环球科学

5分钟就能“斩首”人类精子,这种藏在猫砂中的寄生虫可能已感染全球一半人口

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被斩首的精子(图片来源:Rojas-Baró et al, 2025)

据说是世界上最成功的寄生虫之一。

撰文 | 冬鸢

审校 | clefable

对许多人来说,即使是真的感染了弓形虫(Toxoplasma gondii),好似也无需担心。因为许多时候,这种寄生虫貌似并不会让人出现什么明显的病症。

但在上个月,一项发表于《欧洲生化联合会会刊》(The FEBS Journal)上的新研究指出,弓形虫感染或许与全球男性生育能力的下降息息相关。

从猫到猫

弓形虫一般来源于猫,它们最终的目标是猫科动物。这些动物是弓形虫的最终宿主,因为弓形虫只有在它们的肠道中,才能进行有性生殖,产生虫卵。猫体内的弓形虫卵会通过粪便被释放到环境中,因此一切有猫的地方都有可能有弓形虫卵——包括你家的猫砂盆。

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弓形虫的生活史(图片来源:Marín-García et al, 2022)

但弓形虫不止会感染猫。包括人类、老鼠在内的大部分哺乳动物,以及鸟类,一旦不小心接触了环境中的弓形虫卵(比如饮用了含弓形虫卵的水源),都有可能被感染,并成为弓形虫的中间宿主。弓形虫会在这些中间宿主体内快速无性繁殖并潜伏起来,等待着机会再次回到它们的最终宿主身上。

关于弓形虫有许多传说,其中最有名的便是:弓形虫会操控老鼠的大脑,让它们不再惧怕猫,甚至反而会被猫尿所吸引——这样这些老鼠就更容易被猫吃掉,弓形虫就能再次感染猫。此外,许多研究也表明,弓形虫感染可以损害人类的大脑功能。

人感染之后

人类生存的环境中向来不缺猫,因此也向来不缺弓形虫。有研究估算,全球可能有30%至50%的人感染了弓形虫,在某些地区的弓形虫感染率甚至超过了80%。许多生鲜、肉制品上面也存在弓形虫卵,如果在没有煮熟的情况下食用这些肉类就可能导致弓形虫感染。

感染人体后,弓形虫会在增殖期和潜伏期两个阶段之间互相转换。增殖期的弓形虫叫做“速殖子”(tachyzolte),它们会通过无性生殖,在被感染的细胞内呈指数级自我扩增。快速增殖一段时间后(大概7小时),它们会转换为几乎静止的状态并潜伏起来,也称为“慢殖子”(bradyzoite)。慢殖子会聚集在一起形成包囊(cyst),终生潜伏在宿主的骨骼肌、心肌和中枢神经系统中。这些包囊有着厚厚的外壁,难以被穿透,目前没有方法从人体内根除。在特定时期(比如宿主免疫力低下的时候),慢殖子又会重新转变为速殖子,并快速增殖。

Bradyzoite cyst and morphology. (a) Phase image of a brain cyst harboring hundreds of bradyzoites isolated from a chronically infected mouse. Image courtesy of Dr L.M. Weiss, Albert Einstein College of Medicine. (b) Electron micrograph shows details of bradyzoites within an intracellular tissue cyst. Note the posterior location of the parasite nucleus and abundance of amylopectin granules (white) and micronemes (black). Image courtesy of Dr David Ferguson, University of Oxford.

弓形虫的慢殖子包囊(图片来源:Sullivan & Jeffers, 2012)

对于大多数免疫力正常的人类,感染了弓形虫后不会出现明显的病症。但对于免疫系统功能较弱的人来说,弓形虫则可能引起不同程度的症状,比如让人出现严重的眼部病变或神经系统症状。

人体内原本存在一些屏障,将人体重要部位与身体其他部分的内环境分割开来,防止病原体的入侵,但弓形虫却能够跨越这些屏障。例如,它们就能跨越血胎屏障,这就是为何如果孕妇感染了弓形虫,可能对胎儿造成严重的影响,严重时甚至可能导致流产;它们也能跨越血脑屏障,并引起各种中枢神经病症,比如癫痫等。当然,它们也能跨越血睾屏障,对男性的生殖系统产生影响。

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弓形虫感染人类大脑(图片来源:Sullivan & Jeffers, 2012)

精子杀手

此前有研究曾发现,感染了弓形虫的大鼠,精液中能检测到活的速殖子,而且这些大鼠能够感染与之交配的雌性。感染弓形虫的小鼠的精子会出现形态问题,精子数量也会减少。还有研究发现,如果通过人工授精的方式,让母山羊接受弓形虫阳性的精液,其血清中会检测出了弓形虫,这说明弓形虫存在性传播的可能性。

2002年针对苏州的一项研究发现,不孕不育夫妇检测出弓形虫的概率高于生育能力正常的夫妇;同样,2005年在沈阳进行的一项研究也发现,不育的男性弓形虫检测呈阳性的概率更高。2021年的一项研究发现,感染了弓形虫的男性中,86.6%的男性表现出精液异常,包括少精子症、弱精子症和畸形精子症。

而在最新的《欧洲生化联合会会刊》论文中, 研究者首先验证了此前的研究。他们使用弓形虫速殖子感染小鼠,两天后,便在小鼠睾丸和附睾中检测到了弓形虫的DNA,说明弓形虫的确跨越了小鼠的血睾屏障。

随后,研究者想直接观察弓形虫到底能对人类精子产生什么样的影响,于是开展了体外实验。他们将弓形虫与健康捐献者的精子放置在一起。结果发现,仅5分钟后,22.4%的精子就失去了头部,仿佛被斩首了一般;而10分钟和15分钟后,无头精子的数量分别增加了4倍和8倍。

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弓形虫“斩首”人类精子(图片来源:Rojas-Baró et al, 2025)

在扫描电子显微镜下可以观察到,精子尾部或头部存在弓形虫速殖子,一些精子的尾部呈现出扭曲卷起或直角的姿态。被感染的精子线粒体功能严重受损,一些区域的线粒体甚至完全被清除,这极大地影响了精子的活力。

许多数据表明,过去半个世纪,全球男性生育能力持续下降。从1990年到2019年,男性不育率上升了近80%。其可能原因很多,比如饮食习惯、环境污染、不良生活方式等。而这项新研究则表明弓形虫或许也在其中扮演了一定的角色,并提供了确凿的证据表明弓形虫能够入侵雄性动物的生殖器官,并能在体外影响人类精子的活性。

“无论这种寄生虫对生育能力的潜在影响如何,避免弓形虫感染都是明智之举,”美国印第安纳大学的微生物学和免疫学教授比尔·沙利文(Bill Sullivan,未参与该研究)在介绍这项研究的一篇文章中写道,“请妥善照顾你的猫,及时清理猫砂盆,然后彻底洗手,这有助于减少你接触弓形虫的机会。你还可以通过清洗水果和蔬菜、食用前将肉类煮熟至适当温度以及避免食用生贝类 、不干净的水和生牛奶来保护自己免受这种寄生虫的侵害。”

参考链接:

https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/febs.70097

https://academic.oup.com/femsre/article/36/3/717/635885

https://www.mdpi.com/2304-8158/11/16/2542

https://theconversation.com/a-common-parasite-can-decapitate-human-sperm-with-implications-for-male-fertility-256892

https://www.cdc.gov/toxoplasmosis/about/index.html

https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0090203

https://brieflands.com/articles/jjm-18565.html

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12479125/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/16078665/

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26622295/

https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1012733

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