日本脑炎病毒通过缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）增强糖酵解过程，从而促进其在神经元细胞中的复制

《Virology》：Japanese encephalitis virus promotes its replication in neuronal cells by enhancing glycolysis via hypoxia-inducible factor-1α

JEV通过HIF-1α调控宿主糖酵解促进复制，抑制糖酵解可降低病毒增殖，补充能量底物或胰岛素可增强复制，提示糖酵解为潜在抗病毒靶点。

　　日本脑炎病毒（Japanese Encephalitis Virus, JEV）是一种引起病毒性脑炎的病原体，主要通过蚊子传播，尤其是感染的雌性库蚊（Culex）蚊子。JEV属于黄病毒科的正黏液病毒属（Orthoflavivirus），其基因组为单链RNA，长度约为10.7 kb。病毒通过宿主细胞的代谢过程来支持自身的复制和传播，其中糖酵解途径在多种RNA病毒的生命周期中扮演了关键角色。糖酵解是细胞将葡萄糖转化为能量（ATP）的重要代谢过程，而JEV感染则通过调控这一过程，增强了其在宿主细胞内的复制能力。

在本研究中，科学家们利用小鼠神经母细胞瘤细胞（Neuro-2a）探讨了JEV如何调控糖酵解。研究发现，JEV感染会导致细胞培养液中葡萄糖浓度下降，同时乳酸酸度升高，表明感染过程中糖酵解活动显著增强。进一步实验表明，使用糖酵解抑制剂，如2-脱氧-D-葡萄糖（2-Deoxy-D-glucose）和钠氧酸盐（sodium oxamate）可以显著降低病毒的复制水平。这说明糖酵解对于JEV的生命周期至关重要，抑制该途径可能成为抗病毒治疗的新策略。

此外，研究还发现补充丙酮酸钠（sodium pyruvate）作为替代能量来源，以及使用胰岛素处理细胞，均有助于JEV的复制。这表明在代谢应激条件下，宿主细胞通过调节能量代谢途径来支持病毒的生长。进一步分析显示，JEV感染不仅增加了糖酵解相关酶的表达，还上调了关键的代谢调节因子——缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）。HIF-1α是一种重要的转录因子，通常在缺氧条件下被激活，能够调控糖酵解相关基因的表达，从而促进细胞内的糖酵解活动。

HIF-1α的稳定性在JEV感染过程中被显著增强，这可能是病毒通过某些机制干预了宿主细胞的代谢信号通路，从而诱导HIF-1α的积累和核转位。这种增强的HIF-1α活动不仅促进了糖酵解，还可能通过调节其他代谢相关基因，为病毒提供必要的能量和代谢产物。例如，HIF-1α的上调可能增加了葡萄糖转运蛋白（GLUTs）和己糖激酶（hexokinase）的表达，从而提高细胞对葡萄糖的摄取能力，为病毒复制提供原料。

值得注意的是，HIF-1α的稳定性不仅受到缺氧条件的影响，还可以通过其他方式被调控。例如，钴氯化物（cobalt chloride）能够模拟缺氧环境，诱导HIF-1α的稳定化，从而增强糖酵解活动。实验结果显示，钴氯化物的处理显著提高了JEV的复制水平，而HIF-1α的敲除则抑制了这种效应。这表明HIF-1α在JEV感染过程中起着关键的调控作用，其稳定化可能是病毒利用宿主代谢途径支持自身复制的关键机制。

除了HIF-1α，其他与糖酵解相关的酶，如丙酮酸激酶M2（pyruvate kinase M2）和醛缩酶（aldolase），也在JEV感染过程中被上调。这些酶的表达增强可能进一步促进了糖酵解的进行，为病毒提供了更多的能量和代谢产物。此外，乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase）的表达也在JEV感染的细胞中显著增加，这可能与细胞内的乳酸积累有关，进一步支持了病毒在代谢应激条件下的生存和复制。

研究表明，许多RNA病毒，包括登革热病毒（Dengue Virus）、寨卡病毒（Zika Virus）、JEV和西尼罗河病毒（West Nile Virus），都依赖于糖酵解来支持自身的复制过程。例如，登革热病毒感染会导致葡萄糖转运蛋白GLUT1和己糖激酶HK2的过表达，从而增强糖酵解活动。同样，寨卡病毒的复制过程也与糖酵解相关基因的表达增强有关。这些发现表明，糖酵解不仅是病毒复制的能量来源，还可能通过调节细胞内的代谢环境，为病毒提供更适宜的生长条件。

在本研究中，科学家们通过实验验证了JEV感染确实能够促进糖酵解，并且这种促进作用与HIF-1α的调控密切相关。这一发现为理解JEV的致病机制提供了新的视角，也为开发针对JEV的抗病毒策略提供了理论依据。通过调控HIF-1α的稳定性，可能能够有效抑制JEV的复制，从而降低其对宿主细胞的损害。此外，糖酵解抑制剂的应用可能成为一种潜在的抗病毒治疗手段，为临床提供新的药物靶点。

研究还指出，JEV感染的细胞在代谢水平上发生了显著变化，这些变化不仅影响了病毒的复制，还可能对宿主细胞的功能产生影响。例如，糖酵解的增强可能导致细胞内的能量分配发生变化，从而影响细胞的正常生理活动。此外，乳酸的积累可能改变细胞的微环境，进而影响病毒的传播和致病能力。因此，深入研究JEV感染对宿主细胞代谢的影响，不仅有助于揭示病毒的致病机制，还可能为开发新的治疗手段提供重要的参考。

进一步的实验表明，HIF-1α的上调不仅促进了糖酵解，还可能通过其他途径支持病毒的复制。例如，HIF-1α可能通过调控细胞内的氧化还原状态，为病毒提供更适宜的生长环境。此外，HIF-1α还可能通过影响细胞内的信号传导通路，促进病毒的复制和传播。这些发现表明，HIF-1α在JEV感染过程中不仅是一个关键的代谢调节因子，还可能是一个重要的病毒调控靶点。

研究团队通过一系列实验，验证了JEV感染与HIF-1α调控之间的关系。例如，使用钴氯化物处理细胞能够模拟缺氧环境，诱导HIF-1α的稳定化，从而增强糖酵解活动。而HIF-1α的敲除则显著抑制了JEV的复制，表明HIF-1α在病毒复制过程中起着至关重要的作用。这些结果不仅揭示了JEV如何利用宿主细胞的代谢途径支持自身复制，还为未来的抗病毒研究提供了新的思路。

综上所述，JEV感染通过调控宿主细胞的代谢过程，特别是糖酵解途径，支持自身的复制和传播。HIF-1α作为关键的代谢调节因子，在这一过程中发挥了重要作用。通过抑制HIF-1α的稳定性，可能能够有效阻断JEV的复制，从而降低其对宿主的致病能力。此外，糖酵解抑制剂的应用可能成为一种潜在的抗病毒治疗手段，为开发新的抗病毒药物提供了理论基础。未来的研究需要进一步探索JEV与宿主代谢之间的相互作用机制，以及如何通过调控这些机制来实现更有效的抗病毒治疗。