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2016年11月3日 星期四

蚊子叮為什麼要癢?

埃及斑蚊(Aedes aegypti)。圖片來源:Wiki

筆者從小被蚊子叮了以後,就會腫一大包,還會很癢。之前曾遇到被蚊子咬不會水腫也不會發癢的人,讓筆者超羨慕的!

其實被蚊子叮會發癢是因為,蚊子注入的唾液會使我們產生發炎反應;而蚊子的唾液中含有能使血管擴張的成分,加上叮咬會使血管破裂,於是就造成了水腫。

但是,讓我們發癢、水腫顯然對蚊子沒有什麼好處。有許多次筆者因為覺得癢癢的而決定去檢視發癢的部位,然後就當場活逮蚊子一隻--於是他就被消滅了。顯然對蚊子來說,引發發炎反應、讓我們發癢沒有什麼好處!

雖然這個發癢的反應,對我們好像有一絲絲的好處,不過任何事總有個理由吧!到底為什麼被蚊子叮要發癢呢?能給誰帶來什麼好處呢?

利茲大學的研究團隊,為了要了解發癢的目的是什麼,他們用屈公病病毒(chikungunya virus)的近親:森林腦炎病毒(Semliki Forest virus,SFV)在小鼠身上做了研究。

首先,他們把病毒以皮下注射的方式注入小鼠,同時伴隨著蚊子叮咬或沒有蚊子叮。

接著研究團隊便觀察病毒複製的狀況,以及病毒感染擴散的情形。

結果非常有意思。研究團隊發現,如果只有皮下注射病毒,雖然感染一開始擴散得很快,但是病毒的效價(titer)並不高;但是若伴隨著蚊子叮咬時,一開始看似感染擴散得較慢,但最後病毒在血中的效價,卻比沒有蚊子叮的組別高了十倍!當研究團隊用毒性較高的森林腦炎病毒第六型(SFV6)感染小鼠時,有蚊子叮咬的組別,比沒有蚊子叮咬的組別要提早陣亡,換用另一個病毒(Bunyamwera virus)也是如此。

研究團隊同時也發現,被蚊子叮咬的組別,在感染後3小時內,可能是由於傷口發生水腫,造成病毒無法散播?!但是到了24小時後,病毒的RNA反而大幅增加了。

所以,究竟中間發生了什麼事呢?

研究團隊比較只有被蚊子叮與沒有被蚊子叮、但是被皮下注射病毒的兩組小鼠的64個與先天免疫反應相關的基因的表現。結果發現:在被蚊子叮咬了以後,與吸引嗜中性球(neutrophil)相關的細胞因子(cytokine)、以及吸引單核球的細胞因子、還有白細胞介素IL-1β與IL-6的基因表現都上昇了;這些現象,在只有皮下注射病毒的小鼠中,並沒有觀察到。

而且,有蚊子叮咬的組別,傷口處很明顯的有大量的嗜中性球聚集。到底嗜中性球是不是引發感染擴大的因素之一呢?

於是研究團隊試著將嗜中性球去除掉,觀察在蚊子叮咬後傷口若沒有嗜中性球聚集,會發生什麼事。結果發現,去掉嗜中性球,會使得傷口水腫的狀況減輕許多,同時上面提到的那些與先天免疫反應相關的基因的表現也跟著下降。有意思的是,研究團隊觀察到去掉嗜中性球會使得病毒RNA減少了五倍,病毒在血中的效價降低了十倍,而且,很類似於先前在沒有蚊子叮咬的組別所看到的,去掉嗜中性球的組別,病毒較早擴散到淋巴結中。

到底這些反應是蚊子咬專屬,還是就只是因為被蚊子咬所引發的發炎反應所產生呢?研究團隊用了幾個可以引發先天免疫反應的藥劑,結果發現這些藥劑一樣可以把嗜中性球召喚過來,也會使病毒的複製上昇與加快感染擴散的速度。

