從甲型H1N1到H7N9，高致病性的甲型流感曾多次引起全球范圍內(nèi)的流行。因其能夠直接由禽類感染人，它們被稱為“禽流感”。每年冬春，禽流感都是我國(guó)乃至世界各地的重點(diǎn)防控對(duì)象?？茖W(xué)家早就發(fā)現(xiàn)，被流感病毒感染之后患者更容易患上并發(fā)繼發(fā)細(xì)菌性肺炎，這種共感染被認(rèn)為是流感大流行時(shí)死亡率增高的重要原因。只是，一直以來人們并不清楚這現(xiàn)象背后的具體原因。中國(guó)科學(xué)院微生物所病原微生物和免疫學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員王北難團(tuán)隊(duì)最近的一項(xiàng)研究揭開了這個(gè)謎底。

研究過程

近年來已有研究表明，A型流感病毒（IAV，即甲型流感病毒）的表面分子神經(jīng)氨酸酶（NA）能夠增強(qiáng)細(xì)菌對(duì)細(xì)胞的黏附，然而其中的分子機(jī)制不清楚。王北難在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者專訪時(shí)介紹說：“我們的研究發(fā)現(xiàn)和證明，流感病毒的神經(jīng)氨酸酶（NA）通過激活一種叫作TGF-β的人體細(xì)胞因子，會(huì)導(dǎo)致宿主細(xì)胞表面的黏附分子（如纖連蛋白和整合素）表達(dá)增高，這導(dǎo)致黏附于肺中的細(xì)菌增加。”王北難首先率領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在人肺的上皮細(xì)胞系上做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。在細(xì)胞系上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不出王北難所料：第一，細(xì)胞系被病毒感染以后，細(xì)胞內(nèi)TGF-β就被“激活”了；第二，病毒感染后，細(xì)胞表面的黏附分子（受體）增加了。通過與中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)疾病預(yù)防控制中心副主任高福的合作，用重組表達(dá)的流感病毒NA也重復(fù)出了相同的現(xiàn)象，說明此現(xiàn)象是由病毒的NA所致?！斑@兩個(gè)獨(dú)立的現(xiàn)象，存在怎樣的聯(lián)系？”帶著這個(gè)問題，王北難團(tuán)隊(duì)重新設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)，他們?cè)诩?xì)胞被病毒感染的時(shí)候同時(shí)加入抑制TGF-β活性的抑制劑，結(jié)果發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面受體表達(dá)增加的現(xiàn)象“不見了”做完了細(xì)胞系上的實(shí)驗(yàn)，還需要通過活體動(dòng)物這一整體模型對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。王北難團(tuán)隊(duì)開始用小鼠做體內(nèi)實(shí)驗(yàn)。他們對(duì)一組小鼠進(jìn)行病毒感染，然后給它們接種細(xì)菌。結(jié)果發(fā)現(xiàn)感染病毒組的小鼠肺內(nèi)細(xì)菌數(shù)顯著高于對(duì)照組小鼠（無(wú)病毒感染，只接種細(xì)菌）并且其肺內(nèi)細(xì)胞表面黏附受體表達(dá)也顯著增加。接著，王北難與中科院動(dòng)物所移植生物學(xué)研究組組長(zhǎng)趙勇合作，在轉(zhuǎn)基因小鼠身上做“阻斷實(shí)驗(yàn)”――該小鼠體內(nèi)細(xì)胞可表達(dá)TGF-β，但由于TGF-β發(fā)揮作用所需的信號(hào)通路被切斷，故TGF-β在該鼠體內(nèi)不起作用。他們用該轉(zhuǎn)基因小鼠感染病毒后發(fā)現(xiàn)，該小鼠肺內(nèi)細(xì)菌黏附并沒有增加，細(xì)胞表面黏附受體也不表達(dá)了?！斑@就比較完美了――從細(xì)胞系（體外實(shí)驗(yàn)）到動(dòng)物水平上（體內(nèi)實(shí)驗(yàn)）都證明，流感病毒通過活化細(xì)胞內(nèi)的TGF-β，使細(xì)胞表面的細(xì)菌黏附受體表達(dá)增加，增加了動(dòng)物或其他宿主對(duì)細(xì)菌感染的敏感性，這是我們最后的結(jié)論?！蓖醣彪y對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者說。然而，王北難團(tuán)隊(duì)的研究并沒有結(jié)束。他們又用非病原菌進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)?！胺遣≡槐磉_(dá)黏附因子，即使細(xì)胞表達(dá)再多的黏附受體（分子）也無(wú)濟(jì)于事?！蓖醣彪y告訴記者，他們隨后將病原菌中負(fù)責(zé)黏附的因子轉(zhuǎn)到非病原菌上，使非病原菌具有黏附的功能，再去做病毒感染實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，非病原菌表達(dá)了病原菌的黏附因子后，在病毒感染后，也會(huì)使它在細(xì)胞上的黏附增加?！斑@證明了流感病毒介導(dǎo)的細(xì)菌黏附依賴于細(xì)菌表面的纖連蛋白結(jié)合蛋白，因此表達(dá)此類蛋白的細(xì)菌與流感繼發(fā)細(xì)菌感染密切相關(guān)，如肺炎球菌、金黃色葡萄球菌、A型鏈球球菌和嗜血桿菌，這些細(xì)菌都是在流感并發(fā)細(xì)菌肺炎時(shí)常見的致病菌。”
    “至此就非常清楚地證明了病毒、細(xì)胞、細(xì)菌三者分子之間的關(guān)系，整條線索的脈絡(luò)是，流感病毒表面NA能夠活化機(jī)體細(xì)胞內(nèi)的因子TGF-β，TGF-β的活化會(huì)促進(jìn)細(xì)胞表面黏附分子的表達(dá)，而這正好為細(xì)菌在肺內(nèi)大量‘定居’提供了條件?！蓖醣彪y說，“這就是我們研究的全部?！?/SPAN>

