정보

박쥐는 왜 바이러스로 인한 질병에 저항력이 있습니까?

박쥐는 왜 바이러스로 인한 질병에 저항력이 있습니까?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

나는 YouTube 비디오 COVID-19에서 박쥐가 너무 많은 바이러스를 가지고 있지만 그 어느 것에도 감염되지 않거나 거의 감염되지 않는다는 것을 보았습니다. 나는 진화적인 이유와 그들의 신체가 어떻게 작동하는지에 대한 이유를 찾고 있습니다. 그러나 신체가 어떻게 작동하는지에 따라 이유를 제시할 때 나는 생물학에 대해 거의 알지 못하기 때문에 이해할 수 있는 방식으로 그 이유를 요약할 수 있는 영리한 방법을 찾았으면 합니다.

진화론적 이유가 이와 같을 수 있습니까? 박쥐는 항상 큰 무리를 지어 생활하며 계속해서 무리를 이룹니다. 박쥐를 감염시키는 바이러스는 자연 선택에 의해 진화하여 박쥐 사이에 퍼지고 생존하고 마지막 한 조각도 싸우지 않도록 최선을 다합니다. 박쥐는 차례로 자연 선택에 의해 진화하여 바이러스가 자신의 몸을 아주 조금 더 차지하지 못하게 했습니다. 따라서 박쥐와 바이러스 모두를 감염시켜 바이러스가 몸에 아주 소량이지만 너무 많이 침입하지 않는 타협을 형성하는 것은 진화론적 이점이었습니다.


무엇보다도 바로 그 질문에 대해 논의하는 New Yorker의 훌륭한 리뷰입니다. https://www.newyorker.com/science/elements/from-bats-to-human-lungs-the-evolution-of-a-coronavirus는 다음과 같습니다. - 개별 박쥐를 감염시키고 작은 몸을 바이러스 믹서기로 바꾸고 모든 종류의 새로운 변종을 만들고 일부는 다른 것보다 더 강력합니다 이 과정은 박쥐를 아프게 하지 않고 발생합니다. 그들의 면역 체계가 더 나은 방법으로 진화하여 세포 손상을 복구하고 더 이상의 염증을 유발하지 않고 바이러스와 싸울 수 있도록 이 위업은 심각한 피해를 입힙니다. 그러나 이러한 바이러스가 천산갑이든 사향 고양이든 또는 인간 - 그 결과는 심각하고 때로는 치명적인 질병이 될 수 있습니다." 도움이 되기를 바랍니다…


박쥐의 독특한 면역 체계는 박쥐를 바이러스의 은밀한 저장소로 만듭니다.

마니 윌먼
2020년 2월 10일 오전 3:00(EST) 게시

(Annick vanderschelden 사진/게티 이미지)

주식

이 이야기는 원래 과학자들의 과학 이야기를 출판하는 편집 파트너 사이트인 Massive Science에 실렸습니다. 뉴스레터를 구독하면 더 많은 과학 정보를 직접 받아볼 수 있습니다.

2001년에 인도에서 니파 바이러스가 출현하여 사람들이 무의식적으로 오염된 생 대추야자 수액을 마신 후 약 66건의 사례와 45건의 사망을 초래했습니다. 2002년에 SARS(중증급성호흡기증후군이라고 하는 코로나바이러스)가 아시아에서 발생하여 전 세계적으로 8,000명의 감염자와 거의 800명의 사망을 초래했습니다. 그리고 2014년부터 2016년까지 에볼라 바이러스가 발생하여 전 세계에 충격을 주었습니다. 아프리카 전역에서 28,000명이 넘는 사람들이 병에 걸렸고 11,000명 이상이 사망했습니다.

코로나바이러스(밀접하게 관련된 호흡기 바이러스 계열)는 이제 중국 우한에서 발생한 새로운 코로나바이러스인 2019-nCoV의 형태로 다시 헤드라인을 장식했습니다. 2월 2일 현재 2019-nCoV로 인한 14,564건의 사례와 305건의 사망이 발생했으며 25개국에서 사례가 확인되었습니다. 이 모든 놀라운 발병에는 한 가지 흥미로운 공통점이 있습니다. 바로 박쥐입니다.

우리는 박쥐가 SARS 전염병과 Nipah 바이러스의 주요 원인이라는 것을 꽤 오랫동안 알고 있었습니다. 에볼라 바이러스는 또한 과일박쥐에서 유래하여 다른 산림 동물을 감염시킨 다음 인간에게 바이러스를 전염시킬 수 있습니다. 그리고 증거는 박쥐가 코로나바이러스 발병에서 과학자들이 "저수지 종"이라고 부르는 이와 동일한 역할을 했음을 강력하게 시사합니다. 알려진 박쥐 종은 1,300종 이상으로 지구상에서 두 번째로 큰 포유류 그룹입니다. 그러나 많은 바이러스의 저장 종으로 만드는 이상한 면역 체계가 그들을 진정으로 특별하게 만듭니다.

인간은 우리가 조깅을 하거나 잠시 운동을 하다가 계속 운동을 하지 않는다.. 결과적으로 우리가 많이 아프지 않는 한 우리의 체온은 섭씨 36.4도 정도를 유지합니다. 열이 나면 염증 반응을 자극하고 면역 체계가 빠르게 작동하여 우리 몸에서 외부 병원체를 제거합니다. 그러나 박쥐 ~이다 지속적으로 운동: 날아가서 체온과 신진대사율을 높입니다. 이것은 과학자들로 하여금 "Flight as Fever" 가설로 알려진 박쥐가 이상한 면역 체계를 가지고 있는 이유에 대한 초기 이론을 제시하게 했습니다. 박쥐의 몸은 종종 인간에게 "발열" 상태에 놓이기 때문에 바이러스 손상에 더 저항력이 있어 증상이 없는 바이러스성 질병의 보균자가 될 수 있습니다.

