中国科学家揭开德尔塔变异株超快传播奥秘

2021-12-23 10:35:00 来源:科技日报

虽然奥密克戎已来,但德尔塔仍是全球范围内占主导地位的毒株。从首次发现到以烈火燎原之势席卷全球,德尔塔只用了几个月。

是什么给了德尔塔超快的传播力?

经过3个多月的“追凶”,中国医学科学院基础医学研究所黄波教授、医学实验动物研究所秦川教授等研究团队最终“查明”了德尔塔究竟是怎样实现超快传播的。

“我们发现,德尔塔变异株能够攻破抗炎型肺泡巨噬细胞的防御机制,通过增加氨基基团的数量,在相对较高的pH环境下,完成刺突蛋白质子化,激活组织蛋白酶。组织蛋白酶通过切割病毒刺突蛋白,导致病毒颗粒的膜和内吞小体的膜在接触部位裂开,使得病毒RNA释放到细胞浆中,进而实现病毒快速传播。”12月21日,黄波告诉记者。

相关研究成果在线发表于国际学术期刊《信号转导与靶向治疗》。

新冠病毒德尔塔变异株因病毒载量高、传播能力强、传播速度快,出现以后迅速在全球肆虐,成为新冠肺炎疫情流行的主要毒株。

“带有T478K、P681R和L452R突变的德尔塔变异株是怎样实现超快传播的,以前我们十分不清楚。我们的研究揭开了德尔塔变异株超快传播的奥秘。”黄波说道。

要想弄明白德尔塔的传播机制,还得从新冠病毒是怎样感染人的说起。

人体肺部的呼吸气道在终末端出现膨胀,形成如气球样的结构,也就是肺泡。肺泡是氧气和二氧化碳交换的场所,其表面有薄薄一层液体,以维持肺泡的伸张,避免其塌陷。人体吸入空气时,不仅将氧气吸至肺泡,同时不可避免地将空气中潜在的细菌和病毒吸入至肺泡。

为了防御这种病原菌的入侵,在肺泡表面的液体层定居着免疫细胞,特别是具有吞噬功能的巨噬细胞,其在液体层定居的免疫细胞中占比达95%以上,医学上称之为肺泡巨噬细胞。这些巨噬细胞可以吞噬吸入空气中所包含的颗粒和微生物,维持肺泡的干净。

因此,一旦新冠病毒进入肺泡,肺泡巨噬细胞会立即将病毒颗粒吞噬,形成细胞膜包裹病毒颗粒的囊泡,即内吞小体,进而与胞浆内的溶酶体融合,从而将吞噬的生物体包括病毒完全降解。

但是,新冠病毒能够利用肺泡巨噬细胞的特定状态,从内吞小体内逃出,反过来利用巨噬细胞进行自我繁殖。

对此,黄波解释道,这是因为内吞小体内依赖低pH值的组织蛋白酶被激活,组织蛋白酶通过切割病毒刺突蛋白,导致病毒颗粒的膜和内吞小体的膜在接触部位裂开,使得病毒RNA释放到细胞浆中。这样,新冠病毒就可以实现快速增殖。

肺泡巨噬细胞会朝促炎和抗炎两个方向极化,促炎型内吞小体pH值偏酸性,能够促进组织蛋白酶激活;而抗炎型内吞小体pH值偏碱性,能够抑制组织蛋白酶激活。

“少部分人群,其肺泡巨噬细胞偏向促炎型,则易被新冠病毒感染,且易发展为重症,但是正常人的肺泡巨噬细胞偏向抗炎型,通常可以抑制组织蛋白酶激活,从而能够较好地抵御新冠病毒的入侵,表现为不发病或轻微感染。”黄波指出。

然而,黄波等人研究发现,德尔塔变异株能够攻破抗炎型肺泡巨噬细胞的防御机制。

“德尔塔变异株主要是其刺突蛋白的多个氨基酸发生了改变,改变的规律都是增加了氨基基团。组织蛋白酶活性与内吞小体内pH值密切相关。”黄波说,低pH值可以激活组织蛋白酶,这个过程的本质是病毒刺突蛋白的氨基更容易得到质子,即氨基质子化。

而德尔塔变异株通过增加氨基基团的数量,在相对较高的pH下,即可完成刺突蛋白质子化,从而能够被组织蛋白酶切割,使得病毒RNA被释放,从而实现快速传播。

黄波表示,这项研究有助于为开发小分子药物提供靶点,作用肺泡巨噬细胞,阻断德尔塔变异株病毒RNA从内吞小体逸出,进而将病毒送入溶酶体完全降解,达到预防和病毒早期感染控制的效果。

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