莫格里奇研究所的科學(xué)家已經(jīng)從一種叫做輪蟲的小型水生動物中分離出一種天然化學(xué)物質(zhì)，該化學(xué)物質(zhì)可以麻痹并阻止引起毀滅性熱帶病血吸蟲病的寄生蟲感染。

首席研究員Phillip Newmark博士和他的研究小組將這種新近鑒定的四環(huán)生物堿化學(xué)品稱為血吸蟲癱瘓因子(SPF)，它使癱瘓的自由生活的水生血吸蟲尾幼蟲迅速癱瘓，并阻止它們感染小鼠。

研究人員說，他們對SPF的表征可以幫助科學(xué)家開發(fā)用于治療血吸蟲病的新藥，這也被稱為“比哈爾茲氏菌”。被忽視的熱帶病影響著非洲，亞洲和南美部分地區(qū)的億萬人民。研究人員在發(fā)表于《PLOS Biology》上的論文中總結(jié)道：“基于SPF的抗感染能力，它有望作為一種抗血吸蟲病藥物。” “鑒定具有生物活性的化學(xué)支架并了解SPF的作用方式有望為預(yù)防血吸蟲病提供重要線索。”研究人員的報告標(biāo)題為“ 一種由輪蟲衍生的麻痹化合物可防止血吸蟲病傳播給哺乳動物。”

血吸蟲病是由血吸蟲屬的寄生扁蟲引起的。全球有超過2億人受到影響(通常是兒童)，并且有7億人受到血吸蟲病寄生蟲感染的危險。就全球感染人數(shù)而言，該疾病僅次于瘧疾。世界衛(wèi)生組織估計每年約有28萬人死于血吸蟲病。

目前，只有一種藥物吡喹酮用于治療血吸蟲病感染，并且每年有數(shù)百萬的學(xué)童服用這種藥物。但是，該藥物僅能殺死成人血吸蟲，并且不會停止再感染。紐馬克說：“每當(dāng)您談?wù)撝挥靡环N藥物治療無數(shù)人時，您真的擔(dān)心寄生蟲產(chǎn)生抵抗力的能力。” “而且，由于寄生蟲的地理范圍可能正在蔓延，并且感染人類和牲畜的血吸蟲病血吸蟲物種之間的雜交，這一問題變得越來越重要。”

血吸蟲寄生蟲具有復(fù)雜的生命周期，通過兩種自由活動的水生形式，稱為水和尾c，在中間的水生蝸牛宿主和最終的哺乳動物宿主之間交替。被污染的水中的尾c幼蟲在宿主哺乳動物的皮膚中挖洞，然后遷移并錨定在供應(yīng)肝臟的血管中。一旦進(jìn)入哺乳動物宿主，幼蟲就會發(fā)育成成年的血吸蟲。雌性釋放出的卵要么通過糞便或尿液排出體外，以繼續(xù)生命周期，要么留在身體組織和器官(如肝臟)中。這些成年人可以在體內(nèi)生存數(shù)十年，每天產(chǎn)生數(shù)百至數(shù)千個卵。血吸蟲病兒童通常會出現(xiàn)貧血，營養(yǎng)不良和普遍的學(xué)習(xí)障礙。

當(dāng)血吸蟲從哺乳動物宿主中釋放到水中時，它們就會感染淡水蝸牛作為它們的中間宿主，它們在其中產(chǎn)生數(shù)百萬個細(xì)小的叉尾尾c，然后再次釋放到水中。這些尾c找到了它們的哺乳動物宿主，它們通過穿透皮膚而被感染，因此延續(xù)了生命周期。

有趣的是，被稱為輪蟲的微小水生動物也生活在血吸蟲用作中間宿主的相同類型的水生蝸牛上。早在1981年，研究人員報告說這些微小的動物可以產(chǎn)生一種化學(xué)物質(zhì)，使接觸時的尾cer癱瘓。進(jìn)行此觀察的研究人員指出，尾蟲運(yùn)動不僅受到輪蟲的存在的影響，而且還受到輪蟲生活的水(以輪蟲為條件的水)的影響，這表明輪蟲釋放出一些具有麻痹性的水溶性分子活動。但是，正如Newmark小組指出的那樣：“自這一重要發(fā)現(xiàn)以來已經(jīng)過去了40年，但是這個因素的身份仍然是個謎。”