최근 검토에서 바이러스 학자 Arinjay Banjeree와 동료들은 박쥐와 인간 사이의 면역학적 차이점을 요약하여 이 동물들이 왜 그러한 효과적인 바이러스 저장소를 만드는지 알아냈습니다. 그들이 주목한 첫 ​​번째 차이점은 인터페론 수치였습니다. 인터페론(IFN)은 동물이 바이러스를 제거하기 위해 분비하는 면역 물질입니다. 인간에게도 박쥐가 있고 박쥐도 있습니다. 실험실에서 배양했을 때 분석에 따르면 박쥐 세포주는 인간 세포주보다 더 높은 수준의 I형 IFN을 생성합니다. 유형 I IFN은 바이러스 복제 제한, 감염된 세포 사멸 및 다른 면역 세포 활성화를 포함한 다양한 항바이러스 작업을 담당합니다. 야생박쥐도 높은 IFN 수치를 가지고 있는 것으로 나타났지만, 실험실에서의 박쥐 세포주 행동과 박쥐의 자연 면역 체계 사이의 연관성은 더 많은 연구가 필요합니다.

그들의 높은 인터페론 수치와 비행으로 인한 열 외에도 더 이상한 것이 있습니다. 큰 갈색 박쥐에 대한 연구에 따르면 박쥐는 우리보다 혈액 내 염증성 사이토카인 수치가 낮습니다. 염증성 사이토카인은 감염 부위로 달려가는 우리 몸의 물질로, 면역 세포와 함께 면역 세포를 가져와 확산되기 전에 국소적으로 억제하는 데 도움이 됩니다. 이것은 감염된 박쥐가 희생자가 되지 않고 다른 동물에게 계속 질병을 퍼뜨릴 수 있도록 합니다.

가뭄이나 극심한 기온과 같은 환경적 스트레스 요인은 박쥐가 인간에게 질병을 옮기는 속도를 증가시킬 수 있습니다. 스트레스는 일반적으로 동물의 면역 기능을 감소시키는 경향이 있을 뿐만 아니라 음식이나 물 부족과 같은 스트레스 요인으로 인해 박쥐가 이동하여 질병이 더 퍼질 수 있습니다. 사실, 최근 호주 과일박쥐의 헨드라 바이러스 "전파"(저장소 종에서 새로운 숙주로 바이러스가 전달됨)는 기후 변화로 인한 현지 박쥐의 식량 부족과 관련이 있습니다. 박쥐는 영양적 스트레스를 받았기 때문에 더 전염성이 강했으며, 이는 먹이를 찾아 새로운 지역으로 이동하는 것과 동시에 발생했습니다. 이것은 새로운 숙주와 감염성 저수지의 완벽한 폭풍을 일으켜 말들 사이에서 헨드라가 발생했습니다.

실험실에서 박쥐 면역 세포를 연구하려는 시도는 많은 진전을 이루지 못했습니다. 많은 박쥐는 그들이 가지고 있는 바이러스성 질병의 증상을 나타내지 않으며, 그럴 때 실험실에서 세포를 배양하려는 시도는 성공하지 못했습니다(기본적으로 세포는 실험실 환경에서 생존할 수 없으며 죽습니다). 2018년에 감마헤르페스바이러스는 큰 갈색 박쥐에서 분리되어 조직 배양에서 유지되어 박쥐 바이러스 연구에서 큰 도약을 나타냈습니다. 그러나 진행은 느리고 몇 종의 박쥐에서 나온 몇 가지 세포 유형으로 제한되었습니다.

박쥐 종의 큰 다양성, 바이러스성 질병의 무증상 운반을 지원하는 독특한 면역 적응, 박쥐가 전 세계의 인간과 밀접하게 접촉한다는 사실을 고려할 때 박쥐 매개 질병이 역사를 통해 인간을 따라왔다는 것은 그리 놀라운 일이 아닙니다. . 에볼라에서 헤르페스에 이르기까지 박쥐는 수많은 파괴적인 질병의 저장고이며 이러한 동물로 인한 바이러스 발생은 계속 증가할 것입니다. 이 작은 생물에 대해 배우고 발견할 것이 너무 많이 남아 있기 때문에 이들이 여전히 인간 건강 헤드라인의 최전선에 서 있다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.


완벽에 가까운 건강

이전 연구에서는 박쥐가 다른 어떤 분류학적 목보다 더 많은 인수공통전염병을 숙주로 하는 것으로 나타났습니다. 그들은 또한 그러한 질병에 대한 인간의 치사율이 다른 동물의 바이러스보다 높다는 것을 보여주었습니다.

그러나 지금까지 연구는 박쥐가 위험한 바이러스의 온상인 이유에 대한 통찰력을 거의 얻지 못했습니다. University of California, Berkeley에 있는 Glaunsinger Lab의 박사후 연구원인 Brook과 그녀의 동료들은 박쥐 면역 체계와 그것이 번식하는 무자비한 바이러스가 그들이 하늘을 날도록 진화한 방식의 부작용이라고 결론지었습니다.

Brook이 말했듯이 비행은 "생리학적으로 매우 비쌉니다." 박쥐는 땅에 묶인 조상에서 벗어나기 위해 날개뿐만 아니라 작은 육상 포유류보다 훨씬 더 높은 신진대사율을 발달시켜야 했습니다. 다른 동물, 특히 작은 동물에서는 대사 수준이 높아지면 세포를 손상시키는 자유 라디칼이 더 많이 생성되기 때문에 수명이 단축될 수 있습니다.

그녀는 "박쥐는 그런 상황에서도 날아가는 것 같다"고 말했다. "정말 높은 신진대사율에 도달하기 때문에 몸집은 작지만 수명은 깁니다."

그들은 신체에 대한 스트레스를 줄이고 DNA 손상을 복구하며 염증을 조절하여 최대 40년까지 살 수 있도록 하는 일련의 생리학적 경로에서 궁극적인 노화 방지 혈청을 찾은 것 같습니다. 비슷한 크기의 다른 포유류는 몇 년만 살 수도 있습니다.


면역 억제

Zhou의 팀은 쥐와 중국말굽박쥐의 백혈구 감염을 모방했습니다.코뿔소): 2003년 발병 기간 동안 거의 600명을 죽이고 거의 7700명을 감염시킨 SARS 바이러스를 보유하고 있던 종. 마우스 세포는 적어도 10배 더 많은 인터페론을 생산했습니다.

그들은 인간을 포함하여 30종의 박쥐 종과 10종의 날지 못하는 포유류 종에서 STING 유전자를 비교했습니다. 모든 박쥐에서 STING은 한 부위에서 아미노산 세린을 잃었지만 다른 모든 포유류에서는 STING이 그것을 유지했습니다. 해당 부위에 세린이 있는지 여부에 따라 세포가 가짜 바이러스 감염에 반응하는 방식이 결정됩니다. 세린을 잃음으로써 박쥐는 다른 포유류가 싸울 바이러스를 견뎌냅니다.

