一名33岁的健康女性,在四天之内从“普通感冒”发展到严重呼吸衰竭。所有化验正常,所有常见病原体阴性。医生束手无策,直到从她气管深处检测到烟曲霉——一种健康人也会每天吸入的真菌,却在她体内变成了凶险的侵袭者。而更诡异的是,这株真菌内部寄居着一种病毒,它悄悄增强了真菌的活性与毒力,让病程迅速失控。
这起罕见的病例并非偶然,它揭开了一个不那么为人所知的事实:病原体之间也会结盟。真菌与病毒的缠绕,比我们想象的更深。
在《菌络万象》中,真菌是支撑生命网络的隐秘结构;在《我包罗万象》中,微生物则是重塑免疫、左右健康、影响行为的无形力量。当我们把这两个视角叠在一起,那些潜伏在体内、空气中、土壤里的“微观联盟”便浮出水面——有时,它们温柔;有时,它们致命。
以下文章来自环球科学:
图片来源:USDepartmentofHealthandHumanServices,Centerfordiseasecontrol/wikipedia
撰文|不周
审校|clefable
珍(化名)是一位33岁的家庭主妇,过去从未患过严重的疾病,因此当她在流感季出现咳嗽、发烧这些症状时,她想当然地认为,这只是一场普通的感冒。然而,4天后,珍开始感到呼吸困难。很快,医生便给出了初步诊断,她患上了左上肺肺炎合并急性呼吸窘迫综合征(ARDS)。
比起肺炎,ARDS听上去相当陌生,但它却是ICU里最常见的并发症之一,不仅易引发其他并发症,而且即便治好,也常会导致认知能力衰退、肌无力、呼吸问题等后遗症。普通的健康人群只有遭遇严重的感染、创伤、溺水、烧伤以及需要大量输血等情况,才可能遇到ARDS。但奇怪的是,珍此前一切正常。
在医院进行一通筛查后,珍的多数指标均显示正常,并未发现任何常见的病原体。无奈之下,医生只能给她开了广谱抗生素,还让她服用了针对H1N1流感病毒的奥司他韦。但最终珍呼吸衰竭,症状日益加重,不得不住院借助气管插管辅助呼吸。直到入院第四天,从珍气管的吸出物中检测到烟曲霉(Aspergillusfumigatus),医生才真正锁定了真凶。
图片来源:USDepartmentofHealthandHumanServices,Centerfordiseasecontrol/wikipedia
原来珍的肺部感染了这种真菌,她表现出的发热、咳嗽,乃至呼吸困难的症状,均是侵袭性肺曲霉病(InvasivePulmonaryAspergillosis,IPA)的特征。尽管经过抗真菌药物治疗后,珍转危为安,但这个罕见病例还是令医生大感震惊——烟曲霉通常只感染那些免疫能力较差或患慢性肺病的人,其致死率高达30%~80%,但很少让健康的人生病。实际上,这种真菌的分布可谓相当广泛。你此刻吸入的空气中,可能就漂浮着几颗烟曲霉的孢子。
常见却致命
烟曲霉的孢子非常微小,通常仅不到3微米,因此它能轻易抵达人肺部的深处,还十分耐热,可以在37摄氏度的人体环境下愉快生长。事实上,我们每人每天都会吸入数千颗烟曲霉孢子。但无需担心,与我们日常接触的各种病毒、细菌以及其他常见病原体一样,烟曲霉孢子也很容易被我们体内健康运转的免疫系统清除。它顶多会暂时定殖在我们的呼吸道中,不会造成任何影响。
但烟曲霉是一个精明的“投机分子”,一旦宿主的免疫系统出现漏洞,它就会趁虚而入,轻则引起过敏反应、浅表性真菌感染或慢性肺部感染,重则会引发肺部侵袭性真菌感染,最严重时可能会扩散侵袭血管、脑部乃至全身。大多数人熟悉的足藓、甲藓都属于浅表性真菌感染,通常只需使用外用抗真菌药膏治疗即可。但对于那些服用免疫抑制药物或接受化疗的重症患者,或患有肺部疾病的高危人群,真菌很容易突破层层防线,深入器官与血液内部,引发所谓的侵袭性感染。
一项2024年发表于《柳叶刀·传染病》(TheLancetInfectiousDiseases)的全球性严重真菌病调查研究显示,每年有超过200万人罹患侵袭性曲霉病,粗死亡率约为85.2%;有超过180万人罹患慢性肺曲霉病,其死亡率约为18.5%。在所有人类侵袭性真菌感染中,烟曲霉约占65%,可谓是真菌中的“毒王”。结合其极高的致死率,烟曲霉已被世界卫生组织(WHO)列入“极度优先关注”的真菌病原体清单中。
图片来源:WHO
针对烟曲霉的研究已持续数十年,科学家不仅分析了这种致命真菌的基因组,也追踪了它和免疫系统的攻防战。但关于其复杂的致病图景,始终存在一片空白——是否存在某些隐藏的变量,影响着这种真菌的生存力,乃至致病性?
