kuid võib olla ka katastroofiline.

Lugu jätkub kuulutuse all

Kontrolli alt väljuv põletik on a levinud teema raskete haiguste puhul viirustest, mis on hüpanud teistest liikidest: näiteks surmavate filoviiruste, nagu Ebola, nakatunud inimestel põhjustab põletikku põhjustavate molekulide pommitamine mitme organi rikke ja septilise šokitaolise sündroomi.

Ja mõned uudsed gripitüved, sealhulgas see, mis põhjustas 1918. aasta surmava pandeemia, on eriti osavad põletikuliste molekulide tulva vallandamiseks. See pikaajaline välkpilt – mis võib avalduda kui nn a tsütokiinide torm — leiti ka inimestel, kellel SARSiga halvasti läks, ja see tapab paljusid haigemaid COVID-19 patsiente.

'Kui nakatute millegagi, kõnnib immuunvastus alati mööda köit,' ütleb Mandl. 'See on tasakaal selle vahel, et reaktsioon on piisavalt jõuline, kuid mitte nii jõuline, et näiteks kopsud täituksid vedeliku ja paljude põletikuliste rakkudega.'

Lugu jätkub kuulutuse all

Nahkhiired kõnnivad sellel nööril peenelt. Neil näib olevat mitu võimalust ohtliku põletiku ülereageerimise vältimiseks.

Näiteks hiirekõrva-nahkhiire immuunrakkude uuring (Müootiline müoos) leitud interleukiin-10 sissehelistatud tootmine , valk, mis teadaolevalt pärsib keha põletikulisi reaktsioone.

Nahkhiired pärsivad ka suurte valgukogumite, mida nimetatakse põletikulisteks, aktiivsust, mis koordineerivad igasuguste põletikku soodustavate molekulide vabanemist.

Ja mitmed nahkhiireliigid ei tooda enam teatud valke, mis tunnevad kahjustatud geneetilist materjali ja käivitavad põletikulise reaktsiooni. Vähemalt 10 nahkhiirte liiki on kaotanud näiteks terve selliste valkude perekonna.

Lugu jätkub kuulutuse all

Kui see kõik kokku liita, tundub, et nahkhiired „tõesti pidurdavad põletikku”, ütleb evolutsioonibioloog Emma Teeling Dublini ülikooli kolledžist, keskuse kaasasutaja. suuri jõupingutusi nahkhiirte genoomide uurimiseks .

Kui teadlased analüüsivad, kuidas nahkhiired nii paljude viirustega koos eksisteerivad, küsivad nad ka, miks need olendid on sellised. Vastus võib tunduda üllatav: sallivus võib olla seotud sellega, et nahkhiired lendavad.

Nahkhiired on ainsad imetajad, kes on võimelised püsivalt ja jõuliselt lendama (nad ei libise lihtsalt), mis nõuab muutusi ainevahetuses. Lend on suur treening – hinnangud viitavad õhku tõustes võib nahkhiire ainevahetuse kiirus tõusta kuni 34 korda võrreldes puhketasemega. See metaboolne tõus lennu ajal tekitab kahjulikke kemikaale, mida nimetatakse reaktiivseteks hapnikuliikideks ja mis vallandavad põletikku, mis soodustab imetajatel igasuguseid haigusi.

Seega oletavad teadlased, et lendudega seotud põletike leevendamiseks arenedes võivad nahkhiired pääseda ka viirusnakkuste põhjustatud ohtlikust põletikust.

Nahkhiirte uurimisel on ka vahetumad eesmärgid. 'On tõesti oluline uurida nahkhiiri looduses, et mõista, kus viirused asuvad, et saaksime proovida mõista, miks nad nendest populatsioonidest pärinevad ja inimesi tapavad,' ütleb epidemioloog David Hayman Uus-Meremaa Massey ülikoolist, kes kirjutas ülevaade nahkhiirtest ja viirustest Viroloogia aastaülevaates.

Hiljutised uuringud näitavad, et stressirohked tingimused, nagu toidupuudus ja elupaikade kadu, võivad olla palju viiruseid levitavate nahkhiirte peamised ennustajad. Plowright on aastaid püüdnud nahkhiiri hiiglaslikesse võrkudesse ning võtnud neilt verd, uriini ja väljaheiteid. leidis, et nahkhiirte viirusnakkused ei ole järjekindlad läbi aja ja ruumi.

Ja kui stress kõrvale jätta, on suurenenud kontakt ise problemaatiline. 'Lihtne tõsiasi, et rohkem inimesi, rohkem elupaiku hävitatakse, tähendab rohkem potentsiaalseid kontakte, mis võivad lihtsalt suurendada nakatumise tõenäosust,' ütleb Hayman.

Selliste kohtumiste kõrvaldamine nahkhiirte kõrvaldamisega ei ole lahendus. 'See oleks katastroof,' ütleb Plowright. 'Nad pakuvad tohutuid ökosüsteemiteenuseid.' Nahkhiired on sadade taimede üliolulised tolmeldajad , aitavad nad seemneid levitada ja paljud söövad ahneid putukaid.

Teadlased teavad, et nad on alles hakanud analüüsima nahkhiirte ja nendes leiduvate viiruste vahelisi suhteid või mõistma aeg-ajalt katastroofilisi viiruste ristumisi meie liikidega. Covid-19 pandeemia keerledes on nad väljendanud nördimust ja hämmastust rahastamise hiljutine lõpetamine mõnede nahkhiirte ja koroonaviiruse uuringute jaoks riiklike tervishoiuinstituutide poolt.

Trumpi õhutatud kahtlus Wuhani laboris tõmbab New Yorgi mittetulundusühingusse nahkhiirte koroonaviiruste uurimise

Kuid nad ajavad oma tööd edasi. Banerjee, kes töötab praegu Ontarios Hamiltonis McMasteri ülikoolis, leiab omalt poolt end taas hazmat-stiilis sobivana. Ta veedab oma tunde nahkhiirte neerurakkude Petri tasside kasvatamisel ja viiruste aedade kasvatamisel, seejärel kombineerides neid kahte nakkuskatseteks.

'Ma arvasin, et koolis on kiire,' ütleb ta. 'Aga see on meeletult hõivatud.'

Selle aruande koostas Knowable Magazine ja seda saab täismahus lugeda aadressil knowablemagazine.org .

Teadlaste sõnul on juba tulemas järgmine pandeemia, kui inimesed ei muuda seda, kuidas me elusloodusega suhtleme

Teadlased hoiatavad, et koroonaviirus võib ohustada ohustatud inimahve

Need nahkhiired kannavad surmavat Marburgi viirust ja teadlased püüavad välja selgitada, kuidas nad seda inimestele levitavad