如果一种病毒不致病,而是能精准地「编辑」宿主的快乐中枢让宿主永远幸福,它会如何传播并改变生态系统?

不想实名,硬骨鱼高纲生物一只,看起来好像被腌过了。

那很有意思了,不过想想就行了,实操起来的话你就会发现一个问题:不存在这样的病毒

不过,这不妨碍题主做出一副跃跃欲试、为科学献身(?)的样子,我们还是做个实验吧——假如题主真的搞出来了这种病毒而且给自己打上了,能无限复活的他 / 她会怎么样?

首先,从感染途径出发

众所周知,多巴胺能神经元集中在中枢神经系统,而中枢神经系统和外周血是不相通的,中间有个叫血脑屏障(Blood-Brain Barrier,BBB)的东西隔离。

这个屏障是由血管内皮细胞(endothelial cells)及其附着的基底膜(basement membrane,属于细胞外基质)、基底膜外侧(大脑一侧)的周细胞(pericytes)和星形胶质细胞(astrocyte)的足突(end-feet)组成,通常情况下不会放大分子物质(如蛋白质、核酸)过去,更别提由大量大分子物质组成的病毒了。

血脑屏障

这样,病毒就被挡在了血脑屏障外面,碰都碰不到大脑,更遑论感染多巴胺系统了。

那有些小伙伴们就要问了:老师老师,狂犬病(RABV)和日本脑炎(JEV)是怎么进来的呢?

问得好,它们分别代表了两种策略。

狂犬病病毒属于典型的嗜神经病毒,它通过nAChR(烟碱型乙酰胆碱受体)、NCAM(神经细胞黏附分子)等受体感染外周神经细胞和肌肉细胞,进行复制后“逆行”通过突触,进入突触前神经元,这样一点点“爬”向大脑,根本不进入血液,自然无需穿过血脑屏障,大部分嗜神经病毒(例如疱疹病毒 HSV,不过疱疹病毒一般不引起脑炎)都是这样进入中枢神经系统的

日本脑炎病毒则属于血液传播的嗜神经病毒,它由蚊虫叮咬引入血液,随后直接感染组成血脑屏障的血管内皮细胞星状胶质细胞,来了个“爷直接不演了,爷把墙拆了”,结果方面……可想而知:由于血管内皮细胞的损伤和 TLR3/7/8 的激活,引起严重的炎症和渗出感染性脑炎,全剧终,掌声欢送(bushi)。

TLR 信号通路

死亡次数 +1

好,既然咱要不致病,那第二种就 pass 掉了血液传播不现实,下一位。

然后,进入中枢神经系统

病毒沿着神经细胞,费了九牛二虎之力进入了中枢神经系统,然后它发现自己处于一个高代谢的环境中,开始复制吧。

好,这一复制不得了,因为周围原料(NTP)太多,复制速度控制不好,又一头创到了TLR的枪口上,神经细胞反手启动 Caspase 跟病毒爆了脑干和延髓被自己上市了,全剧终,鼓掌鼓掌(bushi)。

死亡次数 +1

好!把他(ti)们(zhu)上市!

这也不对啊,还没摸到多巴胺系统的边呢,这上市的有点早吧

好的好的,不好意思,我们再说回到神经系统上来。

大脑中涉及多巴胺的通路主要有四条,分别是中脑 - 边缘通路(Mesolimbic pathway)、中脑 - 皮质通路(Mesocortical pathway)、黑质 - 纹状体通路(Nigrostriatal pathway)、垂体 - 漏斗通路(Tuberoinfundibular pathway)。

前两者的起点都是中脑的腹侧被盖区(VTA, ventral tegmental area),终点则分别为伏隔核 + 海马 + 杏仁核前额叶皮层;黑质 - 纹状体通路的起点是黑质致密部,终点是背侧纹状体的尾状核 + 壳核;垂体 - 漏斗通路的起点是下丘脑弓状核,终点是垂体前叶

多巴胺通路

其中,负责愉悦感和动机的是中脑 - 边缘通路中脑 - 皮质通路主要负责执行计划与决策、工作记忆、注意力和情绪调控黑质 - 纹状体通路主要负责运动控制垂体 - 漏斗通路则负责抑制垂体的泌乳素分泌

假如不分青红皂白全感染,那结果会是什么呢?

首先是中脑 - 边缘通路,这条通路被过度激活的话,快乐是快乐了,但是会导致精神分裂症、幻觉与妄想;然后是中脑 - 皮质通路,这条通路被过度激活会导致轻度躁狂、冲动决策、冒险行为及轻度妄想;至于黑质 - 纹状体通路,会导致运动亢进(抽搐乃至舞蹈症)、坐立不安;而结节 - 漏斗通路亢进会导致催乳素分泌过少,进而造成生殖功能紊乱

喂,八分场精神康复中心吗?这有人疯了

死亡次数 +1

再然后,免疫细胞总算来管事了

首先,大脑中本身就有巨噬细胞(即小胶质细胞,Microglia)。

虽然我知道基本没人会想到这位,但还是要提醒一下,大脑中的巨噬细胞是胚胎期迁入进来的,通常情况下能自我更新,不需要外周单核细胞进入补充,其特征也与外周组织的巨噬细胞不一样

这些巨噬细胞平常大量嗯造TGF-βCX3CR1来维持自身的抑制状态,而且它们的 NF-κB 激活模式特殊,一般不会出什么问题。

但是,坑爹就坑爹在那个天杀的垂体 - 漏斗通路,它起点在下丘脑!天啊!那是接近(体温调节中心)的

得嘞,被感染的神经元里NF-κB倔劲一上来谁都甭拉它了,直接进细胞核,促进COX-2转录去了,合成出来的前列腺素 E2 偷袭了隔壁神经元的 EP3,完了,体温调定点升高了,结果题主发高烧了,烧了三天三夜给自己烧坏了

死亡次数 +1

NF-κB 通路

你以为这就是极限了?不不不,接下来还有更坑人的。

炎症条件下,内皮细胞、周细胞和星形胶质细胞也叛变了——它们表达 CCL2、CXCL1/2,吸引外周血单核细胞,同时不再发挥屏障功能,从而允许外周血单核细胞和中性粒细胞迁移进入大脑

这些细胞在炎症过程中释放 NETs、ROS、NO、TNF-α和 IL-1β,导致神经元死亡脱髓鞘突触丢失乃至脑水肿,最终导致认知能力受损记忆受损乃至脑疝脑疝死亡率可是相当高的。

死亡次数 +1

而如果这些外周血单核巨噬细胞在大脑中呆的太久,它们就会变成产生TGF-β的巨噬细胞,这些 TGF-β会激活星形胶质细胞(怎么还是你),分泌硫酸软骨素蛋白多糖(Chondroitin sulfate proteoglycan,CSPG,注意不是胶原蛋白,那个是外周成纤维细胞的),形成永久性的瘢痕,得脑内注射 ChABC 酶才能好

死亡次数 +1

据统计,题主共死亡 6 次,最后因题主受不了反复去世,项目无疾(吗?)而终。

以上。