Хотя ежегодные прививки от гриппа основаны на прогнозах Центров по контролю за заболеваниями США (CDC) относительно вирусов, которые будут иметь самое широкое распространение каждый сезон гриппа, новый подход нацелен на одну метаболическую потребность всех вирусов гриппа: глюкозу.По словам Эми Адамсон, доктора философии, и Хиниссана Паскалина Кохио из Университета Северной Каролины в Гринсборо, уменьшение поступления глюкозы в вирусы ослабляет способность микробов инфицировать клетки-хозяева.Лихорадка, боль и другие страдания, вызванные вирусной инфекцией гриппа, ежегодно поражают от 5 до 20 процентов населения США. Хотя грипп обычно не опасен для жизни большинства своих жертв, пандемия испанского гриппа 1918 года продемонстрировала, что вирусы гриппа могут превращаться в смертельные агенты, которые распространяются по всему миру.
Поскольку вирусы гриппа постоянно меняются из-за мутаций и генетических обменов, CDC ежегодно меняет формулировку вакцины против гриппа.Тем не менее, чтобы инфицировать клетки, вирус гриппа зависит от действий собственных белков клетки, и поэтому другой стратегией замедления вирусной инфекции могло бы быть удовлетворение основных потребностей вирусов, например их зависимости от клеточной глюкозы. Доктор Адамсон и Кохио показали, что инфекцию гриппа A можно контролировать в лабораторных культурах клеток млекопитающих путем изменения метаболизма глюкозы.
Когда вирус гриппа первоначально заражает клетку, и вирус находится в эндоцитарной везикуле, вирусные белки HA и M2 используют кислую среду внутри везикулы для слияния липидной оболочки вируса с липидной оболочкой везикулы, а затем высвобождают вирусный геном. в цитозоль. Кислый pH, который опосредует этот важный вирусный процесс, устанавливается и поддерживается протонным насосом клетки вакуолярного типа H + ATPase (V-ATPase).
Исследователи обнаружили, что эту зависимость можно использовать для управления успехом инфекции.Доктор Адамсон и Кохио повысили концентрацию глюкозы в лабораторных культурах клеток, что одновременно увеличило уровень инфицирования гриппом. Обработка вирусных клеток химическим веществом, подавляющим метаболизм глюкозы, значительно снизила репликацию вируса в лабораторных культурах.
Исследователи также продемонстрировали, что инфекцию можно восстановить до высокого уровня, просто добавив АТФ, основной источник энергии для клеточных реакций, минуя потребность в глюкозе.Присмотревшись, они обнаружили, что более высокие уровни глюкозы способствуют сборке протонного насоса V-АТФазы, который способствует высвобождению генома гриппа A в цитоплазму, внутреннюю водянистую среду клетки.
Когда д-р Адамсон и Кохио добавили ингибитор глюкозы в культуры клеток, сборка молекулярного насоса была подавлена. Они пришли к выводу, что вирусная инфекция тесно связана со сборкой насоса V-АТФазы, и эту зависимость можно использовать для управления успехом инфекции.В частности, они смогли подавить вирусную инфекцию клеток за счет демонтажа V-АТФазы за счет снижения уровня глюкозы.
Кроме того, они подавляли инфекцию, обрабатывая клетки химическими ингибиторами гликолиза, начального пути катаболизма глюкозы. И наоборот, вирусная инфекция клеток гриппа может быть увеличена, если дать клеткам больше глюкозы, чем обычно, сообщают исследователи в журнале Virology.
Легкость, с которой исследователи смогли снизить вирусную инфекцию, контролируя уровень глюкозы и, таким образом, активность V-АТФазы, предложила новую стратегию сдерживания вирусной инфекции гриппа.«Взятые вместе, мы предполагаем, что изменение метаболизма глюкозы может быть потенциально новым подходом к подавлению вирусной инфекции гриппа», — сказали д-р Адамсон и Кохио.