Zhou는 "야생박쥐는 장기간 바이러스를 낮은 수준에서 운반할 수 있으며, 통제보다는 공존에 가깝습니다. "바이러스 감염에 대한 더 약한 반응이 항상 나쁜 것은 아닙니다."

서호주 퍼스에 있는 커틴 대학의 존 매켄지는 “이러한 바이러스 중 일부는 잠재적으로 새로운 세계적 대유행을 유발할 수 있기 때문에 박쥐가 어떻게 건강하고 영향을 받지 않는지 알아보는 것이 중요하다”고 말했다.


[박쥐와 바이러스: 복잡한 관계]

1,200종 이상으로 박쥐와 날여우(Chiroptera)는 설치류 다음으로 가장 중요하고 다양한 포유류 목을 구성합니다. 박쥐의 많은 종은 식충성이며 다른 박쥐는 검소하며 그 중 일부는 조혈성입니다. 이 동물 중 일부는 밤에 날고 다른 동물은 어두컴컴하거나 일주합니다. 일부는 계절 이동 중에 장거리를 비행합니다. 많은 종은 식민지 동굴에 거주하며 다소 작은 집 범위에 사는 반면 다른 종은 상대적으로 고독합니다. 그러나 육상 생물 군집과 생태계 생태계를 위한 박쥐의 중요성에도 불구하고 박쥐의 생물학과 생활 방식의 다양성은 여전히 ​​잘 알려져 있지 않고 과소 평가되고 있습니다. 박쥐에서 60개 이상의 바이러스가 검출되거나 분리되었으며, 따라서 이 동물들은 많은 동물의 자연 주기에 관여합니다. 예를 들어, 광견병 바이러스 및 기타 리사바이러스 (가족 Rhabdoviridae), Nipah 및 Hendra 바이러스 (Paramyxoviridae), 에볼라 및 Marburg 바이러스 (Filoviridae), SARS-CoV 및 MERS-CoV (Coronaviridae). 이러한 인수공통 바이러스의 경우 많은 박쥐 종은 중요한 저장소 숙주, 효율적인 전파자 또는 전염의 직접적인 책임이 있는 것으로 간주됩니다. 이러한 박쥐 매개 바이러스 중 일부는 고병원성 질병을 유발하는 반면 다른 바이러스는 인간과 가축 또는 야생 동물에게 잠재적으로 중요하므로 박쥐는 ​​인간과 동물의 공중 보건에 중요한 위험이 됩니다. 더욱이, 바이러스의 일부 그룹은 바이러스와 박쥐 간의 공진화의 다른 계통 발생 메커니즘을 통해 개발되었습니다. 이러한 바이러스 감염의 대부분이 박쥐에서 무증상이라는 사실은 오래전부터 관찰되어 왔지만 바이러스 지속성의 메커니즘은 명확하게 이해되지 않았습니다. 다양한 박쥐 개체군의 다양한 생물생태학은 이동하는 동종 종과 이동하지 않는 동종 종 사이에 바이러스 교환을 허용합니다. 이러한 바이러스성 인수공통전염병의 순환에서 박쥐의 역할을 더 잘 이해하기 위해 전염병학자는 극도의 수명, 식단, 개체군 크기 및 관찰된 특정 밀도와 같이 완전히 문서화되지 않은 일부 생물학적 특성에 주의를 기울여야 합니다. 무리한 보금자리 행동을 하는 종, 개체군 구조 및 이동, 바이러스의 월동을 허용하는 동면, 특정 선천성 및 후천성 면역 반응, 아마도 적어도 부분적으로는 비행 능력과 관련이 있고 지속적인 바이러스 감염을 허용하고 면역병리학적 결과를 예방하는 것과 관련이 있습니다. 박쥐와 인간에 의해 유발된 생태학적 변화 사이의 상호작용에 대한 더 나은 지식을 얻고 인간과 수의사, 야생 동물군 전문가, 생태학자 등이 참여하는 감시 네트워크를 통해 박쥐 개체군과 바이러스를 주의 깊게 추적하는 것도 필요합니다. 질병 발생의 메커니즘, 시도 바이러스 출현을 미리 예측하고 아마도 예방할 수 있습니다. 마지막으로, 바이러스 감염에서 개발된 면역 기전에 대한 보다 근본적인 연구는 Chiroptera가 왜 그렇게 효율적인 저장 숙주인지 밝히는 데 필수적입니다. 분명히 바이러스의 자연사에서 박쥐의 역할을 문서화하려면 많은 추가 작업이 필요합니다.

키워드: 박쥐 Chiroptera 새로운 전염병 역학 면역 회피 및 바이러스 지속성 남자 바이러스성 인수공통전염병 바이러스.


귀하의 이메일을 제공함으로써 귀하는 Navy Times Daily News Roundup에 동의하게 됩니다.

진행 중인 SARS-CoV2 전염병과 감염률 및 사망률은 SARS-CoV 및 MERS-CoV와 다른 것 같습니다.

3월 10일 기준 미국의 코로나19 확진자는 866명, 사망자는 28명, 캐나다는 45명이다.

SARS-CoV2는 다른 두 코로나바이러스 변종보다 덜 치명적이지만 전염성이 더 강한 것 같습니다.

/>보호복을 입은 의료진이 3월 1일 이탈리아 북서부 리구리아 지역 라이게글리아 가든 호텔에서 사망한 후 87세의 아순타 파스토레(Assunta Pastore)의 시신이 담긴 관을 옮기고 있다. 롬바르디아 지역에서 온 노인 관광객의 코로나19 양성 판정을 받았습니다. (AP)

2. 어떤 사람들은 COVID가 풍토병이 될 수 있다고 말합니다. 이것은 무엇을 의미 하는가?

SARS와 같은 공격적인 질병은 전염병을 유발합니다. 즉, 한 지역에서 새로운 사례의 수가 급격히 증가하는 발병입니다. 효과적이고 증거에 기반한 공중 보건 조치는 이러한 공격적인 질병이 통제될 때까지 신규 감염 환자의 수를 줄입니다.

이에 반해 풍토병은 특정 지역에 지속적으로 존재한다. 풍토병의 좋은 예는 아프리카, 아시아 및 라틴 아메리카의 열대 지역에 지속적으로 존재하는 말라리아입니다.