對于新近報道的研究，伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校的Jonathan Sweedler博士和Newmark實驗室及實驗室的合作者著手鑒定并希望表征這種神秘化合物。他們評論說：“受到這種抗癌作用及其預(yù)防血吸蟲病感染的潛力的鼓舞，我們尋求純化這種麻痹劑。” 他們發(fā)現(xiàn)該化合物是由一種輪蟲(特別是Rotaria rotatoria)生產(chǎn)的，表明暴露于R. rotaria條件的人工池塘水(APW)的尾c迅速停止了游泳，被固定下來并掉落到菜底。

這是菲利普·紐馬克(Phillip Newmark)，莫格里奇研究所的研究員，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的整合生物學(xué)教授，霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員。[Morgridge研究機(jī)構(gòu)]

研究小組的化學(xué)分析表明，SPF化合物具有新穎的四環(huán)結(jié)構(gòu)。用不同濃度的SPF和來自鏈霉菌屬細(xì)菌的結(jié)構(gòu)相似的天然化合物進(jìn)行的測試表明，對尾c的固定作用是劑量依賴性的。化合物在水中的濃度越高，對血吸蟲幼蟲的麻痹作用越大。

尾rc的尾巴是游泳必不可少的，它提供了使寄生蟲穿透皮膚的力量。為了了解SPF是否也能阻止幼蟲感染，他們用不同濃度的SPF處理了尾c，然后將小鼠的尾巴暴露于處理過的寄生蟲中。令人鼓舞的是，盡管未經(jīng)處理的對照尾c很容易感染小鼠，但暴露于SPF處理的尾c的嚙齒動物都沒有被感染。

紐馬克是威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的整合生物學(xué)教授，也是霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所的研究員。他說，這些結(jié)果可能為控制血吸蟲病開辟一條有希望的新途徑。一個特別有趣的發(fā)現(xiàn)是SPF結(jié)構(gòu)類似于血清素，這是一種最廣泛用于調(diào)節(jié)情緒的神經(jīng)遞質(zhì)。但是，血清素也會影響正常的神經(jīng)肌肉功能，SPF可能會干擾該途徑。研究人員評論說：“在血吸蟲中，5-羥色胺與神經(jīng)肌肉功能涉及多個生命周期階段。” “有趣的是，吡喹酮可部分激活人類血清素受體HT2BR，這表明它也可能靶向血吸蟲血清素能性GPCR。”

作者承認(rèn)，尚不知道為什么R. rotatoria生產(chǎn)SPF。如果該化合物的結(jié)構(gòu)類似于鏈霉菌生產(chǎn)的化合物，則還有可能輪蟲的微生物群實際上會產(chǎn)生SPF。“ SPF是否自然用于對抗其他水生生物(例如，防止其他輪蟲在輪蟲R.菌生活的地區(qū)定居)，因此，對血吸蟲尾c的影響是間接的，還是SPF是否有益于輪蟲的共生寄主研究”，研究小組說。“由于鏈霉菌產(chǎn)生與SPF具有結(jié)構(gòu)相似性的化合物特別是，檢查SPF不是由輪蟲直接產(chǎn)生，而是由其自身微生物組的成分直接產(chǎn)生的可能性非常重要。”但是，他們指出，通過水平基因轉(zhuǎn)移R. rotatoria也可能已獲得了自行生產(chǎn)SPF的能力。“進(jìn)一步的工作將有助于揭示SPF的來源及其生物合成途徑。”

紐馬克實驗室大約在十年前就開始研究血吸蟲病。研究人員的主要研究方向一直是平面蟲，即可以從微小碎片再生整個身體的扁蟲，但是對平面蟲和血吸蟲之間許多相似之處的認(rèn)識促使科學(xué)家運(yùn)用了超過二十年的關(guān)于平面蟲細(xì)胞和分子知識的知識。生物學(xué)研究其寄生蟲血吸蟲親屬。

紐馬克說：“我們所做的所有工作都是由我們對這些驚人的平面刨子的好奇心以及他們可以做的所有不同的事情驅(qū)動的。” “但是我們現(xiàn)在有了一個新的終結(jié)游戲：我們實際上可以以前所未有的規(guī)模切實地幫助人們。”