昆虫,按照现代生物分类,特指节肢动物门昆虫纲动物,这是狭义上的昆虫。而传统汉语昆有众多之意,昆虫即各种虫类。汉初的《尔雅》把动物分为虫、鱼、鸟、兽四类,这里的虫可以理解为所有小型无脊椎动物,即包括节肢动物门昆虫纲动物,如蜻蜓,也包括节肢动物门的其它类动物,如多足纲的蜈蚣、甲壳纲的虾、蛛型纲的蜘蛛等,还包括非节肢动物门的其它小型无脊椎动物,如原生动物门的鞭毛虫、扁形动物门的蜗牛、腔肠动物门的珊瑚虫等。这是广义上的昆虫。
在生活中我们中的许多人会被“迷你小动物”吓到或击退,而且将这些生物视为害虫,但这些微生物可以保留更好的健康和疗法的秘密。在这个Spotlight功能中,我们解释了三个“令人毛骨悚然的爬行动物”如何彻底改变健康研究。
昆虫,蛛形纲动物和其他生物也会吸引人类 - 也许是因为它们与我们截然不同。毕竟,蝴蝶可以用脚尝尝,蜘蛛可以通过腿上的小毛发“听到”,一半的蠕虫可以再生身体的“尾巴”。
数百年来,作家和其他艺术家一直在窥视昆虫世界,他们对这里发现的东西感到敬畏。
世纪之交的作家弗朗茨·卡夫卡(Franz Kafka)着名建立在许多人通过撰写“ 变形记 ”(The Metamorphosis)这个故事时,在他们心爱的家中遇到虫子时所经历的厌恶。
在这个故事中,主角Gregor Samsa一天早上醒来时感觉不像自己。他已成为“ungeheures Ungeziefer”,其粗略地翻译自德语,意为“可怕的害虫” - 一种令人毛骨悚然的昆虫。
但最近的研究表明,小动物很有吸引力,值得研究的不仅仅是因为它们的“超凡脱俗”,还因为它们与人类有着密不可分关系。
蜘蛛可以编织新的治疗方法
肠易激综合征(IBS)是指一组共存的胃肠道症状,包括可严重影响人的生活质量的腹泻和腹痛。根据2014年公布的数据,全球约有11%的人口患有IBS。
2016年,来自澳大利亚阿德莱德大学,马里兰州巴尔的摩市约翰霍普金斯大学和其他合作机构的研究人员发现了一种新的潜在目标,用于治疗与蜘蛛毒液相关的IBS相关疼痛。
更具体地说,研究小组发现由一种狼蛛(Heteroscodra maculate)产生的毒素能够激活一种蛋白质(离子通道)NaV1.1,它存在于发出疼痛信号的肠神经中。
研究人员认为,这一发现可能会导致针对IBS疼痛的更有针对性的治疗。事实上,在2018年,初始团队的成员发表了一项新研究,报告说他们已经找到了一种阻断IBS小鼠模型疼痛信号的方法。
同样在2018年,来自昆士兰大学和佛罗里达神经科学与精神卫生研究所的研究人员 - 都在澳大利亚 - 研究了蜘蛛毒液中存在的肽的治疗特性:Hm1a。
该团队由昆士兰大学的Glenn King教授领导,能够使用Hm1a选择性激活Dravet综合征小鼠模型中的NaV1.1,这是一种严重的癫痫形式。通过这样做,研究人员能够消除他们用蜘蛛毒液分子治疗的小鼠的癫痫发作。
“蜘蛛通过针对神经系统化合物毒液杀死猎物”,指出研究的共同作者史蒂芬彼得鲁教授。
“数百万年的进化已经精制蜘蛛毒液专门针对某些离子通道,而不会对其他离子通道造成副作用,而蜘蛛毒液产生的药物保持这种准确性,”Petrou教授继续说道,他的团队目前的研究结果可能导致更多有效治疗Dravet综合征的癫痫发作。
蜘蛛丝的秘密和潜力
但蜘蛛毒液并不是生物医学研究的唯一焦点。“蜘蛛丝是最坚韧的生物材料,” 马萨诸塞州洛厄尔大学生物科学系副教授Jessica Garb 说。
“它们比钢更坚韧,但重量更轻,一些蜘蛛丝可以伸展三倍于它们的长度而不会断裂,”她继续道。出于这些原因,Garbs和同事们一直在研究这种极其薄且有弹性的材料,旨在找出蜘蛛丝的强度和多功能性。
2018年,Garb及其同事从国家科学基金会获得了335,000美元的资助,用于他们对蜘蛛丝的研究。通过解锁其秘密,研究人员希望他们能够提出下一代生物材料的配方。
“例如,这些材料可用于改善头盔和防弹衣或其他防护设备,医疗器械,如假肢,绷带和缝合线,甚至是运动装备。”
蟑螂:从害虫到药水
在协助健康研究方面,备受诟病的蟑螂似乎也充满了潜力。去年的报告显示,在中国,有蟑螂养殖场,企业家允许蟑螂在彻底消毒的环境中自由繁殖。
然而,农场密封了这些可怜的生物的命运。当它们成熟时,“蟑螂农民”将它们涂成糊状,以帮助治疗肠胃问题。
这种做法源于中国古代传统,声称蟑螂可以有治疗用途。但这是真的吗?
