合成大麻素WIN 55,212–2能够抑制CHIKV病毒的复制,调节细胞因子和趋化因子的产生,并在人单核细胞衍生的巨噬细胞中引发与内质网应激相关的转录反应

《International Immunopharmacology》:Synthetic cannabinoid WIN 55,212–2 reduces CHIKV replication, modulates cytokine and chemokine production, and induces ER stress-related transcriptional responses in human monocyte-derived macrophages

【字体: 时间:2025年11月07日 来源:International Immunopharmacology 4.7

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  Chikungunya病毒(CHIKV)感染诱导巨噬细胞过度炎症反应和慢性关节炎,但尚无有效疗法。本研究评估了CBD和WIN对CHIKV感染人单核细胞衍生的巨噬细胞(MDMs)的抗病毒及免疫调节作用,发现WIN显著抑制病毒复制并调控ER应激通路,而CBD无显著抗病毒效果。研究揭示了WIN通过宿主机制抑制炎症和病毒复制,为开发新型抗CHIKV疗法提供依据。

  近年来,寨卡病毒(Chikungunya virus, CHIKV)作为一种新兴的虫媒病毒,引起了全球范围内的广泛关注。该病毒属于Togaviridae科、Alphavirus属,其感染会导致一种称为“寨卡热”(Chikungunya fever, CHIKF)的疾病,主要特征包括高烧、头痛、皮疹、关节痛和肌肉痛。尽管该病通常不致命,但超过95%的感染者会出现明显的症状,其中约55%的患者在亚急性期会经历长期的关节疼痛,甚至发展为持续数月或数年的慢性关节炎。此外,CHIKF还可能引发神经系统、心血管系统、肾脏和眼部等多系统的并发症。

CHIKV的传播主要依赖于蚊子,尤其是*Aedes aegypti*和*Aedes albopictus*,这两种蚊子在全球范围内广泛分布,使得CHIKV的流行具有高度的地域扩散性。值得注意的是,CHIKV还能够通过垂直传播从母亲传染给胎儿,这在某些地区也引发了严重的公共卫生问题。由于CHIKV感染后,宿主的免疫系统会释放大量的促炎性细胞因子和趋化因子,如IFN-I、IL-4、IL-6、TNF-α、CCL-2、CCL-5、CXCL-9和CXCL-10,这表明病毒在感染过程中会强烈激活先天免疫系统。这些免疫反应主要由模式识别受体(pattern recognition receptors, PRRs)介导,如Toll样受体(Toll-like receptors, TLRs)、NOD样受体和RIG-I样受体,它们能够识别病原体相关的分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs),包括单链RNA(ssRNA)、双链RNA(dsRNA)和病毒蛋白,从而激活干扰素调节因子(interferon regulatory factor, IRF)并启动干扰素刺激基因(interferon-stimulated genes, ISGs)的转录。

除了先天免疫系统的激活,CHIKV感染还能够通过干扰内质网(endoplasmic reticulum, ER)的正常功能,引发ER应激(ER stress)。ER应激的激活通常与蛋白质折叠障碍有关,并通过未折叠蛋白反应(unfolded protein response, UPR)来应对。UPR的信号通路包括ER传感器PERK(protein kinase RNA-like ER kinase)、ATF6(activating transcription factor 6)和IRE1α(inositol-requiring protein 1 alpha),这些通路在炎症反应中起着关键作用,主要通过NF-κB的激活来实现。已有研究表明,CHIKV能够激活ATF6和IRE1α通路,同时抑制PERK信号,这一现象可能与非结构蛋白nsP4的活性有关。通过这种机制,病毒可以劫持宿主的蛋白质合成系统,促进自身的复制,同时损害ER的稳态。

在病毒的致病过程中,巨噬细胞扮演了重要的角色。巨噬细胞不仅是CHIKV的宿主细胞,还作为病毒复制的放大器,促进炎症反应的发生和持续。研究发现,巨噬细胞在体外和体内均对CHIKV具有高度的易感性,其感染后能够产生强烈的促炎性反应,同时形成病毒的储存库,导致慢性炎症和关节病理的变化。然而,目前尚无针对CHIKV感染的有效治疗方法,这使得寻找新的治疗策略变得尤为迫切。

在此背景下,大麻素(cannabinoids)因其具有免疫调节和抗病毒的双重特性,逐渐成为研究的热点。大麻素是一类从大麻植物中提取的化合物,能够通过多种机制影响免疫系统的功能。其中,WIN 55,212–2(WIN)是一种合成的大麻素,已被证明能够显著降低促炎性细胞因子(如TNF-α、IL-1β和IL-6)和趋化因子(如CCL-2、CCL-5和CXCL-10)的水平,并且能够通过下调CCR5来抑制HIV-1的复制。另一方面,CBD(cannabidiol)也是一种天然的大麻素,已被发现对SARS-CoV-2和HCV具有抗病毒作用,其作用机制涉及ER应激和干扰素反应。此外,CBD还表现出抗炎特性,能够减少IL-1β和CCL-2的表达,并抑制NF-κB的激活。

