在新型冠状病毒大流行中死亡的许多人似乎更多地是受到自身免疫系统的伤害，而不是病毒本身的伤害。感染会引发细胞因子风暴——细胞信号蛋白的激增，从而引发炎症——袭击肺部，攻击组织，并可能导致器官衰竭和死亡。但这种现象并非 COVID-19 独有；它有时也会发生在严重流感中。现在，一项研究揭示了一种有助于协调这种失控炎症的代谢机制。
科学家们早就知道病毒感染会影响人类细胞代谢，即为细胞所做的一切提供能量所需的生化反应系统。在这篇新论文中，研究人员表明，在活的小鼠和人体细胞中，感染甲型流感病毒（通常引起季节性流感的两种类型之一）会引发一系列细胞事件或途径，从而促进葡萄糖的代谢。反过来，这种作用会触发大量细胞因子的产生。根据上周发表在 科学进展 上的研究，阻断葡萄糖途径中涉及的关键酶可能是预防致命细胞因子风暴的一种方法。
尽管这项研究并未关注新型冠状病毒，但该团队表示，同样的机制很可能在其引起的疾病（COVID-19）中发挥作用。这种联系可以解释为什么糖尿病患者死于该病毒的风险更高。
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圣犹大儿童研究医院的免疫学家保罗·托马斯解释说，当病毒感染细胞时，它会窃取资源来复制自身。他没有参与这项新研究。受感染的细胞必须加强其代谢以补充这些资源，而健康细胞也必须这样做才能产生有效的免疫反应，他说。
先前的研究表明，流感感染会增加葡萄糖的代谢，葡萄糖是一种为大多数细胞活动提供燃料的糖分子。在之前的工作中，新论文的作者已经确定了一条途径，其中涉及一种名为干扰素调节因子 5 (IRF5) 的信号蛋白，流感感染会导致细胞因子风暴。
在其最新的研究中，该团队在详细的分子水平上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。在这种感染期间，血液中高水平的葡萄糖会导致一种称为 O-连接 β-N-乙酰氨基葡萄糖转移酶 (OGT) 的酶结合并化学修饰 IRF5，这一过程称为糖基化。这一步实现了另一种称为泛素化的化学修饰，从而导致细胞因子炎症反应。
研究人员用甲型流感感染小鼠，然后施用氨基葡萄糖，一种启动该葡萄糖代谢途径的糖。他们表明这样做会增加细胞因子的产生。接下来，他们对缺乏能够产生 OGT 的基因的小鼠进行了基因工程改造。这些小鼠在暴露于氨基葡萄糖时并未产生过度的细胞因子反应。
最后，科学家分析了 2018 年至 2019 年间在中国武汉收集的流感患者和健康个体的血液。他们发现，流感感染者的血液比健康患者的血液具有更高的葡萄糖水平——以及相应更高的免疫系统信号分子水平。这一结果进一步支持了葡萄糖代谢在流感感染中发挥作用的观点。
研究结果表明，干扰这条途径可能是预防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，这种干预需要谨慎进行，以避免完全关闭身体抵抗病毒的能力。
该研究的合著者、德国埃森大学医院病毒学研究所的教授陆孟吉说：“使用化学抑制剂干扰葡萄糖代谢并调节细胞因子的产生可能是相关的。” “但需要说明的是，能量代谢对于我们的免疫细胞 [对抗] 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——同时抑制病毒并减少过度免疫反应。”
陆教授说，在 COVID-19 中也观察到了类似的细胞因子失控产生过程。但他补充说，目前还没有针对引起该疾病的 SARS-CoV-2 病毒的特定药物，因此“单独干扰能量代谢可能会导致我们的免疫防御崩溃，并且不会带来任何好处。”
其他研究人员赞扬了这项研究。“这篇论文很好地提出了并验证了一种代谢变化如何向前反馈到炎症反应的机制，”托马斯说。先前的研究更广泛地表明葡萄糖代谢在对流感感染的反应中起作用。但他补充说，这项研究详细说明了分子水平上发生的事情以及干扰这一过程如何防止不受控制的炎症。
俄亥俄州立大学现任免疫学助理教授温海涛及其同事在2018 年的一项研究中使用不同的 RNA 病毒对同一代谢途径进行了研究，研究结果证实了他们的发现。另一组在 2019 年进行的一项研究也得出了类似的结论。所有三项研究都表明，启动宿主对病毒感染的应激反应需要该途径中涉及的 OGT 酶。温海涛没有参与这项新论文的研究，他说：“这种应激反应的初始点是建立一种抗病原体的免疫反应，并试图对抗病毒。” “但如果炎症反应持续下去，就会造成附带损害。”
鉴于葡萄糖在该途径中的作用，一个人的饮食会对他们对病毒感染的反应产生影响吗？温海涛说：“这是一个很好的问题。” “目前，我认为现在就[关于]特殊饮食是否可以对抗病毒感染做出判断还为时过早。” 科学家们所知道的是，患有 2 型糖尿病的人更容易感染严重流感。但这种风险并不是因为他们血液中的葡萄糖水平较高。温海涛说，真正的原因是他们无法有效地利用葡萄糖——因此无法启动适当的抗病毒反应。
最终，我们希望通过干扰这种葡萄糖代谢途径，我们或许能够避免在严重流感或 COVID-19 病例中出现的致命细胞因子风暴。但陆的团队尚未在人群中进行研究。他说：“目前，我们没有患者数据表明干扰能量代谢的效果。” “现在就潜在的临床应用得出结论还为时过早。”