不過,雖然在蚊子叮咬後再去除掉嗜中性球可以減輕傷口水腫、降低病毒複製的速度,但如果事先把嗜中性球去掉,卻會使得小鼠的存活率大幅下降。也就是說,嗜中性球對於宿主的保護還是不可或缺。

因此,研究團隊認為,當蚊子叮咬我們的時候,在我們身上所發生的事情是:發炎反應會將嗜中性球與骨髓細胞(myeloid cell,即單核球的一種)吸引到傷口,然後部分的嗜中性球與骨髓細胞就被病毒感染了。接著,感染便隨著嗜中性球與骨髓細胞,擴散到其他的組織(如淋巴結、腦)去了。相對的,在沒有蚊子叮咬的狀況下,由於嗜中性球與骨髓細胞在傷口附近數目不多,病毒感染也無法成功擴散。

也就是說,嗜中性球與骨髓細胞本來是去幫忙消滅病毒,但很不幸的,就像許多僵屍電影裡面的情節一樣:趕去打僵屍的村民,有一部份也被僵屍給侵襲,成了僵屍大軍的一部份,並且四散去感染更多活人!

所以,我們被蚊子叮了以後會癢,真的是個天大的壞消息呢!

本文版權為台大科教中心所有,其他單位需經同意始可轉載)

參考文獻:

Marieke Pingen et. al., 2016. Host Inflammatory Response to Mosquito Bites Enhances the Severity of Arbovirus Infection. Immunity. doi:10.1016/j.immuni.2016.06.002

2014年7月19日 星期六

除了減肥,棕色脂肪還能...

許多癌症後期、愛滋病、肺結核與其他疾病患者死於一種名為「惡病質」(cachexia)症候群,其特點是「消瘦」(wasting)症候群,導致病人變得極端消瘦以及肌肉無力。惡病質症候群是約20%的癌症患者死亡的直接原因。到目前為止,提高食物攝取沒有幫助,也沒有可用的有效的療法。最近發表在Cell Metabolism雜誌的一項新的研究成果,可能是對於惡病質症候群患者刺激體重增加和肌力一個很有前途的戰略。


這個研究成果涉及一種過去與打擊肥胖的好方法:白色脂肪的褐變(變為棕色脂肪)。白色脂肪(white fat)分佈於全身許多位置,包括大腿、臀部、內臟以及小腹;它形成我們的「游泳圈」,與胰島素阻抗(insulin resistance)的產生有關。棕色脂肪(brown fat)在哺乳動物的嬰兒時期被大量的表現,但隨著嬰兒期的結束,它慢慢退化到僅分佈於鎖骨等小區域。這兩種脂肪的功能大不相同。白色脂肪負責儲存熱量(脂肪),棕色脂肪則是燃燒它們,產生熱;因此,如果能把白色脂肪轉化為棕色脂肪,就可以幫助人們減肥。


棕色脂肪在女性體內的分佈。圖片來源:維基百科


位於馬德里的西班牙國家癌症研究中心(the Spanish National Cancer Research Centre in Madrid)的研究團隊發現,在小鼠和與癌症相關惡病質患者體內,白色脂肪發生顯著變化,變成了燃燒卡路里的棕色脂肪。這個改變,導致患者能量消耗增加和器官衰竭。

研究團隊還發現,在與癌症相關的惡病質患者體內,發炎對於將白色脂肪轉化為棕色脂肪,佔很重要的角色。這可以由在小鼠中,當使用包括非類固醇消炎止痛藥(NSAID),如舒林酸(Sulindac)進行消炎治療,可以改善惡病質小鼠的狀況看出端倪。 

因此,研究團隊認為,如果能抑制白色脂肪的褐變,對於改善惡病質癌症患者的症狀,應該是一個可能的方法。若可以在癌症發展的早期階段識別脂肪褐變的生物標誌,可能有助於預測哪些患者將發展出惡病質症候群,或許也可以進行預防性治療。


參考文獻:


2014/7/17. Brown fat found to be at the root of cancer-related wasting syndrome -- ScienceDaily