绿原酸碳点通过抑制病毒诱导的线粒体自噬和MAVS降解抑制新城疫病毒增殖

《Materials Today Bio》：Chlorogenic acid carbon dots inhibit NDV proliferation by suppressing virus-induced mitochondrial autophagy and MAVS degradation in host cells

本研究针对绿原酸(CGA)靶向性差、生物利用度低的问题，开发了绿原酸碳量子点(CGA-CDs)。研究发现CGA-CDs能有效抑制新城疫病毒(NDV)的吸附和复制，通过保护线粒体功能、抑制病毒诱导的线粒体自噬和MAVS蛋白降解，显著降低病毒感染引起的组织损伤和死亡率，为抗病毒纳米药物研发提供了新策略。

　　

在禽类养殖业中，新城疫病毒(NDV)一直是个令人头疼的难题。这种高度传染性的病毒不仅会造成严重的经济损失，更棘手的是，尽管已有疫苗投入使用，但由于病毒不断进化变异，以及养殖条件参差不齐，NDV的威胁依然存在。传统的抗病毒药物往往面临靶向性不足、生物利用度低等问题，这使得寻找新型高效抗病毒策略变得尤为迫切。

绿原酸(CGA)作为一种天然多酚化合物，广泛存在于咖啡、茶叶和各种水果中，已被证明具有抗病毒活性。然而，纯绿原酸在水中的溶解性差，体内生物利用度低，限制了其实际应用。与此同时，碳量子点(CDs)作为一种新兴的纳米材料，因其独特的光学特性、高比表面积和丰富的表面官能团，在生物医学领域展现出广阔前景。碳量子点不仅能直接抑制病毒复制，还能作为药物载体，提高抗病毒药物的靶向性和疗效。

在这项发表于《Materials Today Bio》的研究中，西南民族大学的研究团队创新性地将绿原酸与碳量子点技术相结合，通过微波辅助合成法制备了绿原酸碳点(CGA-CDs)，并系统评估了其抗NDV效果及作用机制。

研究人员采用了一系列关键技术方法开展研究：通过微波辅助合成法制备CGA-CDs，并利用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术进行表征；使用鸡胚成纤维细胞(DF-1)进行细胞实验，通过CCK-8法检测细胞毒性，TCID₅₀和RT-qPCR评估抗病毒效果；采用靶向能量代谢分析、线粒体膜电位(MMP)检测、活性氧(ROS)测定等技术研究线粒体功能；通过蛋白质印迹(Western blot)和免疫荧光分析线粒体自噬相关蛋白表达；利用SPF鸡胚和黄羽鸡进行体内实验，评估生物相容性和抗病毒效果。

2.1. Preparation and characterization of CGA-CDs

研究发现，成功合成的CGA-CDs平均粒径为5.675±0.15纳米，呈类球形无定形碳结构，表面富含-COOH、-OH等亲水基团。在390纳米激发波长下，CGA-CDs在450纳米处发出蓝色荧光，表现出良好的分散性和稳定性。

2.2. Antiviral effect of CGA-CDs

细胞实验表明，CGA-CDs在125微克/毫升浓度下细胞存活率超过90%，毒性低于同等浓度的CGA。在抗病毒效果方面，CGA-CDs显著抑制NDV复制，病毒滴度和F基因拷贝数均明显降低，且效果优于单纯CGA处理。

2.3. Effects of CGA-CDs on viral adsorption and proliferation

研究证实CGA-CDs能有效抑制病毒吸附和复制阶段。血凝试验显示CGA-CDs显著抑制病毒凝集，病毒吸附实验表明其可能通过占据宿主细胞表面结合位点阻断病毒吸附。在不同时间点检测病毒增殖发现，CGA-CDs处理组的病毒滴度和HN蛋白表达均显著降低。

2.4. Effect of CGA-CDs on NDV replication in vivo

体内实验证实CGA-CDs具有良好的生物相容性，连续14天肌肉注射未引起主要器官病理改变。在鸡胚模型和雏鸡感染实验中，CGA-CDs治疗显著降低病毒载量，减轻组织病理损伤，将死亡率从100%降至30%，并提高抗体反应水平。

2.5. Targeted energy metabolism

靶向能量代谢分析发现，NDV感染会扰乱宿主细胞三羧酸(TCA)循环，影响柠檬酸、苹果酸、富马酸等中间代谢物水平。而CGA-CDs处理能显著上调这些代谢物，恢复线粒体能量代谢功能。

2.6. Effects of CGA-CDs on mitochondrial function

病毒感染导致线粒体功能紊乱，ROS水平升高，线粒体膜电位(MMP)降低。CGA-CDs能有效抑制病毒诱导的线粒体损伤，维持MMP稳定，保护线粒体功能。

2.7. Morphological analysis of mitochondria

透射电镜观察显示，NDV感染导致线粒体结构损伤，包括内膜松散、嵴缺失等，并诱发线粒体自噬。而CGA-CDs处理组线粒体结构保持完整，自噬现象明显减轻。

2.8. Effect of CGA-CDs on virus-induced mitochondrial autophagy and MAVS protein degradation

分子机制研究表明，NDV感染诱导LC3II蛋白积累和P62蛋白降解，激活线粒体自噬。同时，线粒体抗病毒信号蛋白(MAVS)发生降解，削弱先天免疫应答。CGA-CDs能有效抑制这一过程，维持MAVS蛋白表达，保护宿主抗病毒 immunity。

该研究首次将绿原酸与碳量子点技术相结合，开发出具有双重抗病毒机制的新型纳米材料。CGA-CDs不仅通过直接抑制病毒吸附和复制发挥抗病毒作用，更重要的是通过保护线粒体功能、抑制病毒诱导的线粒体自噬和MAVS降解，维持宿主先天免疫应答。这种"抗病毒+线粒体保护"的双重机制为抗病毒药物研发提供了新思路，尤其在对现有疫苗产生逃逸的病毒株防控方面具有重要应用价值。研究结果不仅为NDV防控提供了新策略，也为其他RNA病毒的抗病毒研究提供了借鉴，展现了纳米材料在抗病毒领域的广阔前景。