臨床意義重大

“王老師團(tuán)隊(duì)的研究從分子水平上解釋了為什么許多人得了流行感冒后會(huì)變成繼發(fā)性細(xì)菌感染，揭示了流感病毒具體何種分子機(jī)制誘導(dǎo)、加強(qiáng)、促進(jìn)了細(xì)菌感染?！备吒Ｔu(píng)價(jià)說，“它的科學(xué)意義是非常大的。對(duì)于我們未來在阻斷細(xì)菌感染措施上，找到了藥物靶標(biāo)。可以開發(fā)新藥，也可以利用現(xiàn)有的藥物進(jìn)行阻斷?！碑?dāng)前，許多針對(duì)流感的藥物都是抑制NA的活性，比如達(dá)菲等?！按饲叭藗儗?duì)NA的共識(shí)是，這種酶能夠促進(jìn)病毒的復(fù)制，我們的研究就提供了另外一條使用這種藥物的理由，讓這種藥物有了一石二鳥的作用?！蓖醣彪y說。此外，王北難認(rèn)為，現(xiàn)在臨床上對(duì)使用抗生素比較慎重，然而在流感大流行的時(shí)候，考慮到流感病毒對(duì)細(xì)菌性肺炎的促進(jìn)作用，老人和兒童這兩類易感人群或許應(yīng)同時(shí)考慮盡早使用抗生素（殺死細(xì)菌）。“這樣有助于減少因?yàn)榱鞲幸l(fā)的細(xì)菌性肺炎造成的死亡?！?/SPAN>
當(dāng)前流感病毒變異之快讓抗NA藥物研發(fā)面臨著巨大的“抗藥性”壓力。王北難提出，既然認(rèn)清了流感病毒“搭臺(tái)”細(xì)菌“唱戲”的分子機(jī)制，“能不能從細(xì)菌的角度、從宿主的角度來減少并發(fā)繼發(fā)性肺炎的發(fā)病率？”她舉了個(gè)例子：“比如我們找到了細(xì)菌黏附所需的整合素，病人就可以攝入游離的整合素，讓游離的整合素‘中和’細(xì)菌黏附細(xì)胞的能力”。高福告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者，當(dāng)前我們還沒有開始細(xì)菌溶解物的研究，細(xì)菌溶解物與NA抑制劑的聯(lián)合應(yīng)用將為有效控制流感的死亡率帶來前景。此外，未來可以有針對(duì)性地將一些常見病原菌做成滅活苗，用于針對(duì)兒童或老人預(yù)防和治療的菌苗。