尽管大麻素具有多种有益特性,但其在CHIKV感染中的作用尚未得到充分研究。特别是针对由单核细胞衍生的巨噬细胞(monocyte-derived macrophages, MDMs)的免疫调节和抗病毒效应,目前的研究仍较为有限。因此,本研究旨在评估CBD和WIN对CHIKV感染后MDMs的抗病毒、促炎性和应激相关反应的调节作用,包括它们对病毒基因表达的影响以及潜在的抗病毒活性。

在实验设计中,研究人员首先确定了两种大麻素的非细胞毒性浓度,即不会导致细胞死亡的剂量。结果显示,CBD和WIN在100 μM浓度下均表现出细胞毒性,其半数抑制浓度(IC50)分别为21.08 μM和25.39 μM。随后,为了确定能够有效调节炎症反应的最优浓度,研究人员使用了两种不同的浓度(1 μM和10 μM)对LPS刺激的MDMs进行了处理。这一实验不仅有助于理解大麻素对炎症反应的调节作用,也为后续的抗病毒研究提供了基础。

在CHIKV感染的MDMs中,研究人员评估了CBD和WIN在感染前和感染后的治疗效果。结果显示,WIN在感染后治疗中显著降低了CHIKV的复制水平,特别是在24小时后,其抗病毒效果最为明显。相比之下,CBD在感染后治疗中并未表现出显著的抗病毒作用。这一发现表明,WIN可能通过不同的机制来抑制病毒的复制,而CBD的作用可能更为复杂。进一步的分析发现,WIN的抗病毒作用并未伴随IFNβ1、IFNλ1和IL27p28等细胞因子的mRNA水平显著变化,这说明其抗病毒效果可能不依赖于类型I/III干扰素的表达。此外,WIN还显著降低了APOBEC3A的mRNA水平,这可能与病毒的复制调控有关。

在炎症反应方面,WIN的治疗显著减少了CCL-2的产生,同时降低了促炎性细胞因子(如IL-6和TNF-α)和抗炎性细胞因子(如IL-10)的水平。这一现象表明,WIN能够调节炎症反应的平衡,减少过度的免疫激活。同时,WIN还显著上调了IRE1α和sXBP1的转录水平,这提示其可能通过调节ER应激通路来发挥抗病毒作用。IRE1α和sXBP1是ER应激反应中的关键因子,它们的激活能够促进内质网的修复和功能恢复,从而抑制病毒的复制。

在进一步的实验中,研究人员发现WIN的治疗不仅能够降低CHIKV的复制水平,还能够减少病毒非结构蛋白nsP2的mRNA水平,这可能与病毒的基因表达调控有关。然而,WIN并未表现出直接的抗病毒活性,这表明其作用可能更多地依赖于宿主细胞的免疫调节机制。这一发现进一步支持了WIN作为一种具有双重作用的化合物,既能够调节宿主的免疫反应,又能够通过影响ER应激通路来抑制病毒的复制。

综上所述,本研究发现WIN 55,212–2在CHIKV感染后治疗中能够有效降低病毒的复制水平和炎症反应,其作用机制可能涉及对ER应激通路的调节,特别是通过PERK–IRE1α/sXBP1通路。此外,WIN还能够通过下调促炎性细胞因子和趋化因子的水平,以及上调IRE1α和sXBP1的转录水平,来发挥其免疫调节作用。这些发现为未来针对CHIKV感染的治疗策略提供了新的思路,同时也揭示了WIN作为潜在治疗药物的可行性。

尽管本研究提供了WIN在CHIKV感染中的积极作用,但仍然存在一些局限性。首先,研究主要集中在mRNA水平的评估,而未对蛋白质的表达或磷酸化状态进行深入分析。虽然mRNA水平能够提供关于转录调控的重要信息,但研究人员也认识到,mRNA的表达并不总是与蛋白质的活性相一致。其次,研究结果表明,WIN可能通过调节ER应激通路来发挥抗病毒作用,但具体的作用机制仍需进一步探讨。此外,由于实验样本的数量有限,未来的研究需要扩大样本规模,以验证WIN在不同人群中的疗效和安全性。

最后,本研究的结果表明,WIN 55,212–2在CHIKV感染的MDMs中能够显著降低病毒的复制水平和炎症反应,其作用机制可能涉及对ER应激通路的调节。这些发现不仅为CHIKV感染的治疗提供了新的候选药物,也为理解大麻素在病毒感染中的作用机制提供了重要的科学依据。未来的研究需要进一步探讨WIN的具体作用靶点和分子机制,以期开发出更加安全和有效的治疗方案。同时,针对CBD在CHIKV感染中的作用,也需要进行更深入的研究,以全面评估其在抗病毒和免疫调节方面的潜力。
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