小鼠-真菌-病毒“套娃”
尽管真菌在令人类、动物和植物致病上的能力相当强大,但“恶菌有恶报”,它们本身也会遭受病毒的侵害。这些能够感染真菌的病毒,被称为真菌病毒。它们是如此常见,在已检测的真菌分离株中,有超过20%的真菌都感染了病毒。而许多针对植物病原真菌的研究发现,一些真菌病毒会削减真菌的毒力,使农作物免受毁灭性的真菌感染;然而,还有一些会给真菌带来有利的加持作用,比如增强它们的毒力、耐药性和适应性等。
但对于真菌病毒如何介导这些或有利或有害的影响的潜在机制,特别是与人类病原真菌有关的研究,仍不够充分。因此,今年8月,在一篇发表于《自然·微生物学》(NatureMicrobiology)的论文中,研究团队将目光投向了烟曲霉,希望探究潜伏其中的病毒究竟发挥了怎样的作用。
研究人员从一位死于曲霉病的患者肺部,分离出了烟曲霉菌Af293,其中天然携带了一种病毒,名为AfuPmV-1M。这种病毒本身不会伤害人类或者小鼠,因为它需要和特定的受体或蛋白质结合后才能发挥作用。通常,能够感染真菌的病毒也只能感染一种真菌,比如AfuPmV-1M就只能感染烟曲霉。
此前有部分研究调查了AfuPmV-1M感染烟曲霉带来的影响。一项研究在蜡螟(Galleriamellonella,一种蛾类,常用作动物模型)感染模型中发现,该病毒提升了烟曲霉的毒力。不过另一项研究却在患侵袭性肺曲霉病的免疫抑制小鼠模型中,观测到了截然相反的结果。
图片来源:CDC/Dr.LiberoAjello(PHIL#4297)/Wikipedia
造成彼此结果相矛盾的因素有很多,为了真正厘清真菌病毒感染对烟曲霉的影响,研究人员基于Af293菌株,培养了三组实验菌株。第一组是已确认感染AfuPmV-1M病毒的菌株,第二组是体内病毒被清除的菌株,第三组则是在去病毒株中重新引入病毒AfuPmV-1M的菌株。
通过比对三组菌株在高温、氧化应激、营养匮乏等极端环境中的表现,研究人员发现AfuPmV-1M病毒感染的菌株存活率明显更高,而且它们能产生更多孢子和更多的黑色素,前者可以提升真菌的传播性,后者则增强了真菌的毒力,并帮助它抵御免疫杀伤。研究人员还让这三组菌株感染小鼠,发现带病毒的菌株感染会导致小鼠更快出现呼吸衰竭,它们的死亡率也会显著增加。
幕后推手现身
这项研究的结论似乎颠覆了过往的认知:与其说病毒入侵真菌,不如说“加入”真菌,“合谋”攻击宿主。研究人员表示,AfuPmV-1M病毒可能通过控制真菌处理RNA的某些过程,增强了真菌的应激反应及蛋白质合成能力,从而提升了烟曲霉在恶劣环境下的生存能力。
微观世界的联盟远比想象中复杂,但这项新发现也带来了一种曲线救国的可能。既然AfuPmV-1M病毒是烟曲霉的帮凶,我们是否可以针对病毒治疗,来削弱真菌感染的威力呢?
