低温通过细胞内碱化增强腺病毒复制：揭示寒冷季节呼吸道感染高发的代谢机制

本研究揭示了低温（33°C）通过诱导细胞内碱化（pHi升高）和增强糖酵解（ECAR上升）显著促进人腺病毒（HAdV-55）在A549肺上皮细胞中的复制。采用糖酵解抑制剂（2-DG/PFK158）和激活剂（oligomycin）验证了代谢重编程的关键作用，并证实酸化细胞外环境可逆转低温促病毒复制效应。该发现为寒冷季节呼吸道病毒感染高发提供了细胞代谢视角的机制解释。

　　

引言

环境温度变化与呼吸道病毒感染发病率存在显著相关性，寒冷季节中腺病毒（HAdV）、流感病毒等引起的呼吸道感染负担加剧。人类腺病毒55型（HAdV-55）作为高传染性病原体，其感染呈现冬季高发的季节性特征。尽管临床现象明确，低温如何调控宿主细胞代谢并促进病毒复制的机制尚未明晰。近年研究发现，包括腺病毒、SARS-CoV-2在内的多种病毒可通过重编程宿主细胞代谢（尤其糖酵解途径）为病毒复制提供能量及生物合成前体。值得注意的是，低温可诱导细胞内碱化并激活糖酵解，但其在腺病毒复制中的作用仍是未知领域。

材料与方法

研究采用人肺泡上皮细胞系A549和HAdV-55病毒株（由海军军医大学馈赠）。通过pH敏感荧光探针BCECF-AM测量细胞内pH（pH_i），计算细胞外酸化率（ECAR）评估糖酵解活性。病毒复制水平通过免疫荧光法检测腺病毒hexon蛋白表达，并采用qRT-PCR分析PFKFB3 mRNA表达。关键实验包括：使用糖酵解抑制剂2-DG（5 mM）和PFKFB3特异性抑制剂PFK158（2.5 μM）干预低温组；以oligomycin（1 μM）激活37°C条件下的糖酵解；通过HCl调节培养基pH至6.4实现细胞外酸化。

结果

低温增强HAdV复制

免疫荧光结果显示，33°C低温处理显著提升A549细胞中腺病毒hexon蛋白荧光强度（图1A-B，P<0.01），证实低温可促进病毒复制。

低温通过糖酵解途径促进病毒复制

ECAR测量表明33°C显著增强糖酵解通量（图2A，P<0.05）。使用2-DG或PFK158抑制糖酵解后，低温诱导的病毒复制增强效应被显著逆转（图1A-B，P<0.01）。相反，在37°C下使用oligomycin激活糖酵解可显著提升病毒复制水平（图1A-B，P<0.01）。值得注意的是，PFKFB3的mRNA表达在低温下未发生显著变化（图2B，P>0.05），提示糖酵解激活不依赖于该限速酶的转录上调。

细胞内碱化是病毒复制的关键因素

低温处理1小时即诱导pH_i显著升高（图3A-B，P<0.01）。将细胞外pH从7.2降至6.4后，不仅逆转了低温诱导的细胞内碱化（图3A-B，P<0.01），也完全抑制了低温促病毒复制效应（图1A-B，P<0.01），表明细胞内碱化是低温增强病毒复制的必要条件。

讨论

本研究首次揭示低温通过细胞内碱化-糖酵解轴增强腺病毒复制的双机制模型。寒冷环境诱导的细胞内pH升高可能通过多种途径激活糖酵解：其一，直接激活糖酵解关键酶（如TKT、TALDO1、6PGL）的活性；其二，触发Smad5蛋白核质穿梭调控代谢重编程。尽管PFKFB3表达未上调，但碱性环境可能通过变构调节增强现有酶活性，快速提升糖酵解通量。

从病理生理角度，吸入冷空气可能导致气道局部温度下降，创造利于病毒复制的微环境。该发现为解释冬季呼吸道病毒感染高发提供了代谢层面的机制补充，超越了传统“血管收缩-免疫抑制”理论。靶向细胞pH调控或糖酵解通路可能成为预防寒冷相关病毒感染的潜在策略。

结论

低温通过诱导细胞内碱化（pH_i↑）和糖酵解激活（ECAR↑）双重机制增强腺病毒复制。该发现揭示了温度敏感性病毒感染的代谢调控基础，为理解“寒冷易感”现象提供了新的科学视角。