蝙蝠通常被认为是感染了许多致命病毒的零患者,这些病毒包括埃博拉病毒、狂犬病,以及最近引起冠状病毒的SARS-CoV-2毒株。
尽管人类在感染这些病原体时会出现不良症状,但蝙蝠对病毒的耐受性非常强,而且比类似大小的陆地哺乳动物寿命长得多。
它们长寿和抵抗病毒的秘密是什么?
据罗切斯特大学的研究人员称,蝙蝠的长寿和对病毒的耐受能力可能源于它们控制炎症的能力,而炎症是疾病和衰老的标志。在发表在《细胞代谢》(Cell Metabolism)杂志上的一篇综述文章中,包括罗彻斯特大学(Rochester)生物学教授维拉·戈尔布诺娃(Vera Gorbunova)和安德烈·塞卢安诺夫(Andrei Seluanov)在内的研究人员概述了蝙蝠独特能力背后的机制,以及这些机制如何为开发人类疾病的新疗法提供线索。
为什么蝙蝠对病毒有免疫力?
Gorbunova和Seluanov是一对已婚夫妇,他们3月份在新冠肺炎旅行禁令开始之前在新加坡。当病毒开始传播、新加坡进入封锁状态时,他们被隔离在同事布莱恩肯尼迪(Brian Kennedy)家中。肯尼迪是新加坡国立大学(National University of Singapore)健康老龄化中心(Centre for health Aging)主任,也是这篇论文的合著者。
三位科学家都是研究哺乳动物寿命的专家,他们开始谈论蝙蝠。SARS-CoV-2被认为在病毒传播给人类之前起源于蝙蝠。虽然蝙蝠是病毒携带者,但它们似乎没有受到病毒的影响。另一个令人困惑的因素是:一般来说,一个物种的寿命与其体重有关;物种越小,寿命越短,反之亦然。然而,许多种类的蝙蝠寿命可达30至40年,这对它们的体型来说是令人印象深刻的。
“我们对蝙蝠的寿命和抗病能力感兴趣已经有一段时间了,但是我们没有时间坐下来好好想想,”Gorbunova说,他是罗彻斯特的生物学教授Doris Johns Cherry。“隔离给了我们讨论这个问题的时间,我们意识到蝙蝠对传染病的抵抗力和它们的寿命之间可能有很强的联系。”我们还意识到蝙蝠可以为人类治疗疾病提供线索。”
虽然已经有关于蝙蝠的免疫反应和蝙蝠寿命的研究,但Seluanov说,直到他们的文章“没有人把这两种现象结合起来”。
Gorbunova和Seluanov研究了其他长寿动物的寿命和抗病能力,包括裸鼹鼠。他们研究的一个共同主题是,炎症是衰老过程和年龄相关疾病的标志,包括癌症、阿尔茨海默氏症和心血管疾病。包括COVID-19在内的病毒是引发炎症的一个因素。
Gorbunova说:“COVID-19导致炎症失控,可能是炎症反应导致患者死亡,而不是病毒本身。”“人体免疫系统是这样工作的:一旦我们被感染,我们的身体就会发出警报,我们就会发烧和发炎。我们的目标是杀死病毒并对抗感染,但它也可能是有害的反应,因为我们的身体对威胁反应过度。”
但蝙蝠却不是这样。与人类不同的是,蝙蝠已经发展出一种特殊的机制,可以减少病毒的复制,也可以抑制对病毒的免疫反应。其结果是一种有益的平衡:他们的免疫系统在控制病毒的同时,不会产生强烈的炎症反应。
为什么蝙蝠能对疾病产生抗药性?
根据研究人员的说法,有几个因素可能有助于蝙蝠进化到对抗病毒和长寿。其中一个因素可能是飞行。蝙蝠是唯一有飞行能力的哺乳动物,这需要它们适应体温的快速上升、新陈代谢的突然激增和分子损伤。这些适应性也有助于抗病。
另一个因素可能是他们的环境。许多种类的蝙蝠生活在大而密集的群体中,紧密地挂在洞穴的天花板上或树上。这些条件是传播病毒和其他病原体的理想条件。
“蝙蝠经常暴露在病毒中,”Seluanov说。“它们总是飞出去,带回一些新的东西到洞穴或巢穴,它们传播病毒,因为它们生活在如此接近的彼此。”
因为蝙蝠不断地暴露在病毒中,它们的免疫系统与病原体进行着永久的军备竞赛:病原体会进入机体,免疫系统会进化出一种对抗病原体的机制,病原体会再次进化,等等。
Gorbunova说:“通常在进化过程中,新特性的最强驱动力是与病原体的军备竞赛。”“对付所有这些病毒可能会改变蝙蝠的免疫力和寿命。”
人类能发展出和蝙蝠一样的抗病能力吗?
这并不是在邀请人们扔掉他们的面具,在餐馆或电影院挤在一起。进化要经过几千年,而不是几个月。只是在近代史上,大部分人口才开始在城市附近居住。或者技术使快速的移动和跨越大陆和全球旅行成为可能。虽然人类可能正在形成与蝙蝠类似的社会习惯,但我们还没有进化出蝙蝠的复杂机制,来应对病毒的出现和迅速传播。
“结果可能是我们的身体经历了更多的炎症,”Gorbunova说。
研究人员还认识到,衰老似乎在人类对COVID-19的反应中发挥了不利作用。
“COVID-19在老年人中有这样一种不同的发病机制,”Gorbunova说。“年龄是决定生死的最关键因素之一。我们必须把衰老作为一个整体来治疗,而不是只治疗个别症状。”
研究人员预计,对蝙蝠免疫系统的研究将为人类治疗疾病和衰老提供新的靶点。例如,蝙蝠已经突变或完全消除了一些与炎症有关的基因;科学家可以开发药物来抑制人类的这些基因。Gorbunova和Seluanov希望在Rochester启动一个新的研究项目来实现这个目标。
Gorbunova说:“如果我们想预防炎症、活得更久并避免COVID-19等疾病的致命影响,人类有两种可能的策略。”“一种是不暴露在任何病毒中,但这是不现实的。第二种是像蝙蝠一样调节我们的免疫系统。”