2003년 SARS 전염병은 효과적인 국제 감시 방법과 지역적 증거 기반 공중 보건 조치의 조합에 의해 통제되었습니다. 국제 감시 시스템은 당국에 새로운 질병의 출현을 경고하여 여행자, 항공사 및 승무원을 위한 지침을 설정하는 데 도움이 되었습니다. 그것은 또한 질병의 확산을 막는 세계적인 대응을 시작했고 감염된 사람들을 식별하고 격리하기 위한 지역 공중 보건 노력을 도왔습니다.

효과적으로, 이 결합된 대응은 SARS가 풍토병이 되는 것을 방지했습니다. 발병 4개월 후인 2003년 7월까지 SARS의 사람 간 전파는 중단되었습니다.

/>한 소년이 지부티의 캠프 레모니에에 배정된 미군 병사와 선원이 실시한 2008년 의료 시민 활동 프로젝트 동안 탄자니아 탕가의 진료소에서 그의 어머니와 함께 말라리아 검사 결과를 기다리고 있습니다. (해군)

3. 이 바이러스는 어떻게 인간에게로 이동합니까?

인간에게 영향을 미치는 새로운 질병의 대부분은 인수공통전염병입니다. 즉, 야생 동물(대부분 포유류)에서 발생하여 사람에게 전염됩니다.

포유류 중에서 박쥐는 인수공통 바이러스의 수가 더 많습니다. 이 바이러스는 박쥐에서 경미하거나 전혀 증상을 일으키지 않을 수 있습니다. 박쥐(또는 박쥐의 소변, 대변 또는 타액)와 상호작용하는 사람과 동물은 이러한 인수공통 바이러스를 잡아 다른 동물이나 사람에게 전파할 수 있습니다.

애완 동물, 음식 또는 의약 목적으로 야생 동물을 포획하면 박쥐와 같은 야생 동물이 다른 동물 및 사람과 밀접하게 접촉합니다.

지난 두 차례의 코로나19 사태가 그랬다. 2003년 발병 당시 사스 코로나바이러스는 박쥐에서 시장에서 식품으로 판매되는 사향고양이로, 그 다음에는 사향고양이에서 사람으로 이동했습니다.

메르스 발병 당시 메르스 코로나바이러스는 박쥐에서 낙타로, 낙타에서 사람으로 옮겨갔다.

신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 확산으로 중국이 야생동물 시장을 영구 금지했다.

4. 박쥐가 바이러스에 걸리지 않는 이유는 무엇입니까?

박쥐는 꽤 놀라운 동물입니다. 그들은 날 수 있는 유일한 포유류입니다.

과학자들은 비행과 관련된 유전적 변형을 박쥐의 면역 체계에 유익한 변형과 ​​연관시켰습니다.

예를 들어, 박쥐의 면역 체계는 바이러스 감염과 싸우지만 바이러스에 과민 반응하지 않아 박쥐가 가지고 있는 많은 바이러스로 인해 병에 걸리는 것을 방지합니다.

/>카츠시카 호쿠사이(Katsushika Hokusai, 1760-1849)의 작품 "날아다니는 두 마리의 박쥐", 현재 미국 의회 도서관에 보관되어 있습니다.

5. 유기체는 어떻게 바이러스와 '휴전'에 도달합니까?

동물을 감염시키는 바이러스의 결과는 두 가지 일반적인 요인에 따라 달라집니다. 두 번째는 감염된 동물의 면역 방어 효과입니다.

처음에는 바이러스가 동물에게 매우 치명적일 수 있습니다. 숙주를 빠르게 죽이는 것은 바이러스가 다른 동물에게 퍼질 수 있는 능력을 제한하기 때문에 바이러스에 유익하지 않습니다. 따라서 바이러스는 시간이 지남에 따라 독성이 약해집니다.

반면에 바이러스에 민감한 동물은 빨리 죽지만, 바이러스에 대한 유전적 내성을 가진 동물은 살아남아 그 내성을 자손에게 전달합니다.

오랜 기간에 걸쳐 이러한 이벤트의 조합은 동물의 면역 체계가 바이러스 감염을 완전히 근절하지 않고 제어할 수 있는 평형을 초래합니다.

사람의 경우 헤르페스 감염에서 이러한 유형의 평형이 관찰될 수 있습니다.

/>2018년 맘모스 동굴 국립공원의 고독한 둥지를 틀고 있는 박쥐(Dale Pate/National Park Service)

박사 마르코스 E. 가르시아-오헤다 Merced 캘리포니아 대학교 생물학 부교수입니다. 그의 연구 줄기 세포 기능과 림프구 발달에 필요한 미세 환경 및 유전 신호에 중점을 둡니다. 특히 줄기세포가 T세포로 분화하는 과정에서 전사인자 GATA-3의 역할에 관심을 갖고 있다.


코로나바이러스 발병은 질문을 제기합니다: 박쥐 바이러스가 왜 ​​그렇게 치명적인가요?

호주검은날여우(Australian Black Flying Fox)는 말과 때때로 인간에게 전염될 수 있는 헨드라 바이러스의 저장소입니다. 크레딧: Linfa Wang, 듀크 대학교

SARS, MERS, Ebola, Marburg 및 아마도 새로 도착한 2019-nCoV 바이러스와 같은 최근 몇 년 동안 최악의 바이러스성 질병 발병 중 일부가 박쥐에서 시작된 것은 우연이 아닙니다.

캘리포니아 대학교 버클리의 새로운 연구에 따르면 박쥐의 바이러스에 대한 맹렬한 면역 반응은 바이러스가 더 빨리 복제되도록 하여 인간과 같은 평균 면역 체계를 가진 포유동물에게 뛰어들 때 바이러스가 치명적인 피해를 입힐 수 있음을 발견했습니다.

인간 감염의 원래 원인으로 알려진 박쥐를 포함한 일부 박쥐는 바이러스에 대한 방어를 위해 영구적으로 준비된 면역 체계를 보유하는 것으로 나타났습니다. 이 박쥐의 바이러스 감염은 세포에서 바이러스를 차단하는 신속한 반응으로 이어집니다. 이것은 박쥐가 높은 바이러스 부하에 감염되는 것을 방지할 수 있지만 방어 장치가 설치되기 전에 이러한 바이러스가 숙주 내에서 더 빨리 번식하도록 조장합니다.

