有些感染病原菌的人,會將病菌傳播給其他人,而自己卻沒有癥狀。現在,斯坦福大學醫學院的研究人員,知道了其中的原因。
當科學家給感染鼠傷寒沙門氏菌(Salmonella typhimurium,一種細菌可引起食物中毒)的小鼠口服抗生素時,極少數小鼠——所謂的“超級傳播者”,幾周來其糞便有大量的沙門氏菌脫落——仍然保持健康;它們不受疾病或抗生素的影響。其余的小鼠病情加重,而不是更好,奇怪的是,像超級傳播者那樣在糞便中有沙門氏菌脫落。研究結果指出了超級傳播者能夠保持無癥狀的一個原因。他們也提出了有關“亞治療劑量抗生素在畜牧中廣泛常規使用”的不祥問題。
在美國大約有80%的抗生素被用于畜牧業——主要有牛、豬和雞,因為這樣做可以提高動物的增長率。專家已經對這種做法會引起耐藥性病原菌表示擔憂。但是,2014年10月20日在《PNAS》發表的一項新研究,強調了一個完全不同的問題。
本文資深作者、微生物學和免疫學副教授Denise Monack博士稱:“我們已經證明,服用抗生素的感染小鼠的免疫狀態,可以影響這只小鼠將如何患病,也對疾病傳播有影響。如果這也適用于牲畜,我認為這將具有明顯的公共健康影響。我們需要考慮這樣一種可能性,即,我們不僅正在選擇耐抗生素細菌,也會損害我們家畜的健康,并提高傳染性病原體在它們和我們之間的傳播。”
通過侵入腸道,鼠傷寒沙門氏菌會產生一種強大的炎癥誘導內毒素,在美國,這種毒素每年可導致大約100萬例食物中毒、19000人住院和近400人死亡。通過糞口傳播,細菌從一個人傳遞到另一個人,眾所周知這會在傳染者之間產生一種奇怪的病理學模式:這些感染者有70%到90%有相當少量的細菌脫落(因此不傳染)。但是,剩下的10%到30%——超級傳播者——仍無癥狀,但是有大量的細菌脫落,從而引起大量病原體在群體內傳播。這種二分法的原因尚不清楚。
Monack說,從公共健康的角度來看,了解如何輕松和快速地識別超級傳播者,可以有助于減少甚至防止傳染病。然而,超級傳播者似乎不會患病,所以它們能避開治療。目前,確定一個人或家畜屬于哪一類的唯一方法是,檢測每個個體的糞便,即使在牲畜當中這個程序都不方便。
但是斯坦福研究小組發現,超級傳播者和非超級傳播者的免疫系統處于不同的狀態,從而提出了這樣一種可能性,即,用血液測試可以更實用地識別出超級傳播者。
Monack說:“小鼠沙門氏菌感染并不少見,谷倉中的小鼠可以在很長一段時間內感染沙門氏菌,而不會生病。它們東奔西跑非常健康。它們是沙門氏菌的‘快樂小培育器’。”
在Monack的實驗中中,有超過五分之一的沙門氏菌感染小鼠是超級傳播者。她指出:“我們使用的小鼠是近交系。所以響應沙門氏菌的這種差異,不只是一個簡單的遺傳突變事件。”
斯坦福大學的研究人員先前發表研究表明,給非超級傳播者小鼠口服抗生素,會殺死一些有益微生物,它們通常棲息在哺乳動物的腸道中,提供保護對抗入侵的病原體,從而使它們糞便中的沙門氏菌脫落迅速增加。
在這項新研究中,科學家給沙門氏菌感染小鼠服用抗生素——鏈霉素。他們對結果感到驚訝。一夜之間,糞便中有相對低水平沙門氏菌脫落的大多數小鼠,現在在其腸道和糞便中顯示出非常高水平的病原菌。幾天后,這些抗生素治療的、之前低脫落的小鼠明顯變得患病。Monack說:“它們體重減輕,皮毛起皺,蜷縮在籠子的角落里。它們也開始有更大數量的細菌脫落。”它們中的一些死去。然而,最令人驚訝的是,超級傳播者不斷有大量的細菌脫落,同時保持無憂無慮無癥狀。對動物腸道的檢測表明,之前非超級傳播者的腸道中沙門氏菌濃度,現在比得上超級傳播者。
給小鼠服用另一種抗生素——新霉素,也產生了相同的結果。
該研究的第一作者、博士后研究人員Smita Gopinath表明,雖然所有的動物其腸道中都有致病菌,但是超級傳播者——盡管比其他小鼠攜帶更高水平的腸道沙門氏菌和具有更多的腸道炎癥——具有一種抑制的免疫反應:它們的幾個重要促炎癥信號(由不同類型的免疫細胞分泌,以使免疫系統激發成一種抗菌狀態)的整體系統水平,比從非超級傳播者變換為患病超級傳播者的那些小鼠更低。
Monack說,這解釋了為什么超級傳播者沒有癥狀。超級傳播者沒有對病原體產生高度免疫反應,而僅僅只是擺脫它的存在。她說:“它們不是與細菌競爭,而是容忍它。它們的免疫細胞已經被重新激發,不是以同樣的方式響應腸道中的炎癥信號。”
Monack說:“抗生素實際上會在沙門氏菌小鼠群體中恰恰引起相反的預期效果。超級傳播者保持健康,并不斷脫落細菌和傳播疾病。它們以某種方式應對沙門氏菌。其他小鼠脫落較以前更多的細菌,雖然它們病太重不能傳播許多疾病。”
被以前的非超級傳播者小鼠大量脫落的細菌,與真實的超級傳播者脫落的細菌一樣有傳染性和致命性。
Monack說,在小鼠中顯示的這種現象,在人類中尚未證明,但是應該能檢查出來。她說:“我們人類不應該隨便地服用抗生素。我們需要考慮,當全面給動物服用抗生素,或者我們自身服用抗生素的時候,它們是否總是有益的?”
從積極的一面來看,她說:“如果我們能查明,是什么導致了超級傳播者中的這種免疫抑制,可能就會幫助我們抑制慢性炎癥腸道疾病患者的癥狀,例如克羅恩病或炎癥性腸病。”
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