生态学家如何解决传染病的奥秘

今天由一个国际研究小组发布的一项研究为同时攻击免疫系统的“共感染”传染病提供了新的亮点。该研究结果为治疗疟疾和蠕虫感染提供了见解，可以帮助公共卫生官员解开传染病在人体内的竞争情况。

普林斯顿生态学家Andrea Graham和Sarah Budischak检查了印度尼西亚一项对4000名患有两种寄生虫感染的患者的研究数据：疟疾和钩虫。他们专注于疟疾患者，他们也接受了驱虫治疗，并发现了物种之间以前未知的相互作用。事实证明，他们的生态观点对于戏弄数据并认识到共同感染的物种正在争夺共享资源：红血细胞至关重要。

“共同感染因子可以在身体生态系统中相互作用，就像物种在大草原上相互作用一样，通过资源竞争 - 捕食和所有，”格雷厄姆说，生态和进化生物学副教授，全球项目联合主任普林斯顿大学的健康与卫生政策。“生态学家，从整体上思考身体内的物种相互作用，可以揭示人类健康。”

格雷厄姆说，当大多数人想到生态时，他们会想到热带雨林或塞伦盖蒂的食物金字塔，但同样的资源战斗可以解释狮子 - 牛羚 - 草生态系统可以应用于人体内的寄生虫。

通过对红细胞的竞争进行考虑，她和她的同事们发现，从患有疟疾的患者身上移除蠕虫可以使疟疾的密度增加到近三倍。相反，吸血蠕虫的存在使疟疾寄生虫的密度降低了50%以上。换句话说，驱虫可以加剧疟疾感染，可能导致更严重的症状并增加将疟疾传播给其他人的风险。他们于2月15日在“生态快报”杂志上发表了他们的研究结果。

“感染是否以及如何相互作用对人类健康和疾病传播具有重要意义，”格雷厄姆实验室的博士后研究员Budischak说，他是该论文的第一作者。

Budischak说，疟疾和土壤传播的蠕虫感染仍然是最常见和共同发生的人类感染性疾病中的两种，但是如果它们如何以及如何相互作用是一个长期存在的争论。利用他们的生态专业知识，她和格雷厄姆能够通过认识到疟疾寄生虫和某些蠕虫物种依赖于宿主生态系统中的相同资源来解决这一疟疾 - 蠕虫之谜：红细胞，人体循环系统的携氧工作者。

格雷厄姆说，揭示这种强烈但隐藏的影响的关键是改变观点。免疫学家正在从自上而下的观点来看，重点是免疫系统如何攻击不同的寄生虫。这就像看着塞伦盖蒂一样，思想狮子决定了像斑马和角马这样的食草动物的种群。在某些情况下这是正确的 - 但更常见的是，食肉动物和食物供应都很重要。

“疟疾寄生虫在生态上处于与那些食草动物类似的位置，”格雷厄姆说。“它们依赖于食物链下面的资源 - 对于食草动物来说它是绿色植物，对于疟疾寄生虫来说它是红细胞 - 然后所有它们都受到上面的捕食。对于食草动物来说，它是捕食者，如狮子，寄生虫这是免疫系统。“蠕虫在食物链中也处于类似的位置：它们处于免疫“捕食者”的危险之中，而钩虫则吃红细胞(尽管其他蠕虫却在宿主的肚子里吃食物)。由于只有一些蠕虫与疟疾寄生虫竞争红细胞，本研究强调了区分寄生虫物种的功能和使用的资源的重要性。

“对这项研究特别感兴趣的是生态思维的应用能够阐明蠕虫[钩虫] - 疟疾的关系，”卡迪夫大学生物科学高级讲师Joanne Lello表示，他没有参与研究。“如果没有考虑资源竞争，蠕虫将继续被视为一个单独的群体，这些寄生虫之间的关系可能永远不会被澄清。因此，这项工作的更广泛的含义是促进生态思维和该领域的方法医学研究。“

就像其他动物一样，一些引起疾病的物种比其他物种更具竞争力。吸血钩虫比一种疟疾，间日疟原虫(Plasmodium v​​ivax)胜出。有趣的是，其他种类的疟疾恶性疟原虫(P.falciparum)可以胜过钩虫，特别是当它们新感染了先前有驱虫的个体时。

生态学家认为，驱虫反应的差异取决于疟疾物种的“挑剔”程度。Budischak说：“如果钩虫正在减少周围的红细胞数量，那么它可以使用的红细胞中的红细胞就更难以复制。”“但使用任何红细胞的恶性疟原虫可以找到足够的红细胞进行复制。所以蠕虫会减慢间日光，因为它是一个非常挑剔的食物，而恶搞，会吃任何东西，超过蠕虫。”

之前的研究已经错过了这种竞争性的等级，因为所有的疟疾和蠕虫都被混为一谈。格雷厄姆和Budischak对物种资源需求的关注是分类数据和发现驱虫使间日疟疾种群增加多达三倍的关键。

“虽然驱虫可能仍然为这些人群提供净健康益处，但我们的研究表明它有可能加剧一些疟疾感染的严重程度，”Budischak说。

格雷厄姆说：“如果你大量使用驱虫药，你就有可能让那些患有间日疟疾的人隐藏在他们的血细胞中，而且你也可能使蚊子更容易罹患疟疾，并将这些疟疾传染给那些人。”“因此，如果物流和成本允许的话，我们会建议'测试和治疗'政策，在那里你可以为你的病人量身定做。如果是一个有很多蠕虫的孩子，那肯定会惹人注意。但如果是孩子的话由于轻微的蠕虫负担，我们建议在一年中的那个季节对附近的疟疾风险进行权衡。驱虫是否值得疟疾风险?权衡成本和收益。“

格雷厄姆在巴西的一次会议上遇到了印度尼西亚临床驱虫试验的主要研究人员Maria Yazdanbakhsh，该会议是格雷厄姆三年前共同组织的。Graham回忆起来自荷兰莱顿大学医学中心的寄生虫学家Yazdanbakhsh和她的合作者Erliyani Sartono后来讨论他们的临床试验，这些试验可能只有解决这一疾病相互作用问题所需的数据。Graham，Sartono和Yazdanbakhsh决定将他们的头脑放在一起，这项研究是他们合作的成果。

格雷厄姆花了数年时间在老鼠身上测试她的理论。“在小鼠实验中，你可以控制疟疾和蠕虫之间相互作用的剂量和时间，”她说。“反复地，在小鼠中，我们看到红细胞竞争，而不是免疫反应，似乎最能解释蠕虫 - 疟疾共感染的结果。所以这[合作]让我们问，'哇，这个资源我们在小鼠系统中观察到的竞争，我们还可以在人类中观察它吗?'“

Graham和Budischak希望他们的发现能够鼓励更多的公共卫生研究人员与生态学家合作。“传染病临床医生并不一定意识到他们可能会从生态学家那里学到一些东西，”格雷厄姆说。“但生态学家，横向进入临床试验环境 - 从整体上思考调节人体内疟疾种群规模的因素- 能够比更标准的，基于免疫学的方法更能了解健康结果。 “