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霍乱是如何成为杀手的

探讨印度尼西亚的霍乱疫情及其全球影响,由致命的霍乱弧菌O1菌株引起。

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1961年,印度尼西亚爆发了一场霍乱疫情。五年内,该疾病蔓延到印度、苏联、伊朗和伊拉克,十年内蔓延到西非。到1991年,它已经袭击了拉丁美洲。仅在1995年,该疾病就在全球造成超过5000人死亡,并使数十万人患上使人衰弱的腹泻。

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引起几乎所有死亡和痛苦的,仅仅是霍乱弧菌中的一个菌株。这个菌株被称为O1,它产生一种毒素,该毒素会结合到小肠细胞上,引发一系列反应,细胞将大量氯离子和水泵出——每天可达五加仑。如果不迅速补充盐和水,患者就会死亡。

令人惊讶的是,大多数霍乱弧菌菌株是无害的生物,生活在河流和开阔的海洋中并在此繁殖。但在其进化史上的某个时刻,O1菌株变得致命。是什么导致了这种致命的转变?根据微生物学家马修·沃尔多(Matthew Waldor)的说法,是一支病毒。

沃尔多在波士顿新英格兰医学中心工作,他的同事约翰·梅卡拉诺斯(John Mekalanos)在哈佛大学,他们在研究已知包含编码霍乱毒素的ctx基因的细菌DNA片段时发现了这种病毒。他们怀疑病毒可能将基因感染给了细菌,因为病毒经常将其自身的遗传物质插入细菌。另一种可能性是不同菌株的细菌在交换基因,这是野生菌株中常见的现象。

沃尔多和梅卡拉诺斯发现,在将O1细菌的毒素基因替换为编码抗生素抗性的基因后,病毒确实是罪魁祸首。然后,他们将这些细菌与对抗生素敏感的菌株一起培养,发现第二种细菌中的一些现在已经具有抗性。

接下来,他们将细菌通过一个非常精细的过滤器。过滤后留下的无菌液体仍然可以转移抗生素抗性,即使经过用攻击裸露DNA(即未经保护病毒衣壳的DNA)的酶处理。沃尔多和梅卡拉诺斯得出结论,病毒正在将基因从一个菌株传播到另一个菌株;他们还成功地用电子显微镜拍摄了它。

研究人员怀疑这种长而细的病毒通过细菌的菌毛进入细菌——菌毛是细菌用来附着在肠道上的毛发状结构。菌毛之所以可疑,是因为缺乏菌毛的细菌可以抵抗感染。通过侵入细菌,ctx病毒获得了家园;此外,每次细菌分裂时,它的基因都会被复制。那么,霍乱弧菌仅仅是无情寄生的受害者吗?显然不是。沃尔多说,毒素引起的腹泻(带有大量水分和盐分)为细菌提供了完美的生长介质。对霍乱弧菌来说,这就像迈阿密海滩,沃尔多说。这是一个绝佳的生存场所。事实上,如此之好,以至于每千分之一夸脱的腹泻(每天约产生20夸脱)中,约含有1亿个细菌。如果霍乱患者在河流中排便,他就会帮助细菌——以及病毒——传播。

虽然ctx不是第一个已知的以这种方式引起疾病的病毒——白喉和肉毒杆菌中毒都是由被病毒劫持的细菌引起的——但它的发现可能导致更安全的活霍乱疫苗。最近开发的一种疫苗含有霍乱弧菌,其毒素基因部分缺失。它已在全球6500人身上进行了测试,似乎安全且具有高度保护性。尽管如此,疫苗中的细菌在体内仍有可能被ctx病毒再次感染的危险。

沃尔多和梅卡拉诺斯认为他们的疫苗将避免这种风险。沃尔多说:“在我们的疫苗中,我们删除了病毒在细菌上的附着位点,这样病毒就无法进入染色体。”失去家园后,病毒无法长期生存。沃尔多和梅卡拉诺斯开发的疫苗已在约100名陆军志愿者身上进行了测试,未出现任何疾病。未来两年的试验将确定他们的疫苗实际效果如何。

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