《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Glutamate metabolism reprogramming is involved in the inhibitory effect of ellagic acid on rotavirus replication
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轮状病毒（Rotavirus，RV）是一种重要的人畜共患病原体，可引起婴幼儿和幼龄动物急性腹泻。目前的防控策略存在诸多局限性，因此迫切需要开发新型天然活性物质以抗RV。本研究旨在探讨鞣花酸（ellagic acid，EA）预防RV感染的机制，并确定其是否通过调
轮状病毒（Rotavirus，RV）是一种重要的人畜共患病原体，可引起婴幼儿和幼龄动物急性腹泻。目前的防控策略存在诸多局限性，因此迫切需要开发新型天然活性物质以抗RV。本研究旨在探讨鞣花酸（ellagic acid，EA）预防RV感染的机制，并确定其是否通过调节谷氨酰胺-谷氨酸代谢轴发挥作用。方法：建立RV感染的Balb/c小鼠和IEC-6细胞模型，采用非靶向代谢组学、蛋白质免疫印迹（Western blot，WB）、实时荧光定量PCR等技术进行机制研究。结果：非靶向代谢组学结果显示，RV感染可破坏宿主L-谷氨酸代谢，且在鞣花酸干预后血清L-谷氨酸水平进一步降低（P<0.05）。WB结果表明，EA可显著抑制小鼠空肠组织中谷氨酰胺酶1（glutaminase 1，GLS1）的蛋白表达（P<0.001）。使用广谱谷氨酰胺拮抗剂DON进行的通路拯救试验显示，DON可逆转鞣花酸对RV复制的抑制作用，提示谷氨酰胺-谷氨酸代谢参与鞣花酸的抗病毒作用（P<0.05）。讨论：RV通过上调GLS1表达促进谷氨酰胺分解代谢，从而增加L-谷氨酸的产生，L-谷氨酸是支持病毒复制的重要代谢底物。鞣花酸下调GLS1表达，有效干扰代谢过程，剥夺病毒高效增殖所必需的营养输入；同时发挥抗炎和抗氧化活性，减轻RV诱导的肠道损伤。本研究阐明了鞣花酸抗RV的新的代谢调控机制，为天然生物活性化合物在RV防控及靶向抗病毒治疗药物研发中的应用提供了实验基础与理论支持。
轮状病毒（Rotavirus，RV）是引起婴幼儿和多种幼龄动物急性腹泻的重要病原，每年导致大量住院和死亡，并具有人畜共患传播风险。现有疫苗在保护效力、应用场景及完全阻断感染方面仍存在局限，因此开发新型天然抗病毒活性物质具有紧迫性。石榴皮中的活性成分鞣花酸（ellagic acid，EA）具有抗炎、抗氧化、抗病毒等多种药理作用，前期研究已证实其能缓解RV感染引起的肠道损伤，但其深入的代谢分子机制尚未阐明。本研究基于宿主代谢重编程视角，探索EA抗RV的新机制，旨在为靶向代谢的抗病毒干预提供理论依据。
研究人员建立RV感染的Balb/c乳鼠模型和IEC-6细胞模型，采用非靶向代谢组学筛选血清差异代谢物，结合蛋白质免疫印迹（Western blot，WB）检测谷氨酰胺酶1（glutaminase 1，GLS1）蛋白表达，利用广谱谷氨酰胺拮抗剂DON进行代谢通路拯救实验，并通过实时荧光定量PCR检测RV VP6基因拷贝数评估病毒载量。研究发现：RV感染显著扰乱宿主谷氨酰胺-谷氨酸代谢，导致血清L-谷氨酸水平下降；EA干预后L-谷氨酸进一步降低，同时抑制RV诱导的GLS1蛋白上调；DON可逆转EA的抗RV作用，表明谷氨酰胺-谷氨酸代谢轴参与EA的抗病毒效应。该研究揭示了EA通过下调GLS1、干扰病毒劫持的代谢网络而抑制RV复制的新机制，为开发代谢靶向型抗RV药物提供了实验依据。
