Thapsigargin 通过干扰宿主的能量代谢来抑制猪血凝性脑脊髓炎病毒的复制

《Virologica Sinica》：Thapsigargin suppresses porcine hemagglutinating encephalomyelitis virus replication by disrupting host energy metabolism

猪冠状病毒PHEV的Thapsigargin（Tg）抗病毒机制研究揭示Tg通过抑制宿主糖酵解和氧化磷酸化代谢重编程显著阻断病毒复制与转录，且在体内外均表现出广谱抗性，为新型抗冠状病毒药物开发提供新策略。

　　冠状病毒（Coronaviruses, CoVs）是一类广泛存在于人类和动物中的病原体，它们引起的健康问题和经济损失在全球范围内具有重要影响。近年来，随着新发和再发病毒性疾病的不断出现，寻找新的抗病毒策略变得尤为迫切。本研究聚焦于一种名为Thapsigargin（Tg）的植物来源的倍半萜内酯类化合物，探讨其对猪源性冠状病毒——猪神经嗜性冠状病毒（Porcine Hemagglutinating Encephalomyelitis Virus, PHEV）的抗病毒作用及其潜在机制。研究发现，Tg不仅在体外实验中表现出对PHEV的显著抑制作用，而且在体内实验中也显示出一定的抗病毒潜力，尤其是在延缓疾病进展和延长宿主存活方面。这些发现为开发针对冠状病毒的新型抗病毒药物提供了新的思路，即通过调控宿主细胞的能量代谢来抑制病毒复制。

### PHEV的流行与危害

PHEV是六种已知猪源性冠状病毒之一，属于冠状病毒科中的β冠状病毒属。它是一种正链单股RNA病毒，能够感染不同年龄段的猪只，引发一系列临床症状，包括呕吐、体重减轻、脑脊髓炎和类似流感的症状。感染后的临床表现从无症状到严重甚至致命，尤其在三周以内的幼猪中，死亡率可高达100%。PHEV在全球多个养猪国家中广泛流行，如欧洲、北美、亚洲和澳大利亚，目前尚无有效的治疗药物或预防性疫苗可供使用。因此，寻找新的抗病毒策略具有重要的现实意义。

### Tg的抗病毒特性

Tg是一种强效的不可逆抑制剂，能够阻断细胞内肌浆网/内质网（ER）钙离子ATP酶（SERCA）泵的功能，从而导致ER内钙离子储存的耗竭。这种作用机制使得Tg在多种病毒的抗病毒研究中受到关注。例如，Tg已被发现对一些新兴的人类冠状病毒、呼吸道合胞病毒（RSV）和流感病毒等具有显著的抗病毒效果。本研究进一步验证了Tg对PHEV的抗病毒作用，并发现其不仅在体外表现出强效的抑制效果，而且在体内实验中也显示出一定的保护作用。然而，Tg未能完全阻止PHEV感染，但显著延长了感染猪只的存活时间。这表明，Tg可能通过调控宿主细胞的代谢过程，间接抑制病毒复制，而不是直接灭活病毒。

### Tg对PHEV生命周期的影响

为了深入了解Tg的抗病毒机制，研究人员评估了其对PHEV生命周期不同阶段的影响。结果显示，Tg并未直接影响病毒的灭活或病毒颗粒的形成，而是通过干扰病毒的基因组RNA复制和转录过程，显著抑制了PHEV的复制能力。进一步的实验表明，Tg对其他三种猪源性冠状病毒，如猪传染性胃肠炎病毒（TGEV）、猪流行性腹泻病毒（PEDV）和猪δ冠状病毒（PDCoV）同样具有抑制作用。这提示Tg可能是一种广谱抗冠状病毒的候选药物。

### Tg对宿主细胞能量代谢的调控

研究还发现，Tg能够显著改变宿主细胞的能量代谢状态，包括糖酵解和氧化磷酸化（OXPHOS）。通过转录组分析，研究人员发现Tg处理的细胞在基因表达谱上与未感染细胞和PHEV感染细胞存在显著差异，尤其在与能量代谢相关的通路中表现出明显的调控作用。此外，通过检测细胞外酸化率（ECAR）和氧气消耗率（OCR），研究人员进一步验证了Tg对糖酵解和OXPHOS的抑制效果。这些结果表明，Tg通过调控宿主细胞的能量代谢，间接影响了PHEV的复制过程。

### Tg的抗病毒机制与代谢重编程

研究进一步揭示了Tg的抗病毒机制，即通过调控宿主细胞的代谢重编程，影响病毒复制所需的关键代谢过程。研究人员通过添加多种代谢抑制剂，发现Tg主要抑制了糖酵解和OXPHOS，而对其他代谢通路的影响较小。这一发现表明，病毒复制依赖于宿主细胞的特定代谢途径，而Tg通过干扰这些途径，从而达到抗病毒的效果。此外，研究还发现，Tg处理的细胞在葡萄糖摄取能力上显著下降，而外源性葡萄糖的补充能够逆转这种抑制效果，进一步支持了Tg通过调控葡萄糖代谢来抑制病毒复制的假说。

### Tg的体内抗病毒效果

在体内实验中，研究人员使用了BALB/c小鼠模型，通过鼻腔接种PHEV，评估Tg的抗病毒效果。结果显示，Tg的口服给药显著减轻了PHEV引起的临床症状，包括体重下降和神经症状，并且降低了脑组织中的病毒载量。然而，Tg未能完全阻止病毒的致死性感染，这可能与血脑屏障（BBB）的存在有关，Tg可能无法有效进入中枢神经系统。因此，研究者提出，通过脂质体包裹等方式改善Tg的体内递送，可能是提高其抗病毒效果的有效策略。

### Tg的潜在应用与挑战

尽管Tg在体外和体内实验中均表现出良好的抗病毒效果，但其对宿主细胞的毒性问题仍需进一步研究。Tg通过抑制SERCA泵导致ER钙离子耗竭，这一过程可能引发细胞凋亡。因此，在开发基于Tg的抗病毒药物时，需要考虑如何在有效抑制病毒的同时，减少对宿主细胞的不良影响。一种可能的解决方案是利用前药策略，设计一种仅在感染细胞中激活的Tg衍生物，从而降低对正常细胞的毒性。

### 研究的结论与意义

综上所述，本研究发现Tg能够通过调控宿主细胞的能量代谢，有效抑制PHEV及其他猪源性冠状病毒的复制。这一发现不仅为抗病毒药物的开发提供了新的思路，也揭示了宿主代谢在病毒感染中的重要性。未来的研究可以进一步探索Tg在其他冠状病毒中的抗病毒效果，并优化其给药方式以提高疗效和安全性。此外，研究还强调了宿主代谢调控作为抗病毒策略的潜力，为开发针对冠状病毒的新型治疗手段提供了理论依据。