2018-09-12 22:28:01
研究人员显示噬菌体会影响类鼻疽疾病的获得

来自莱斯特大学、罗蒙诺索夫莫斯科州立大学( MSU )和俄罗斯莫斯科物理和技术研究所( MIPT )的一个国际研究小组开发了一个数学模型,用于监测和控制类鼻疽病在东南亚的传播。

类鼻疽是一种严重的传染病,由于严重的脓毒症,表现为多种器官的脓肿。在40 %的病例中,这种疾病导致死亡。糖尿病患者感染的风险更高。类鼻疽,也称为Whitmore病,是由在土壤和水中特别活跃的伯克霍尔德氏菌引起的。这种病原体广泛存在于东南亚、澳大利亚、西非和东非。

“类鼻疽是一种严重而危险的疾病,但是对它的大部分研究集中在引起这种疾病的细菌上。同时,在病原体栖息地大量发现的噬菌体没有得到足够的关注。这项研究的合著者、莱斯特大学的安德鲁·莫罗佐夫博士解释说:“我们想知道,我们能否根据季节和环境条件预测病原菌数量的变化以及噬菌体对其的影响。”

为了实现这一目标,研究人员开发了几个数学模型,预测了拟踝牛蛙种群规模的季节和日动态。他们集中研究了泰国两个省份——纳贡·潘诺姆和萨卡奥——稻田中的细菌种群,以及温度依赖性噬菌体是如何影响病原体的,病毒选择性地杀死细菌。从温度和紫外线辐射水平的变化来探讨这种变化。

模拟结果显示,从3月到9月的这段时间构成了最大的威胁,因为那是由于高水平的紫外线辐射,杀死假锤锤杆菌的噬菌体处于最低水平。春天和夏天噬菌体数量的减少意味着更多的细菌不受病毒的影响。在持续紫外线照射下,温度是决定性因素。具体来说,在35摄氏度以上,当噬菌体破坏细菌细胞,减少病原体种群时,它进入所谓的裂解循环。该模型表明,在上午9点和晚上8点左右,无噬菌体细菌数量最高。

除了紫外线,无噬菌体细菌的数量还受到肥料使用的影响。最近的研究表明,铁基化学物质会杀死噬菌体,但其他肥料的效果尚不清楚。由于它们会导致假锤骨锤杆菌种群的不可预测的动态变化,它们可能会导致人类更频繁的感染。

“与实验室不同,在自然界中,有一些因素限制了病原细菌和噬菌体感染细菌的数量。为了使我们的模型更加真实,我们测量了大量实际噬菌体参数。这种模式可以预测哪些季节参数的组合会导致类鼻疽感染的高风险,”MSU和MIPT的安德烈·莱塔罗夫教授补充道,他也是俄罗斯科学院Winogradsky微生物研究所微生物病毒实验室的负责人。

关于假锤锤杆菌-噬菌体相互作用的发现揭示了疾病控制的机会。例如,稻田的工作可以根据季节重新安排。此外,一旦确定了危险时期,就可以采取预防措施,例如使用防护装备。最后,农田所有者可以使用不会伤害限制病原菌数量的噬菌体的农用化学品。

“数学建模使我们能够在不同的制度下做出预测。特别是,我们可以估计全球变暖对疾病流行区扩散的影响,”莫罗佐夫博士说。“我们正在恢复这项研究:今年秋天,我们将进行一系列实验,更详细地研究农药如何影响土壤中噬菌体的水平,噬菌体和细菌如何在其中相互作用,以及哪些限制因素在其中发挥作用。"

最初的研究论文“依赖于温度的病毒生命周期选择可能揭示和预测机会致病菌生物学的各个方面”,发表在科学报告中。

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