이것은 박쥐를 빠르게 번식하고 전염성이 높은 바이러스의 독특한 저장소로 만듭니다. 박쥐는 이와 같은 바이러스를 견딜 수 있지만 이러한 박쥐 바이러스가 빠른 반응 면역 체계가 없는 동물로 이동하면 바이러스가 새로운 숙주를 빠르게 압도하여 높은 치사율을 초래합니다.

연구의 제1저자인 UC 버클리의 박사후 연구원인 카라 브룩(Cara Brook)은 "일부 박쥐는 이 강력한 항바이러스 반응을 보일 수 있지만 항염증 반응과 균형을 이룰 수 있습니다."라고 말했습니다. "이와 동일한 항바이러스 전략을 시도하면 우리의 면역 체계는 광범위한 염증을 일으킬 것입니다. 그러나 박쥐는 면역 병리학의 위협을 피하는 데 고유하게 적합한 것으로 보입니다."

연구원들은 박쥐 서식지를 방해하는 것이 동물에게 스트레스를 주고 다른 동물을 감염시킬 수 있는 타액, 소변 및 대변에 더 많은 바이러스를 배출하는 것으로 보입니다.

이집트과일박쥐인 Rousettus aegyptiacus는 원숭이를 감염시키고 인간에게 전염되어 치명적인 출혈열을 일으킬 수 있는 Marburg 바이러스의 숙주입니다. 크레딧: 빅터 코먼

현재 마다가스카르, 방글라데시, 가나, 호주에서 진행 중인 DARPA(미국방위고등연구계획국)의 지원을 받는 박쥐 모니터링 프로그램과 함께 일하는 브룩은 "박쥐에 대한 환경적 위협이 증가하면 인수공통전염병의 위협이 더해질 수 있다"고 말했다. Bat One Health 프로젝트는 박쥐 서식지의 손실과 박쥐 바이러스가 다른 동물과 인간에게 전파되는 관계를 탐구합니다.

질병 생태학자이자 UC 버클리 통합 생물학 교수인 Mike Boots는 "결론은 박쥐가 바이러스를 호스팅할 때 잠재적으로 특별하다는 것입니다."라고 말했습니다. "많은 바이러스가 박쥐에서 유래한다는 것은 우연이 아닙니다. 박쥐는 우리와 그다지 밀접한 관련이 없기 때문에 박쥐가 많은 인간 바이러스를 숙주로 삼을 것으로 기대하지는 않습니다. 그러나 이 연구는 박쥐 면역 체계가 어떻게 독성을 유발할 수 있는지를 보여줍니다. 이것을 극복하는 것이다."

Brook, Boots 및 동료들의 새로운 연구는 이번 달 저널에 게재되었습니다. 이라이프.

Boots와 UC Berkeley 동료 Wayne Getz는 지난 주 EcoHealth 저널에 발표된 논문의 23명의 중국 및 미국 공동 저자 중 하나입니다.

격렬한 비행은 수명 연장 및 바이러스 내성으로 이어집니다.

유일한 비행 포유류인 박쥐는 비행 중 대사율을 비슷한 크기의 설치류가 달릴 때 달성하는 수준의 두 배 수준으로 높입니다.

일반적으로 격렬한 신체 활동과 높은 대사율은 반응성 분자, 주로 자유 라디칼의 축적으로 인해 조직 손상을 증가시킵니다. 그러나 비행을 가능하게 하기 위해 박쥐는 이러한 파괴적인 분자를 효율적으로 제거하는 생리학적 메커니즘을 개발한 것으로 보입니다.

이것은 모든 원인의 염증에 의해 생성된 손상 분자를 효율적으로 제거하는 부수적 이점이 있으며, 이는 박쥐의 독특하게 긴 수명을 설명할 수 있습니다. 더 빠른 심박수와 신진대사를 가진 더 작은 동물은 더 느린 심장 박동과 더 느린 신진대사를 가진 더 큰 동물보다 일반적으로 수명이 더 짧습니다. 아마도 높은 신진대사가 더 파괴적인 자유 라디칼로 이어지기 때문일 것입니다. 그러나 박쥐는 같은 크기의 다른 포유류보다 수명이 훨씬 더 길다는 점에서 독특합니다. 일부 박쥐는 40년을 살 수 있는 반면 같은 크기의 설치류는 2년을 살 수 있습니다.

염증을 빠르게 억제하는 것은 항바이러스 면역 반응과 관련된 염증을 억제하는 또 다른 장점이 있습니다. 많은 박쥐의 면역 체계의 핵심 트릭 중 하나는 인터페론-알파라는 신호 분자의 모발 트리거 방출입니다. 이 신호는 바이러스가 침입하기 전에 다른 세포에 "전투장에 사람을 배치"하도록 지시합니다.

Brook은 박쥐의 빠른 면역 반응이 그들이 숙주인 바이러스의 진화에 어떻게 영향을 미치는지 궁금하여 두 마리의 박쥐와 한 마리의 원숭이에서 배양된 세포에 대한 실험을 수행했습니다. 마르부르크 바이러스의 천연 숙주인 이집트과일박쥐(Rousettus aegyptiacus)는 인터페론 알파 유전자를 전사하여 체내에 인터페론을 주입하기 전에 직접적인 바이러스 공격이 필요합니다. 이 기술은 전사되고 단백질로 변할 준비가 된 인터페론-알파 RNA로 바이러스 감염과 싸울 준비가 된 헨드라 바이러스의 저장소인 호주 검은날여우(Pteropus alecto)보다 약간 느립니다. 아프리카 녹색 원숭이(Vero) 세포주는 인터페론을 전혀 생산하지 않습니다.

에볼라와 마르부르크를 모방한 바이러스에 감염되었을 때 이들 세포주의 다른 반응은 놀라웠습니다. 녹색 원숭이 세포주는 바이러스에 의해 빠르게 압도되어 죽임을 당하는 동안 인터페론 조기 경고 덕분에 루제트 박쥐 세포의 하위 집합이 바이러스 감염으로부터 성공적으로 격리되었습니다.

호주 검은날여우 세포에서 면역 반응은 훨씬 더 성공적이었고 바이러스 감염은 루제트 세포주보다 훨씬 느려졌습니다. 또한 이러한 박쥐 인터페론 반응으로 인해 감염이 더 오래 지속되는 것처럼 보였습니다.

