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为探讨 ICS 与空气污染对宿主防御及鼻病毒(RV)复制的影响,研究人员用 RV16 感染经 FP(250nM)预处理和 DEP(50μg/cm2)暴露的 BEAS-2B 细胞。发现两者联用使 RV16 RNA 超加性增加 17 倍,DEP 通过 NF-κB 通路诱导 ICAM-1 表达,提示需警惕高污染期使用 ICS。
在现代社会,日益严峻的空气污染问题与呼吸系统疾病的高发态势相互交织,成为威胁公众健康的重要挑战。哮喘和慢性阻塞性肺疾病(COPD)等慢性肺部疾病患者需要依赖吸入皮质类固醇(ICS)来控制炎症、减少急性发作,但 ICS 的免疫抑制副作用却可能增加呼吸道感染风险,而鼻病毒(RV)又是引发病毒性 exacerbations 的最常见病原体。与此同时,空气污染,尤其是细颗粒物(PM?.?)、氮氧化物(NO?)等,不仅会直接损伤呼吸道,还可能与感染风险升高相关。当 ICS 使用与空气污染暴露同时存在时,两者是否会对宿主的抗病毒防御反应和病毒复制产生协同影响,成为亟待解答的科学问题。为了揭示这一复杂的相互作用机制,相关研究人员开展了深入研究,其成果发表在《Environmental Research》上。
研究人员来自国外机构(文中未明确显示具体国内单位信息),他们以人支气管上皮细胞(BEAS-2B 细胞)为模型,采用鼻病毒 RV16 作为感染源,探讨了 ICS 中的氟替卡松丙酸酯(FP)与柴油尾气颗粒(DEP,作为空气污染的代表性物质)共同作用对病毒复制的影响,以及相关的炎症和抗病毒防御机制,同时评估了 NF-κB 通路在调控 RV16 entry 受体 ICAM-1 表达中的作用。
研究主要采用了以下关键技术方法:一是细胞培养与病毒感染技术,将 BEAS-2B 细胞在特定条件下培养,并以 RV16(10?.? TCID50/mL)进行感染;二是药物预处理和污染物暴露方法,用 FP(250 nM)对细胞进行预处理,并使其暴露于 DEP SRM2975(50 μg/cm2);三是分子生物学检测技术,用于测定 RV16 病毒 RNA 水平以及相关基因和蛋白的表达,如通过检测 ICAM-1、NF-κB 通路相关分子、干扰素(IFN)刺激基因(ISG)等的表达来分析机制。
RV 复制被皮质类固醇 FP 增加
在探究皮质类固醇与颗粒物相互作用之前,研究人员先评估了 FP 对炎症和抗病毒介质以及 RV16 在 BEAS-2B 细胞中复制的影响。结果显示,如先前研究所示,用 FP(250 nM)处理细胞后,细胞内 RV16 病毒 RNA 显著增加 2.15 倍。
空气污染与 ICS 联用对 RV16 复制的超加性作用
实验结果表明,DEP 暴露使感染后 24 小时的 RV16 病毒 RNA 较未处理细胞显著增加 12 倍,而 FP 单独处理诱导了 2 倍的升高。当 FP 和 DEP 联合作用时,RV16 RNA 出现了显著的超加性增加,达到 17 倍。这表明两者的共同暴露对病毒复制的促进作用远大于单独作用之和。
DEP 通过 NF-κB 通路诱导 ICAM-1 表达
研究发现,DEP 能够通过经典的 NF-κB 通路诱导 RV16 entry 受体 ICAM-1 的表达。进一步实验显示,抑制该通路可导致 RV16 病毒表达减弱,说明 NF-κB 通路在 DEP 促进病毒感染过程中起着关键作用。
对先天抗病毒免疫反应的抑制
研究还表明,FP 和 DEP 的联合暴露会抑制先天抗病毒免疫反应。例如,可能影响 toll 样受体(TLR)对病毒成分的识别,进而减少 Ⅰ 型和 Ⅲ 型干扰素(IFNs)的表达和释放,以及 IFN 刺激基因(ISG)的活性,这些基因在抑制病毒复制和招募免疫效应细胞方面起着重要作用。
综合研究结果可知,支气管上皮细胞同时暴露于 DEP 和 ICS 时,会通过抑制先天抗病毒免疫反应和诱导 RV16 entry 受体 ICAM-1 的表达,从而增加 RV16 的感染性。这一机制揭示了空气污染与 ICS 联用可能显著加剧鼻病毒感染风险,为解释慢性肺部疾病患者在高污染时期更容易出现病毒感染性 exacerbations 提供了重要的理论依据。该研究对于临床实践具有重要的警示意义,提示在空气污染严重的时期,使用皮质类固醇治疗慢性肺部疾病的患者需要格外谨慎,应密切关注感染风险并采取相应的防护措施。同时,研究也为开发针对性的干预措施提供了新方向,例如调控 NF-κB 通路或增强先天抗病毒免疫反应,可能成为降低此类风险的潜在策略。此外,研究中提到的黄酮类化合物槲皮素具有抑制氧化应激、炎症和 RV 复制的作用,虽未在本研究中探讨其在 RV 感染和 PM 暴露中的应用,但其潜在价值值得进一步研究,为未来的治疗提供了新的思路。