王敬文课题组发现按蚊糖饮食影响疟原虫感染的机制

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2021年4月20日，复旦大学王敬文研究员和唐惠儒教授团队在Cell Press细胞出版社期刊Cell reports上在线发表了题为“Glucose-mediated proliferation of a gut commensal bacterium promotes Plasmodium infection through increasing mosquito midgut pH”的研究论文。该研究详细阐述了按蚊糖饮食影响疟原虫感染的机制。

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疟疾是危害人类健康的全球性虫媒传染病。按蚊是疟疾的传播媒介。疟原虫作为一种胞内寄生虫，其快速扩增需要从哺乳动物细胞中掠夺葡萄糖，但是葡萄糖代谢是否影响它在蚊虫的发育增殖并不清楚。植物的汁液是蚊虫除动物血液之外的主要能量来源。蔗糖、葡萄糖等碳水化合物是植物汁液的主要成份，这些化合物可以影响蚊虫的生殖能力和寿命，但是它们否影响蚊虫传播疟原虫的能力未知。

王敬文和唐惠儒课题组发现当按蚊感染疟原虫后，糖代谢途径发生显著变化，尤其是葡萄糖和蚊虫的血糖海藻糖的水平发生显著下降。在蚊虫吸血之前添加葡萄糖或海藻糖能促进疟原虫感染按蚊，而这种糖代谢的改变依赖于肠道菌的存在。进一步机制研究发现，葡萄糖或海藻糖饮食能促进斯氏按蚊共生菌Asaia bogorensis增殖，从而改变葡萄糖代谢，使按蚊中肠酸类物质水平下降，pH值升高，最终促进疟原虫的感染。如果按蚊吸血前饲喂含酸饮食，降低中肠pH，则能够显著抑制疟原虫。以上结果显示，蚊虫吸血前的糖类饮食对按蚊传播疟原虫能力的影响起到重要作用。该研究进一步根据已报导的疟疾流行地区的5种植物汁液的糖成分配比糖溶液，饲喂蚊虫。发现能够显著促进肠道菌Asaia bogorensis扩增的糖溶液能够促进疟原虫感染蚊，暗示了此菌在影响按蚊传播疟原虫能力过程中的重要作用。

目前普遍认为按蚊肠道菌可以通过刺激免疫反应，分泌活性物质，清除疟原虫。该论文结果表明按蚊特定肠道菌也可以通过参与蚊虫的葡萄糖代谢促进疟原虫感染。由于不同蚊虫肠道菌种类各异，其对蚊虫的影响也可能随肠道内微环境的变化而变化，因此了解蚊虫和共生菌之间的营养代谢互作关系将有助于深入了解按蚊和疟原虫的相互作用，为寻找抑制疟原虫感染的靶点奠定基础。此外，该研究发现银胶菊（Parthenium hysterophorus）虽然是蚊虫在野外环境下经常吸食的植物，但是这种植物对疟原虫感染没有促进作用，暗示增加银胶菊的种植面积有可能会降低该地区蚊虫传播疟原虫的能力。

该工作复旦大学为第一单位，生命科学学院2017级博士生王梦飞、青年副研究员安艳捧和2020级博士生高力为论文并列第一作者。复旦大学王敬文研究员和唐惠儒教授为并列通讯作者。该研究获得国家自然科学基金及美国NIH RO1的支持。

作者简介

王敬文教授

王敬文教授团队主要从事虫媒传染病种虫媒（蚊虫、蜱虫），共生菌和病原体（病毒、寄生虫）三者之间互作关系的研究。

唐惠儒教授

唐惠儒教授团队主要聚焦高通量超灵敏代谢组学技术和代谢组与转录组/蛋白质组/微生物组等数据整合技术的研发，研究肥胖等重大疾病发生发展的代谢组基础。

相关论文信息

论文原文刊载于CellPress细胞出版社旗下期刊Cell Reports上，点击“阅读原文”查看论文

▌论文标题：

Glucose-mediated proliferation of a gut commensal bacterium promotes Plasmodium infection by increasing mosquito midgut pH

▌论文网址：

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)00306-5

▌DOI：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2021.108992

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