主要技术方法包括：①非靶向代谢组学：采用超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱（UHPLC-Q-TOF/MS），HILIC色谱柱，电喷雾电离正负离子模式，对小鼠血清进行差异代谢物筛查，结合主成分分析（PCA）和KEGG通路富集分析；②蛋白质免疫印迹（WB）：检测空肠组织中GLS1蛋白表达，以β-Actin为内参；③绝对定量RT-qPCR：以标准曲线法测定RV VP6基因拷贝数，反映病毒复制水平；④药理拯救实验：使用谷氨酰胺拮抗剂DON阻断谷氨酰胺代谢，观察EA抗RV活性的变化。样本来源：4日龄Balb/c乳鼠购自SPF Biotechnology（北京），IEC-6细胞系购自iCell（中国）。
研究结果如下：
（1）血清差异代谢物筛选。火山图分析显示，与对照组相比，病毒组小鼠血清中存在显著上调（FC>2，P<0.05）和显著下调（FC<0.5，P<0.05）的代谢物；病毒组与EA组比较同样鉴定出大量丰度显著改变的代谢物。PCA分析显示对照组、病毒组和EA组样本呈现清晰的聚类分离，表明RV感染和EA干预均能显著影响小鼠血清代谢谱特征。
（2）差异代谢物聚类分析。与对照组相比，病毒组小鼠血清中鸟嘌呤、胸腺嘧啶、Tiglylcarnitine、肾上腺酸、Zoledronate等代谢物含量显著升高，而Biochanin A 7-sulfate、L-谷氨酸等含量显著降低。EA干预后，上述差异代谢物的变化趋势发生显著逆转，提示EA可能通过调节RV感染诱导的炎症相关代谢物表达，改善机体的炎症反应和代谢紊乱。
（3）KEGG通路分析。对照组与病毒组间差异代谢物显著富集于ABC转运体、胆汁分泌、色氨酸代谢、嘧啶代谢、蛋白质消化吸收等通路（P<0.05）；病毒组与EA组间差异代谢物显著富集于ABC转运体、蛋白质消化吸收、癌症中心碳代谢等通路（P<0.05）。表明RV和EA可能通过调节ABC转运体等代谢通路，改变相应代谢产物含量，从而影响疾病进展。
（4）DON逆转EA的抗RV活性。WB检测显示，RV感染可显著诱导空肠组织中GLS1蛋白表达（P<0.001），EA干预后GLS1表达显著降低（P<0.001）。在IEC-6细胞中，EA处理24小时和48小时后均显著降低RV病毒载量（P<0.05）；但EA联合DON处理可逆转EA的抗RV作用，病毒载量回升，细胞病变效应加重。DON单独处理时病毒复制最为显著，提示谷氨酰胺-谷氨酸代谢在EA抗病毒机制中发挥关键作用。
讨论部分指出，RV通过上调GLS1表达加速谷氨酰胺分解，产生大量L-谷氨酸，后者进入三羧酸循环为病毒复制提供能量和生物合成前体。EA通过下调GLS1蛋白表达，干扰这一被病毒劫持的代谢轴，减少病毒复制所需的代谢底物，同时其抗炎抗氧化活性可减轻RV引起的肠道损伤。研究人员强调，由于DON是多种谷氨酰胺依赖酶的广谱抑制剂，因此不能将EA的代谢效应唯一归因于GLS1抑制，但实验数据支持谷氨酰胺-谷氨酸代谢参与EA抗RV作用。
研究结论可翻译为：总之，非靶向代谢组学数据表明，轮状病毒感染扰乱了小鼠体内的谷氨酰胺-谷氨酸代谢稳态。鞣花酸给药可逆转RV诱导的GLS1蛋白上调。使用广谱谷氨酰胺拮抗剂DON在IEC-6细胞中进行的药理学扰动实验提示，谷氨酰胺-谷氨酸代谢有助于鞣花酸发挥抗轮状病毒作用。由于DON作用于多种谷氨酰胺依赖酶，这些结果不能将代谢效应唯一归因于GLS1，尽管观察到鞣花酸降低了GLS1蛋白水平。通过抑制GLS1，鞣花酸可能干扰病毒劫持的谷氨酰胺分解代谢，减少轮状病毒增殖所需的代谢底物。本研究从代谢重编程角度阐释了EA抗RV的新机制，为设计和开发靶向宿主代谢的天然抗轮状病毒药物提供了理论依据和实验基础。
