文 ｜ 《中国科学报》 记者 陈彬
身体布满鳞片的穿山甲。 图片来源：Julian Chong
全身覆盖鳞片的哺乳动物——穿山甲，是动物界的奇特成员。人们通常认为，穿山甲的鳞片仅仅是保护自身免受外界伤害的盔甲。然而，温州肯恩大学教授朱绍和团队的最新研究却刷新了这一传统观念。
研究团队发现，穿山甲鳞片的结构并非人们想象的那样简单。该结构可以使鳞片像过滤器一样捕获微生物，防止机体受到伤害。更重要的是，穿山甲鳞片富含具有免疫应答功能的活性成分，很多成分具有抗菌和抗炎特性。这意味着，穿山甲的鳞片就像一个随身携带的“小药箱”。
近日，该研究成果发表于《BMC生物学》。
具有先天“缺陷”却能存活至今
“干扰素ε基因专在皮肤上皮细胞及内部黏膜保护组织中表达，是胎盘哺乳动物抵抗病原体的首道防线，能有效阻止病原体穿透表皮进入体内。”朱绍和告诉《中国科学报》，自然界病原体繁多，但很难穿透表皮进入体内，关键在于干扰素ε基因能在病原体入侵时迅速激活免疫系统，实现有效防御。
“曾有人用小鼠做过实验，当干扰素ε基因敲除后，小鼠更容易被外界细菌和病毒感染，并出现明显的表皮损伤病变。”朱绍和说。
然而，在与国际团队共同开展穿山甲基因组项目时，朱绍和团队意外发现，穿山甲体内干扰素ε功能基因缺失，这意味着当病原体侵入皮肤时，它们可能很难激活先天性免疫反应。
既然如此，穿山甲家族究竟如何在满是细菌与病毒的自然界繁衍至今的？
皮肤免疫力较弱，却拥有细密鳞片，这不禁让朱绍和猜想——是否正是这些鳞片弥补了穿山甲皮肤免疫力的不足？
崭新的防御机制
“我们发现，穿山甲鳞片结构比之前认为的复杂得多。借助这种结构，鳞片能够像过滤器一样捕获微生物，防止它们伤害机体。”朱绍和说。更令人兴奋的是，他们首次在穿山甲鳞片中发现了大量分泌囊泡（外泌体）、活性成分（如溶菌素等）以及细菌DNA。
长期以来，人们普遍认为穿山甲鳞片主要由角蛋白组成，类似于人类的头发或指甲。然而，一个关键问题始终未解——穿山甲鳞片中的活性化合物，特别是抗菌蛋白究竟源自何处？
科学家进一步研究发现，这些活性化合物很可能来源于穿山甲鳞片周边的活跃细胞，包括免疫细胞。这些细胞能够释放出一种叫作外泌体的囊泡，就像一个个小“药囊”，装载着各种药物成分，如抗菌和抗炎物质。当它们进入鳞片内部后，会释放这些活性化合物，从而显著提升穿山甲的防御能力。
朱绍和表示，这些发现不仅为深入探索穿山甲鳞片的生理特征提供了新方向，还预示着这些活性成分未来可能被用于开发穿山甲中药材替代物、新药或仿生材料，为人类健康作出贡献。
基于这些发现，研究团队构建了一套穿山甲鳞片防御机制模型，以此解释哺乳动物鳞片如何提供宿主-病原体防御的新功能。
朱绍和说：“穿山甲的鳞片大而硬，能有效阻挡捕食者和病原体。同时，重叠的大鳞片还能产生和储存有益物质，可能遍布皮肤表面，保护穿山甲免受病原体侵害，维持皮肤健康。”
对此，论文合著者、温州肯恩大学学术副校长杨毅欣表示，朱绍和团队揭示了穿山甲鳞片防御病原体入侵的机制，发现鳞片是抑制病原体的生物防御武器。这是一项开创性研究，揭示了穿山甲干扰素先天缺陷的补偿机制。
开发替代品，保护穿山甲
目前，在世界自然保护联盟濒危物种红色名录中，穿山甲已经被列为“极危”等级。十几年前，朱绍和便大力呼吁加强对穿山甲的保护。
然而，自己的研究成果进一步证明穿山甲鳞片的药用价值，会不会在某种程度上将穿山甲置于更危险的境地呢？
对于这个问题，朱绍和认为，穿山甲之所以被大肆捕杀，其根本原因在于人们长期存在包括药用价值在内的各种需求，所谓“有需求才有杀害”。
“因此，若能通过研究穿山甲鳞片发现潜在替代品，减少对穿山甲的需求，就可能在根本上瓦解买卖市场，起到釜底抽薪的作用。”朱绍和表示，目前的研究证明，穿山甲鳞片中具有的抗菌和增强免疫力的化合物，都可以在实验室中通过人工合成获得。
截至目前，朱绍和团队已成功合成一系列与穿山甲抗菌、抗炎和免疫相关的化合物的天然等同候选药物。目前，他们正在积极寻求行业合作伙伴，对这些先导化合物进行试验，开发穿山甲这一珍稀濒危中药材的替代品及功能性产品，并将其推向市场。
值得一提的是，10月21日，国家药监局、国家中医药局联合发布《关于支持珍稀濒危中药材替代品研制有关事项的公告》。其中明确提出，根据临床用药需求，结合珍稀濒危中药材资源和具体品种情况，现阶段重点支持穿山甲、羚羊角、牛黄、熊胆粉、冬虫夏草等珍稀濒危中药材用于中药生产的替代品研制。这标志着我国在保护穿山甲等珍稀濒危物种方面迈出了重要一步。
“我们呼吁各国政府提供便利，获取符合伦理道德的穿山甲组织样本。这对于深化对穿山甲生物学的理解，并挖掘其在人类医学领域可能带来的变革，具有重要意义。”朱绍和说，中国有机会引领这一倡议，成为全球穿山甲研究的先驱。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1186/s12915-024-02034-5