"숲을 통해 타오르는 불과 같은 세포 단층의 바이러스를 생각해 보십시오. 일부 커뮤니티(세포)에는 비상 담요가 있고 화재는 피해를 입히지 않고 씻겨나갑니다. 그러나 하루가 끝나면 여전히 타오르는 석탄이 있습니다. 시스템 - 여전히 일부 바이러스 세포가 있습니다."라고 Brook이 말했습니다. 살아남은 세포 공동체는 번식하여 바이러스에 대한 새로운 표적을 제공하고 박쥐의 일생 동안 지속되는 연기 감염을 일으킬 수 있습니다.

Brook과 Boots는 박쥐의 면역 시스템에 대한 간단한 모델을 만들어 컴퓨터에서 실험을 재현했습니다.

"이것은 정말 강력한 인터페론 시스템을 갖는 것이 이러한 바이러스가 숙주 내에서 지속되는 데 도움이 될 것임을 시사합니다"라고 Brook이 말했습니다. "면역 반응이 높으면 감염으로부터 보호되는 이러한 세포를 얻을 수 있으므로 바이러스는 숙주에 피해를 주지 않고 복제 속도를 실제로 높일 수 있습니다. 그런 종류의 항바이러스 기전이 있고 우리는 많은 병리학을 경험할 수 있습니다."

연구원들은 많은 박쥐 바이러스가 동물 중개자를 통해 인간에게 넘어간다는 점에 주목했습니다. 사스는 낙타를 통해 에볼라, 고릴라를 통해 침팬지 니파를 통해 아시아 야자사향 고양이를 통해 인간에게 도달했습니다. 헨드라는 말을 통해, 마르부르크는 아프리카 녹색 원숭이를 통해. 그럼에도 불구하고, 이 바이러스는 인간에게 마지막으로 뛰어들 때 여전히 극도로 독성이 있고 치명적입니다.

Brook과 Boots는 다른 동물과 인간에게 바이러스가 전파되는 것을 더 잘 이해하기 위해 박쥐 내에서 보다 공식적인 질병 진화 모델을 설계하고 있습니다.

브룩은 "감염의 출현과 확산 및 전파를 예측할 수 있으려면 감염의 궤적을 이해하는 것이 정말 중요하다"고 말했다.


왜 그렇게 많은 치명적인 바이러스 발병이 박쥐에서 시작됩니까?

에볼라, 마르부르크, 사스, 메르스, 그리고 현재 신종 코로나바이러스 코비드-19는 모두 박쥐에서 유래한 것으로 생각되는 한 가지 공통점을 공유합니다. UC 버클리의 과학자들이 주도한 새로운 연구에 따르면 포유류의 독특하고 치열한 면역 체계는 바이러스가 번식하도록 장려하고 바이러스가 다른 동물이나 인간에게 전염될 때 엄청나게 치명적일 수 있다고 제안합니다.

20세기 후반에 나타난 무서운 출혈열부터 보다 최근에 출현한 신종 코로나바이러스에 이르기까지 박쥐는 바이러스 발병과 관련하여 많은 사람들에게 자연적인 저장소인 것 같습니다. 종의 양의 관점에서 볼 때 박쥐가 다른 포유류보다 더 위험한 바이러스의 근원이라는 것은 놀라운 일이 아닙니다.

박쥐는 1,400종 이상의 개별 종이 있으며 전 세계 거의 모든 지역에 걸쳐 있으며 모든 포유류 종의 약 20%를 차지합니다. 박쥐는 자연 포식자가 거의 없으며 크기에 비해 엄청나게 오래 삽니다. 일부 박쥐는 40년까지 사는 것으로 밝혀졌습니다.

그러나 박쥐는 종의 양과 순수한 수 면에서 설치류보다 수가 많습니다. 쥐는 확실히 많은 질병을 퍼뜨리지만 완전히 새로운 바이러스를 배양하는 것으로 일반적으로 알려져 있지 않습니다(쥐는 전통적으로 중세 유럽에서 흑사병의 원인이 되었을 수 있지만 연구에 따르면 그 악명 높은 전염병의 진정한 원인은 벼룩과 같은 기생충이었습니다. 진드기가 아니라 진드기를 옮기는 쥐).

그렇다면 박쥐가 실제로 병에 걸리지 않고 그러한 악성 바이러스를 보유할 수 있게 하는 것은 무엇입니까?

UC 버클리 병 생태학자이자 새로운 연구의 공동 저자인 Mike Boots는 "결론은 박쥐가 바이러스를 호스팅할 때 잠재적으로 특별하다는 것입니다."라고 말했습니다. "이러한 많은 바이러스가 박쥐에서 나오는 것은 우연이 아닙니다. 박쥐는 우리와 그리 밀접하게 관련되어 있지도 않기 때문에 우리는 박쥐가 많은 인간 바이러스를 숙주로 삼을 것으로 기대하지 않습니다. 그러나 이 연구는 박쥐 면역 체계가 어떻게 독성을 유발할 수 있는지를 보여줍니다. 이것을 극복하는 것이다."

효과적으로 진화하고 퍼지기 위해 바이러스는 숙주를 너무 빨리 죽일 수 없습니다. 바이러스가 숙주를 더 빨리 복제하고 감염시킬수록 그 숙주는 더 빨리 죽기 때문에 가장 효과적인 바이러스는 그 불안정한 균형을 유지할 수 있는 것보다 많습니다.

다른 포유동물의 면역 체계가 존재할 때 바이러스가 어떻게 진화할 수 있는지 이해하기 위해 새로운 연구는 출혈열 바이러스에 두 개의 다른 박쥐 세포주를 노출시켰습니다. 아프리카 녹색 원숭이의 세포주도 대조군으로 노출되었습니다.

박쥐와 원숭이의 면역 반응 사이의 차이는 상당했습니다. 원숭이 세포주는 복제 바이러스에 의해 빠르게 압도되었지만 두 박쥐 모델은 신속한 보호 면역 반응을 보였습니다.

호주 검은날여우박쥐 세포주는 바이러스에 대한 가장 효과적인 면역 반응을 보여 인터페론-알파라는 분자를 빠르게 생성했습니다. 이 면역 신호 분자는 외부 물질의 공격을 받을 때 세포에 의해 방출됩니다. 그들은 항바이러스 방어를 강화하고 바이러스 복제를 적극적으로 방해하기 위해 다른 세포에 신호를 보냅니다.

