Science：什么样的人更“招蚊子”？疟疾感染者！

什么样的人更“招蚊子”？朋友圈里流行着形形色色不靠谱的说法，有拿血型说事的，有拿星座说事的，甚至还有拿外貌特征说事的……目前学术界普遍认为，人类以及其他哺乳动物通过呼吸以及皮肤释放出的二氧化碳，是招呼饥饿蚊子进餐的信号之一。

冈比亚按蚊，疟疾的主要传播媒介之一。图片来源：CDC / James Gathany

说到蚊子就要说到疟疾。世界卫生组织发布的《2016年世界疟疾报告》显示：2015年全世界有2.12亿疟疾新病例和42.9万例死亡（其中大部分是5岁以下的儿童）；而目前预防疟疾感染最有效的方法就是使用药浸蚊帐或喷洒杀虫剂灭蚊。疟疾的病原体疟原虫主要由按蚊叮咬传播，而且科学家们还发现，疟疾携带者的血液对蚊子有更强的吸引力，不过这一“招蚊子”现象背后的机制尚不明确。最近，瑞典斯德哥尔摩大学的Ingrid Faye等科学家发现在恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）体内会产生一种代谢产物(E )-4-羟基-3-甲基-2-丁烯焦磷酸酯（HMBPP），这种物质会诱导人类血红细胞增加二氧化碳、醛类和单萜类的释放，不仅能更吸引蚊子叮咬，还能刺激蚊子的“胃口”，吸更多的血。另外，HMBPP还会调控蚊子的一些基因转录，但不影响它们的生存和繁殖能力。该研究结果发表在Science 上。

疟疾的传染过程中，蚊子和人类都是宿主，疟原虫在蚊子体内进行有性繁殖，在人体内进行无性增殖，任何一环都不能缺少（见下图）。

疟原虫生活史。图片来源：NIH / Wikipedia

一般认为，疟疾感染者更容易“招蚊子”与其散发的特定气味是有关联的，研究者发现这些可能归因于HMBPP这种物质。他们设计了一个有趣的觅食倾向实验，让雌性冈比亚按蚊（Anopheles gambiae）一只只的飞过Y型薄膜支管，一边是含有HMBPP血红细胞（hmbRBCs），一边是未添加HMBPP的正常血红细胞（RBCs），然后统计雌蚊在两可情况下的选择。结果表明，95%的雌蚊会倾向于含有HMBPP血红细胞。但这种明显的倾向性，在不含血细胞的血清以及葡萄糖溶液中却观察不到。这说明HMBPP想要“招蚊子”，要依靠人血红细胞（下图A）。除此之外，添加HMBPP之后，蚊子的“食量”增加了几乎一倍，与滋养体（trophozoite，疟原虫的一种形态）感染的血红细胞（tiRBCs）及配子体（gametocyte，疟原虫的另一种形态）感染的血红细胞（giRBCs）效果相当（下图B）。

hmbRBCs的觅食实验。图片来源：Science

研究者还设计实验来比较giRBCs与hmbRBCs对蚊子的吸引力。以giRBCs的上清液为待测样品，通过一系列的稀释，与含不同HMBPP浓度的hmbRBCs进行比较。结果显示，未稀释的giRBCs上清液与10 μM的HMBPP效果相当，而且就算浓度更低一些，也能对蚊子产生明显的吸引力。

giRBCs上清液与HMBPP浓度的比较。图片来源：Science

既然普遍认为蚊子是凭借气味来选择食物，那么HMBPP会让血红细胞释放什么样的气味分子呢？该小组进一步对hmbRBCs、giRBCs以及空白血红细胞释放的气体分子进行了考察。首先测试的是学界公认的“招蚊分子”二氧化碳，结果表明，hmbRBCs悬浊液释放到气体收纳器中二氧化碳的量要比空白血红细胞的悬浊液增加了16%，这一提高看似不多，但足以提升对蚊子的吸引力。但是，仅有二氧化碳加上正常血红细胞，对蚊子的吸引力还是无法与hmbRBCs相比，这说明还有其他的挥发成分在起作用。

该小组同时利用固相微萃取以及气质联用等手段对hmbRBCs悬浊液释放的气体成分进行了分析，发现相比于空白血红细胞悬浊液，其醛类成分（C8-C10）增加了1.7-5.2倍，单萜类成分（α-与β-蒎烯、柠檬烯）增加了1.2-1.6倍。如果按照自然的比例配制这些挥发性有机成分的混合物，再加入二氧化碳，正常血红细胞对蚊子的吸引力就可以变得与hmbRBCs相当，而且效果与该混合物的剂量相关。使用这种混合物，无论加不加二氧化碳，都对蚊子有很强的吸引力。这些结果充分说明这些醛类和单萜类分子对吸引蚊子也起到了关键作用。

此外，研究者还发现HMBPP能改变对蚊子体内的基因转录，疟原虫得以更有效地增殖，但蚊子整体的生存和繁殖能力却不受影响。

可以这样理解，疟原虫让人类（宿主之一）释放信号分子吸引蚊子（宿主之二），让蚊子有更大几率吸到感染疟原虫的血液，并且刺激蚊子多吸。疟原虫进入蚊子体内之后，分泌的化合物还能调控蚊子体内的基因转录，提高蚊子体内疟原虫的增殖能力，同时不伤害蚊子这一重要传播媒介的生存及繁殖能力。在此，笔者要感叹一句，为了生存，疟原虫真可称得上是“机关算尽”。

不过，就像是Faye博士在接受采访时说的那样，尽管这一机制很精妙，“我们只要越来越多地了解这种寄生虫以及它的传播方式，找到彻底击败疟疾的方法就会越来越容易。”比如，目前用于灭蚊的杀虫剂大多有毒，有环境问题而且容易引发抗药性，而这一研究发现的化合物组合可以用来生产引诱剂，让雌蚊子们自投罗网，提高杀灭效率。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A key malaria metabolite modulates vector blood seeking, feeding, and susceptibility to infection

Science, 2017, DOI: 10.1126/science.aah4563