轮状病毒（RV）是引起人和幼龄动物发生严重腹泻的重要人畜共患病原之一，严重危害人类健康和畜牧业发展。近年来猪轮状病毒（PoRV）的阳性检出率不断攀升，且流行的基因型更加复杂，进一步加剧了当前猪病的防控难度。现有疫苗对流行毒株防控效果并不理想，且尚无防控该病的特效药物。脂质代谢在病毒复制过程中发挥着重要作用，深入研究脂质代谢与PoRV复制之间相互关系并挖掘影响PoRV复制的关键脂质，对解析PoRV感染致病机制和开发靶向脂质代谢广谱抗病毒药物具有十分重要的意义。

近日，兽医所李彬研究员团队在脂质代谢调控轮状病毒复制方面取得重要进展，相关研究以题为“Lipidomics reveals the significance and mechanism of the cellular ceramide metabolism for rotavirus replication”在线发表于病毒学领域国际权威期刊《Journal of Virology》（病毒学一区，Top期刊）上，该研究系统解析了PoRV感染肠道靶细胞（IPEC-J2细胞系）的脂质代谢谱，并发现PoRV感染显著上调细胞中神经酰胺含量，揭示了神经酰胺通过诱导细胞凋亡抑制RV复制的新机制。

研究人员首先利用非靶向脂质组学技术绘制了PoRV感染IPEC-J2细胞的脂质代谢谱，发现PoRV感染能显著改变小肠上皮细胞内包括鞘脂、磷脂、甘油酯在内多种脂质的含量，筛选鉴定出神经酰胺（Ceramide）是PoRV感染后上调最明显的一类脂质，且上调的神经酰胺均为长链神经酰胺。随后，研究人员利用液相色谱串联质谱（LC-MS）技术分析了PoRV感染后细胞内常见三种长链神经酰胺（C16, C18, C24）的含量变化，证实PoRV感染显著上调细胞内三种长链神经酰胺含量，提示神经酰胺可能参与调控PoRV增殖。

随后，研究人员通过添加外源性长链神经酰胺然后感染PoRV，发现长链神经酰胺能显著抑制PoRV增殖；且对不同基因型PoRV、猴轮状病毒及牛轮状病毒均具有不同程度的抗病毒作用，初步表明其具有广谱抗病毒活性。进一步研究发现，长链神经酰胺在RV的复制阶段发挥抗病毒作用。

神经酰胺是鞘脂代谢的重要中间产物，其合成代谢主要包括三条途径：从头合成、补救合成及鞘磷脂酶途径。另外，短链神经酰胺（如C6）可作为原料合成长链神经酰胺。研究人员利用神经酰胺合成途径抑制剂处理细胞，发现抑制内源性长链神经酰胺合成能明显促进RV增殖；反之，通过添加外源短链神经酰胺能明显上调内源性长链神经酰胺含量，进而抑制不同种属或基因型RV复制，表明神经酰胺对RV具有广谱抗病毒活性。进一步，研究人员分析了神经酰胺抑制RV复制的机制，发现在神经酰胺处理的细胞中同时添加细胞凋亡抑制剂（Z-VAD-FMK）能基本抵消短链神经酰胺诱导的细胞凋亡，与此同时，短链神经酰胺的抗RV作用也基本丧失；在长链神经酰胺中也发现类似现象，以上研究结果表明神经酰胺通过诱导细胞凋亡抑制RV复制。综上，本研究系统绘制了PoRV感染IPEC-J2细胞的脂质代谢谱，首次发现了神经酰胺在抑制RV复制过程中关键作用及其机制，为开发靶向脂质代谢的抗病毒疗法提供理论依据。

兽医所动物腹泻病防控创新团队博士后陶然为论文第一作者，团队首席李彬研究员为论文通讯作者。该研究得到了“十四五”国家重点研发计划、国家自然科学基金、江苏省卓越博士后计划资助项目及江苏省自主创新基金等项目资助。感谢我院中心实验室孙金金老师在LC-MS检测分析脂质含量方面给予的重要支持。

文章链接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/jvi.00064-24