연구자들이 관찰한 것은 박쥐 세포주에서 바이러스 복제가 현저히 느려지는 것이었습니다. 그러나 이러한 특정 박쥐 인터페론 반응으로 인해 바이러스 감염이 포유류에서 장기간 지속되도록 했습니다.

"숲을 통해 타오르는 불과 같은 세포 단층의 바이러스를 생각해 보십시오. 일부 지역 사회(세포)에는 비상 담요가 있고 화재는 피해를 입히지 않고 씻겨 나가지만 결국에는 여전히 그을린 석탄이 있습니다. 시스템 – 여전히 일부 바이러스 세포가 있습니다."라고 새 연구의 제1저자인 Cara Brook이 설명합니다.

이것은 바이러스가 숙주를 죽이지 않고 박쥐 내부에서 복제 속도를 증가시킬 수 있음을 의미하며, 본질적으로 다른 유기체에서 심각하게 파괴적인 수준으로 독성을 향상시킬 수 있습니다.

“This suggests that having a really robust interferon system would help these viruses persist within the host," says Brook. "When you have a higher immune response, you get these cells that are protected from infection, so the virus can actually ramp up its replication rate without causing damage to its host. But when it spills over into something like a human, we don't have those same sorts of antiviral mechanism, and we could experience a lot of pathology."

But why do bats have such fundamentally powerful immune systems?

Intense physical activity in any mammal results in the release of reactive molecules called free radicals. Organisms need to effectively mop up these damaging molecules and the immune system plays a primary role in that process.

Bats, being the world’s only flying mammal, have evolved a remarkably efficient immune system to manage the acute inflammatory damage caused by the high metabolic rate needed to fly. Generally speaking, in mammals fast metabolism and heart rate equals shorter lifespans while slower metabolism and heart rate results in longer lives. Rodents of equivalent size to bats mostly live to ages of two years. Bats on the other hand, can live 30 or 40 years, despite having metabolic rates double that of rats.

It is hypothesized this heightened ability of bats to rapidly suppress inflammation enables the mammal to vigorously fly. And one of the key processes underpinning this rapid anti-inflammatory response is the speedy release of interferon-alpha. Brook notes this enhanced immune response seen in bats would be damaging if replicated within a human body.

"Some bats are able to mount this robust antiviral response, but also balance it with an anti-inflammation response," says Brook. "Our immune system would generate widespread inflammation if attempting this same antiviral strategy. But bats appear uniquely suited to avoiding the threat of immunopathology."

Although this doesn’t explain how the viruses seem to frequently jump from animals to humans, the research does offer compelling insights into how, and why, bats seem to be incubating these incredibly virulent viruses.


Genetic resistance to coronavirus pathology in bats

The coronavirus precursors of SARS-CoV, SARS-CoV-2 and MERS-CoV appear to be carried and shed for prolonged periods by many bats without causing disease, indicating high tolerance to coronavirus infection in these species. 58-60 While the order Chiroptera is complex and diverse, genomics has provided clues to the apparent genetic resistance to coronavirus pathology displayed by members of the Myotinae and Pteropodidae bat suborders. A number of bat species are unique among mammals in having lost or partially inactivated genes encoding critical proteins for sensing viral nucleic acid in the cytoplasm and triggering interferon, pyroptosis and systemic inflammatory disease. 61 These inherited differences include decay of many type 1 interferon genes and constitutive expression of IFNA genes, 62 positively selected variants in RNASEL 그리고 OAS genes, 63 independent deletions eliminating the AIM2/PYHIN genes, 64 diminished NLRP3 inflammasome expression and activity 65 and a variety of TMEM173 Ser358 substitutions causing partial loss of function in stimulator of interferon genes (STING gene symbol TMEM173). 66 Bat species have also lost most or all of the activating and inhibitory receptors found on the surface of natural killer cells in humans and other mammals. 61 It nevertheless remains to be demonstrated through experiment that these genetic differences affect coronavirus transmission and pathology.


Vaccines and Anti-Viral Drugs for Treatment

백신과 항바이러스제는 바이러스를 억제하고 바이러스 감염으로 고통받는 개인의 증상을 줄이는 데 사용할 수 있습니다.

학습 목표

항바이러스제를 사용한 치료의 예를 제시하십시오.

주요 내용

키 포인트

  • Vaccines can boost an individual’s immune response and control viruses, such as Ebola and rabies, before they become deadly.
  • Anti-viral drugs inhibit the virus by blocking the actions of its proteins they are used to control and reduce symptoms for viral diseases.
  • 타미플루는 바이러스가 감염되지 않은 세포로 퍼지는 것을 차단하는 효소인 뉴라미니다제를 억제하여 독감 증상을 감소시킬 수 있습니다.
  • 항HIV 약물은 HIV 복제 주기의 여러 단계에서 바이러스 복제를 억제하고 제어하므로 이러한 약물을 복용하는 환자의 생존율이 더 높습니다.
  • 바이러스는 개별 항바이러스제에 대한 내성을 개발할 수 있습니다.
  • The treatment of HIV involves a mixture of different drugs (fusion inhibitors, reverse transcriptase inhibitors, integrase inhibitors, and protease inhibitors) in a cocktail viruses have greater difficulty gaining resistance to multiple drugs.

핵심 용어

  • 비리온: 바이러스의 단일 개별 입자(세포의 바이러스 등가물)
  • 항바이러스제: 바이러스의 단백질 중 하나 이상의 작용을 차단하여 바이러스를 억제하는 항생제(예: 항생제)의 종류
  • 에볼라 바이러스: 감염자의 체액이나 분비물과의 접촉 및 공기중 입자에 의해 전파되는 에볼라열을 일으키는 아프리카 기원의 전염성이 매우 높은 바이러스