令人鼓舞的是,当研究人员给感染病毒菌的小鼠额外使用抗病毒药物,抑制病毒活性后,其肺部真菌感染水平和病毒水平都比未服用药物的小鼠有所下降,存活率更是有了明显提高。这项研究不仅揭示了真菌-病毒共生体与宿主免疫系统的复杂相互作用,更重要的是引入了一种开创性的治疗方法。如果可以找到靶向感染人类真菌病原体病毒的药物,或许也可以削弱真菌,甚至绕开耐药性这些难题,提供更有效的治疗手段。
参考链接:
https://www.nature.com/articles/s41564-025-02096-3
https://www.livescience.com/health/viruses-infections-disease/russian-nesting-doll-virus-hides-inside-a-deadly-fungus-making-it-even-more-dangerous-to-people
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4488615/
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213007124000145
https://bmcinfectdis.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12879-022-07366-7
https://www.who.int/publications/i/item/9789240060241
https://doi.org/10.1016/s1473-3099(23)00692-8
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菌络万象
[英]默林·谢尔德雷克/著,罗丁豪/译,周松岩/审校
后浪科学,2024.10
十多亿年来,真菌分解岩石,制造土壤,降解污染物,在太空中生存,除了供养也会置有机体于死地;它们生产食物,量产药物,操纵动物的行为,致人产生幻觉,影响天气,造出雨、雪、冰雹——须臾之间,数以亿计的生命被它们改变。微小的酵母是真菌,重达数百吨、蔓延10平方千米的蜜环菌也是真菌;没有真菌的协助,植物在5亿年前也许不可能离开水体登上陆地;到了今天,地球上超过90%的植物都依赖菌根真菌的存在——植物和真菌之间的古老联盟孕育了陆地上几乎所有已知的生命。越了解真菌,越会认识到万物的存续离不开真菌。而截至现在,人类已知的真菌可能还不足其总体的十分之一。
在这趟探入潮湿黑暗地下迷宫的寻菌之旅中,本书的作者默林·谢尔德雷克前往意大利追随神秘的松露猎人和机敏小犬,在英国的实验室“采访”能在两点之间找出最短路径的多头绒泡菌;他深入巴拿马的热带雨林,一路上遇到了仿佛同样由菌丝联结在一起的生态学家、人类学家、DIY真菌爱好者和尝试用真菌解决人类现实问题的新异创客。他把与真菌的种种奇遇收入书中,邀请读者环顾日常,一起去把它们抓个现行——采蘑菇,买蘑菇,吃蘑菇;发面,酿酒,种植,创造——蓦然回首,才发现,只要活着,真菌早就把我们抓了个现行。
我包罗万象
[美]埃德·扬/著,郑李/译
后浪科学,2019.7
在人类的生活史中,微生物常常隐而不现,只有当我们被因它们而起的疾病击倒时,才猛然意识到微生物的存在。因此,人们常常给微生物冠以恶棍之名,直到今天仍然容易谈菌色变。可事实上,在我们的生命历程中,微生物不仅从未缺席,而且必不可少。放眼万物,斑头雁迁徙飞跃喜马拉雅山时带着微生物,象海豹潜入深海时也携有微生物。当尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林登上月球时,他们踏出的一小步既是人类的一大步,也是微生物的一大步。
本书将带领我们以“微生物之眼”重新认识生命体之间的共生关系。在每个自成“动物园”的人体之上,微生物能塑造器官、防御疾病、消化食物、驯化免疫系统、指导行为,并赋予我们各种神奇的能力。读者可以通过本书重新认识人类过往对很多古老共生关系的大意破坏,同时见证当下各行各业努力构建新型共生关系的谨慎尝试。
也许,是时候用沃尔特·惠特曼的诗句改写奥逊·威尔斯的“我们孤独地出生,孤独地活着,又孤独地死去”了。在离不开与微生物的共生互动之中:“我辽阔博大,我包罗万象。”
-Fin-
原标题:《致死率高达80%的真菌病毒“套娃”,你可能每天都在吸入》
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