禽流感病毒哺乳动物传播的炎症反应、转录组学与细胞命运机制研究

这篇研究通过雪貂模型揭示了禽流感病毒（AIV）在哺乳动物上呼吸道传播的关键宿主反应机制。研究发现干扰素α/γ信号通路（IFN-α/γ）、IL-6 JAK-STAT通路和氧化磷酸化（OXPHOS）的调控差异与病毒空气传播能力（AT）显著相关，单细胞转录组分析进一步鉴定了NF-κB、细胞凋亡和CMPK2/SP100/CXCL10等标志性分子在病毒传播中的决定性作用。

　　

引言

禽流感病毒（AIV）在野生水鸟中的持续流行构成跨物种传播风险。研究利用德尔马湾迁徙水禽分离的H1N1亚型AIV（DE300、DE256等），通过雪貂模型发现部分毒株具备空气传播（AT）能力。上呼吸道（尤其是嗅神经上皮）成为病毒传播的关键解剖位点，但其宿主响应机制尚未明确。

材料与方法

实验采用3月龄雪貂，鼻腔接种10⁶ PFU病毒。通过bulk RNA-seq和单细胞转录组（10× Genomics平台）分析鼻甲组织，结合组织病理学（IHC/ISH）验证。病毒多样性通过Shannon熵评估，重点关注NS1蛋白S213P突变（DE300 vs DE213）的影响。

结果

宿主响应特征

• 通路调控：AT病毒（DE300/DE256）显著上调干扰素α/γ和IL-6 JAK-STAT通路，同时抑制氧化磷酸化（OXPHOS）。单细胞数据揭示NF-κB、细胞应激（GADD45β）和凋亡通路差异激活。

• 细胞命运：AT病毒引发嗅上皮焦亡/坏死性凋亡，产生含病毒抗原的胞质碎片和血清渗出物；非AT病毒（DE558/DE213）则以凋亡为主，渗出物更致密。

• 标志分子：ISH证实CMPK2、SP100（核内抗病毒蛋白）和CXCL10（趋化因子）在AT病毒感染的嗅上皮中广泛表达，而BPIFA1等分子无差异。

单细胞层面发现

• IAV感染簇：分泌型上皮细胞（SCGB1A1⁺）和成熟嗅觉神经元（GNG13⁺）是主要靶细胞。DE300感染更倾向激活TNF-α/NF-κB通路，而DE213引发更强的单核/巨噬细胞（MERTK⁺）浸润。

• 免疫细胞异质性：CPB2/KYAT3/FLU⁺巨噬细胞群在AT病毒中比例更高，可能通过吞噬感染细胞碎片参与传播。

病理学关联

AT病毒导致嗅上皮大面积剥脱，伴随大量病毒抗原阳性碎片；非AT病毒则保留完整上皮结构。这种差异提示细胞死亡方式可能决定病毒颗粒的释放特性。

讨论

研究首次系统阐释AIV空气传播的宿主决定因素：

1. NS1的核心作用：S213P突变通过减弱干扰素拮抗能力，改变宿主炎症应答格局；

2. 传播物质基础：AT病毒产生的富含病毒抗原的胞质碎片可能是气溶胶的重要来源；

3. 跨物种启示：CMPK2/SP100等分子或成为评估AIV人畜共患潜力的生物标志物。

展望

未来需解析病毒-宿主互作的具体分子机制，并探索呼吸道颗粒物组成与传播效率的关系。该研究为禽流感大流行预警提供了新型理论框架。