根据英国诺丁汉大学研究人员 2010年进行的初步研究,蟑螂和蝗虫的大脑含有不少于9种能够杀死强效抗生素抗性细菌的分子。调查人员对美洲蟑螂以及两种不同的蝗虫进行了测试。
“我们希望这些分子最终可以发展成对大肠杆菌和MRSA [耐甲氧西林金黄色葡萄球菌 ]感染的治疗方法,这些感染对现有药物的抵抗力越来越强,”参与这项研究的研究人员Simon Lee说。
“这些新的抗生素可能为目前可用的药物提供替代品,这些药物可能有效但副作用严重且不必要,”Lee认为。
蟑螂妈妈可以教给我们什么
根据2016年国际晶体学联合会的一项研究,蟑螂也可能是我们下一个重要的蛋白质来源。一种蟑螂,Diploptera punctata(太平洋甲虫蟑螂), 实际上生产一种形式的牛奶来喂养它年轻。
研究人员发现,这种牛奶在年轻人的肠道中形成蛋白质晶体。事实上,研究报告的共同作者Subramanian Ramaswamy称这些晶体含有大量蛋白质,因此称它们为“ 完整的食物”。
尽管研究人员已经建议蟑螂奶可以成为新型蛋白饮料领域的一部分,但他也承认这一过程具有挑战性。由于不可能给昆虫挤奶,研究人员必须找到一种人工生产牛奶的方法。
根据俄亥俄州辛辛那提大学的Emily Jennings及其同事的说法,D. punctata也可能成为临床研究某些方面偏爱的新动物模型。
詹宁斯研究了怀孕女性D. punctata的遗传标记,以了解在昆虫怀孕期间的各个阶段会发生什么。
研究人员希望,新模型可以有更大的应用,蟑螂可以提供比哺乳动物(如老鼠)更容易使用的更便宜的动物。
“我们在一个相当小的空间内拥有超过1000只蟑螂,与你可以饲养的老鼠相比,人口众多。蟑螂的喂养方案是一大袋狗粮的成本可以持续多年,”詹宁斯指出。
关于黄蜂毒液的所有嗡嗡声
我们中的许多人都被黄蜂吓坏了,主要是因为他们看似随意的攻击性行为,并且因为他们的刺痛会产生过敏反应,其范围从轻度肿胀到全面过敏反应。
但是他们的刺痛也有治疗潜力 - 至少根据过去几年进行的一系列临床研究。例如,2015年发表在Toxins杂志上的一项研究发现了蜜蜂和黄蜂毒液中存在的三种肽,作者认为这些肽在生物医学中有应用。
其中一种肽,即mastoparan,存在于大黄蜂,纸黄蜂和社会黄蜂的毒液中。它具有抗菌和抗病毒特性,以及其他类型的治疗潜力。
研究作者写道:“单独使用Mastoparan或与其他抗生素联合使用可能是临床实践中抗多种抗生素抗性细菌的有效替代方案。”
然而,研究人员还警告说,这种肽对健康组织有毒,对细菌和周围细胞都有攻击作用。“因此,需要开发新的策略来减少mastoparan的毒副作用,从而提高临床应用的可行性,”研究作者指出。
同样从2015年开始的另一项研究表明,Polybia-MP1--一种存在于社会黄蜂Polybia paulista毒液中的乳腺癌 - 能够抑制膀胱癌和前列腺癌细胞以及耐药白血病细胞的增殖。
肽通过在癌细胞的膜中戳孔来实现这一点,使它们“泄漏”它们的分子内容。
更令人惊讶的是,加利福尼亚大学河滨分校 - 去年在生物化学杂志上发表的研究- 发现了一种由Ampulex compressa(祖母绿宝石黄蜂)生产的新型黄蜂毒液肽安瓿,可为帕金森氏症治疗开辟新的途径。 。
祖母绿宝石黄蜂是臭名昭着的 - 它蜇着蟑螂,先瘫痪它们然后“控制”它们的大脑,使蟑螂变得昏昏欲睡,容易操纵。
最终,这允许黄蜂将它们的卵插入蟑螂的体内,这样当它们孵化时,黄蜂幼虫就可以将它作为它们的第一个食物来源。
尽管这个过程令人毛骨悚然,但它给了加利福尼亚大学一个重要的领导 - 蟑螂的不动状态与帕金森病的一些症状类似。
由于ampulexins似乎负责诱导不动,研究人员的目的是研究它们,希望这些能够让他们找到帕金森治疗的新细胞靶点。
这个Spotlight功能可能没有做太多工作来减轻你对小动物的不信任。然而,在读完它之后,也许下次你想看到一只黄蜂逃跑或者在蜘蛛身上扔一个拖鞋时,你会再次思考并认为这个可怜的小型小巴可能有一天会引领下一个伟大的医疗发现。
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