综述:正黄病毒属感染的代谢特征:揭示致病机制与治疗靶点

【字体: 时间:2025年07月25日 来源:Virology Journal 4

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  这篇综述系统总结了登革热病毒(DENV)、寨卡病毒(ZIKV)和日本脑炎病毒(JEV)等正黄病毒属(Orthoflavivirus)感染的代谢特征,揭示了病毒通过重编程脂质代谢(如PC、LPC、CER等)、干扰能量代谢(糖酵解、TCA循环)和诱导宿主炎症反应(AA、DHA等)促进自身复制的分子机制,为开发抗病毒治疗策略提供了新思路。

  

引言

蚊媒传播的正黄病毒属病毒如登革热病毒(DENV)、寨卡病毒(ZIKV)和日本脑炎病毒(JEV)已成为全球公共卫生问题。这些病毒具有相似的病毒结构:二十面体蛋白衣壳(由C蛋白构成)和脂质包膜(含M和E蛋白),其11kb的单股正链RNA基因组编码3个结构蛋白和7个非结构蛋白(NS1-NS5)。病毒通过网格蛋白依赖的内吞作用进入细胞,在低pH环境下完成膜融合,随后利用内质网(ER)膜形成的复制复合体(RC)进行复制。

蚊虫宿主中的代谢特征

在DENV和ZIKV感染的蚊虫细胞中,磷脂代谢发生显著改变。C6/36细胞感染后出现磷脂酰胆碱(PC)、磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰丝氨酸(PS)和鞘磷脂(SM)的上调。其中不饱和PC的增加能增强膜流动性,促进病毒膜融合和复制复合体形成。值得注意的是,溶血磷脂酰胆碱(LPC)通过增加膜通透性促进病毒组分交换,而PS外翻则可能介导"凋亡模拟"机制帮助病毒入侵。

寨卡病毒感染的埃及伊蚊中还观察到能量代谢重编程现象:葡萄糖和5-羟色胺(5-HT)水平下降,而糖酵解中间体3-磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸升高。同时,炎症相关代谢物如花生四烯酸(AA)及其衍生物前列腺素H2、白三烯D4显著增加,而具有抗炎作用的肌苷水平也同步上升,这种矛盾变化可能反映了宿主抗病毒反应与病毒免疫逃逸的博弈。

哺乳动物宿主中的代谢紊乱

与蚊虫宿主的非杀细胞感染不同,正黄病毒感染在人类/小鼠模型中引发显著病理变化。登革热患者血清代谢组显示,疾病进展期LPC水平升高与重症登革热(DHF/DSS)发生密切相关。在ZIKV感染的人胎盘细胞中,PC、PE、PS和磷脂酰肌醇(PI)的增加可能通过改变膜特性促进病毒母婴传播。特别值得注意的是,神经细胞感染JEV后,神经酰胺(CER)向病毒复制膜转移并转化为SM的过程对病毒复制至关重要。

能量代谢方面,所有三种病毒感染均表现出"瓦氏效应"样特征:糖酵解加速伴随三羧酸循环(TCA)抑制。JEV感染的Neuro2a细胞中乳酸积累而苹果酸减少,ZIKV感染的小鼠脑组织内NAD+、延胡索酸等线粒体代谢物显著下降。这种代谢重编程不仅满足病毒生物合成需求,还可能导致神经元能量耗竭——这可能是ZIKV引发小头畸形的重要机制。

炎症反应调控呈现复杂特征:登革热患者急性期同时出现促炎介质AA和抗炎物质二十二碳六烯酸(DHA)的升高,而重症患者DHA水平反而下降,提示抗炎功能受损。5-HT的持续降低则与血小板功能障碍相关,可能是登革出血热的诱因之一。

讨论与展望

正黄病毒通过系统性的代谢网络重组促进自身复制:脂质代谢改变提供膜结构和复制场所,能量代谢重定向满足生物合成需求,炎症反应调控则影响疾病转归。特别值得注意的是,LPC在蚊虫和人类宿主中相似的调控模式却导致截然不同的感染结局,这突显了宿主特异性代谢适应的重要性。

基于这些发现:①靶向Warburg效应的药物如2-脱氧-D-葡萄糖(2-DG)联合NAD+前体可能成为新型抗病毒策略;②LPC、DHA等代谢物可作为疾病进展的生物标志物;③利用内共生菌沃尔巴克氏体(Wolbachia)的代谢竞争进行生物防治也展现出应用前景。未来需要加强JEV在蚊虫模型中的代谢研究,以完善对正黄病毒属代谢调控的全面认知。

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