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需谨慎!研究称调控血糖代谢有望抑制细胞因子风暴,但这是把“双刃剑”

2020-04-27 15:46 前瞻网   

 

需谨慎!研究称调控血糖代谢有望抑制细胞因子风暴,但这是把“双刃剑”

许多死于新型冠状病毒大流行的人似乎更多地是受到自身免疫系统的伤害,而不是病毒本身。

在新冠病毒致死的案例中,许多都涉及到自身免疫系统的过度反应,引起细胞因子风暴。

细胞因子风暴即细胞信号蛋白的激增,从而引发炎症,进而袭击肺部、组织,并可能导致器官衰竭和死亡。

但这种现象并非COVID-19独有;它有时也发生在严重流感中。

现在,一项新的研究揭示了帮助协调这种失控炎症的代谢机制之一。

需谨慎!研究称调控血糖代谢有望抑制细胞因子风暴,但这是把“双刃剑”

科学家们早就知道,病毒感染会影响人体细胞的新陈代谢,这是一种为细胞提供能量的生化反应系统。

在这篇新论文中,研究人员表明,在活的小鼠和人类细胞中,感染甲型流感病毒(通常导致季节性流感的两种病毒之一)会引发一系列细胞事件,或一条促进葡萄糖代谢的途径。

这种作用反过来又会引发大量细胞因子的产生。

根据上周发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的这项研究,阻断葡萄糖通路中的一种关键酶可能是防止致命的细胞因子风暴的一种方法。

虽然这项研究并没有把重点放在新型冠状病毒上,但研究小组表示,同样的机制也可能在COVID-19引起的疾病中发挥作用。

这种联系可以解释为什么糖尿病患者死于这种病毒的风险更高。

当病毒感染细胞时,它会为了复制自身而窃取资源,田纳西州孟斐斯圣犹大儿童研究医院的免疫学家、没有参与这项新研究的保罗·托马斯(Paul Thomas)解释说。

他说,受感染的细胞必须加快新陈代谢来补充这些资源,健康的细胞也必须这样做,以便产生有效的免疫反应。

先前的研究表明,流感感染会增加葡萄糖的代谢,而葡萄糖是细胞活动的主要燃料。

在之前的工作中,这篇新论文的作者已经发现了一个途径,涉及一种名为干扰素调节因子5 (IRF5)的信号蛋白,在这种蛋白中,流感感染可以导致细胞因子风暴。

在最新的研究中,研究小组在分子水平上详细揭示了流感感染激活的葡萄糖代谢途径如何导致失控的免疫反应。

在这样一个感染中,血液中高水平的葡萄糖引起酶O-linked β-N-acetylglucosamine transferase (OGT)绑定、化学修饰IRF5,通过一种称为糖基化的过程。

这一步骤允许了另一种化学修饰,称为泛素化,导致细胞因子炎症反应。

研究人员用A型流感病毒感染小鼠,然后给予葡萄糖胺,一种启动葡萄糖代谢途径的糖。他们发现这样做会增加细胞因子的产生。

接下来,他们进行了基因工程改造,制造出了缺乏能产生OGT基因的老鼠。当暴露于葡萄糖胺时,这些小鼠没有产生过度的细胞因子反应。

最后,科学家们分析了2018年至2019年期间从中国武汉的流感患者和健康人身上采集的血液。

他们发现,与健康的病人相比,感染流感的病人血液中的葡萄糖含量更高,相应的,免疫系统信号分子的含量也更高。

这一结果进一步支持了葡萄糖代谢在流感感染中起作用的观点。

研究结果表明,干扰这一途径可能是防止流感和其他病毒感染中出现的细胞因子风暴的一种方法。

然而,这样的干预需要谨慎进行,以避免完全切断人体对抗病毒的能力。

“这可能与使用化学抑制剂干扰葡萄糖代谢和调节细胞因子的产生有关,”该研究的合著者、德国埃森大学医院病毒学研究所的Mengji Lu教授说。

“但需要指出的是,能量代谢对我们的免疫细胞抗击病毒至关重要。将抗病毒治疗和代谢抑制剂结合起来可能很重要——同时抑制病毒和减少过度的免疫反应。”

Lu说,在COVID-19中也观察到了类似的细胞因子产生失控的过程。

但是,目前还没有针对导致这种疾病的SARS-CoV-2病毒的特定药物,他补充说,因此,“仅仅干扰能量代谢可能会导致我们的免疫防御系统崩溃,而且不会带来任何好处。”

最终的希望是,通过干扰这种葡萄糖代谢途径,我们可能能够避免致命的细胞因子风暴,这种风暴出现在严重的流感或COVID-19病例中。

但是Lu的团队还没有对人进行研究。

他说:“目前,我们还没有病人的数据显示干扰能量代谢的影响。”

“现在就对其潜在的临床应用做出结论还为时过早。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源:

https://www.scientificamerican.com/article/how-blood-sugar-can-trigger-a-deadly-immune-response-in-the-flu-and-possibly-covid-191/

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责任编辑: 3976DBC

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