치료용 백신 및 항바이러스제

어떤 경우에는 백신을 사용하여 활성 바이러스 감염을 치료할 수 있습니다. 이 이면의 개념은 백신을 제공함으로써 질병을 유발하는 바이러스를 더 추가하지 않고 면역이 향상된다는 것입니다. 광견병 바이러스에 감염된 동물의 타액을 통해 전염되는 치명적인 신경계 질환인 광견병의 경우, 동물에게 물린 시점부터 중추신경계에 침입할 때까지 질병의 진행이 2주 이상일 수 있습니다. This is enough time to vaccinate an individual who suspects that they have been bitten by a rabid animaL their boosted immune response is sufficient to prevent the virus from entering nervous tissue. Thus, the potentially-fatal neurological consequences of the disease are averted the individual only has to recover from the infected bite. 이 접근법은 지구상에서 가장 빠르고 치명적인 바이러스 중 하나인 에볼라 바이러스의 치료에도 사용되고 있습니다. 박쥐와 유인원에 의해 전염되는 이 질병은 감염된 인간의 70-90%에서 2주 이내에 사망할 수 있습니다. 이러한 방식으로 면역 반응을 향상시키는 새로 개발된 백신을 사용하면 영향을 받은 개인이 바이러스를 더 잘 제어할 수 있고 잠재적으로 더 많은 비율의 감염자를 신속하고 매우 고통스러운 죽음으로부터 구할 수 있다는 희망이 있습니다.

바이러스 감염을 치료하는 또 다른 방법은 항바이러스제를 사용하는 것입니다. 이러한 약물은 종종 바이러스성 질병을 치료하는 데 제한적인 성공을 거두었지만 많은 경우에 다양한 바이러스성 질병의 증상을 조절하고 감소시키는 데 사용되었습니다. 대부분의 바이러스에서 이러한 약물은 하나 이상의 단백질 작용을 차단하여 바이러스를 억제할 수 있습니다. 표적 단백질이 바이러스 유전자에 의해 암호화되고 이들 분자가 건강한 숙주 세포에 존재하지 않는 것이 중요합니다. 이러한 방식으로, 바이러스 성장은 숙주를 손상시키지 않고 억제됩니다. 감염을 치료하는 데 사용할 수 있는 항바이러스 약물이 많이 있으며, 일부는 특정 바이러스에 특이적이고 다른 일부는 여러 바이러스에 영향을 미칠 수 있습니다.

항바이러스제는 생식기 포진(단순 포진 II) 및 인플루엔자를 치료하기 위해 개발되었습니다. 생식기 포진의 경우, acyclovir와 같은 약물은 환자가 피부 세포에서 바이러스 병변을 발생시키는 활성 바이러스 질환의 에피소드 수와 기간을 줄일 수 있습니다. 바이러스는 일생 동안 신체의 신경 조직에 잠복해 있기 때문에 이 약물은 완치되지 않지만 질병의 증상을 더 잘 관리할 수 있게 만들 수 있습니다. For influenza, drugs like Tamiflu (oseltamivir) can reduce the duration of “flu” symptoms by one or two days, but the drug does not prevent symptoms entirely. Tamiflu는 새로운 비리온이 감염된 세포를 떠날 수 있도록 하는 효소(바이러스성 뉴라미니다제)를 억제하여 작동합니다. 따라서 Tamiflu는 감염된 세포에서 감염되지 않은 세포로의 바이러스 확산을 억제합니다. 리바비린과 같은 다른 항바이러스제는 다양한 바이러스 감염을 치료하는 데 사용되어 왔지만 특정 바이러스에 대한 작용 기전은 아직 불분명합니다.

Tamiflu: (a) Tamiflu inhibits a viral enzyme called neuraminidase (NA) found in the influenza viral envelope. (b) Neuraminidase cleaves the connection between viral hemagglutinin (HA), also found in the viral envelope, and glycoproteins on the host cell surface. Inhibition of neuraminidase prevents the virus from detaching from the host cell, thereby blocking further infection.

항 HIV 약물

지금까지 항바이러스제의 가장 성공적인 사용은 레트로바이러스 HIV의 치료였습니다. HIV는 치료하지 않을 경우 감염 후 10-12년 이내에 사망에 이르게 하는 질병을 유발합니다. 항HIV 약물은 이러한 약물을 투여받는 개인이 치료를 받지 않은 사람보다 훨씬 더 오래 생존할 수 있을 정도로 바이러스 복제를 제어할 수 있었습니다.

항HIV 약물은 HIV 복제 주기의 여러 단계에서 바이러스 복제를 억제합니다. HIV 바이러스 외피가 숙주 세포의 원형질막과 융합되는 것을 억제하는 약물(융합 억제제), RNA 게놈이 이중 가닥 DNA로 전환되는 것(역전사효소 억제제), 바이러스 DNA가 다음으로 통합되는 것을 억제하는 약물이 개발되었습니다. 숙주 게놈(인테그라제 억제제), 바이러스 단백질 처리(프로테아제 억제제).

HIV: HIV, an enveloped, icosahedral virus, attaches to the CD4 receptor of an immune cell and fuses with the cell membrane. Viral contents are released into the cell where viral enzymes convert the single-stranded RNA genome into DNA and incorporate it into the host genome.

When any of these drugs are used individually, the high mutation rate of the virus allows it to easily and rapidly develop resistance to the drug, limiting the drug’s effectiveness. The breakthrough in the treatment of HIV was the development of HAART, highly-active anti-retroviral therapy, which involves a mixture of different drugs, sometimes called a drug “cocktail.” By attacking the virus at different stages of its replicative cycle, it is much more difficult for the virus to develop resistance to multiple drugs at the same time. 그러나 복합 HAART 요법을 사용하더라도 시간이 지남에 따라 바이러스가 이 요법에 대한 내성을 나타낼 것이라는 우려가 있습니다. 따라서 이 치명적인 바이러스와의 전쟁을 계속하기 위해 새로운 항 HIV 약물이 지속적으로 개발되고 있습니다.



코멘트:

  1. Powell

    나는 당신이 틀렸다고 믿습니다. 나는 그것을 논의 할 것을 제안한다. PM에 이메일을 보내 주시면 이야기하겠습니다.

  2. Daik

    나는 당신이 옳지 않다는 것을 의미합니다. 나는 그것을 증명할 수있다. PM에 저에게 편지를 보내십시오. 우리는 그것을 처리 할 것입니다.

  3. Judy

    이 문제에 대한 기사가 많은 사이트를 방문하는 것이 좋습니다.

  4. Hephaestus

    당신이 옳지 않습니다. 확실해. 나는 그것을 논의 할 것을 제안한다. PM에 이메일을 보내 주시면 이야기하겠습니다.

  5. Sherwood

    Rather amusing opinion



메시지 쓰기