华中农业大学动物科学技术学院与肖少波教授科研团队揭示猪δ冠状病毒通过劫持丙酮酸机制驱动非瓦博格效应的研究进展

2024-03-30 生活常识 关注公众号
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华中农业大学猪δ冠状病毒(PDCoV)感染引发了一种非典型的瓦博格(Warburg)效应,即利用猪肠道中存在的丙酮酸作为代谢中心,抑制正常糖酵解过程,而非依赖于正常的氧化磷酸化途径产生ATP,从而显著提高能量和代谢产物的生产,造成机体脱水、腹泻和死亡等症状。研究结果首次证实了PDCoV通过非经典的“Warburg”效应引起病毒生物学异常,并强调了全面理解和管理猪肠道病毒风险的重要性。
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华中农业大学猪δ冠状病毒(PDCoV)感染引发“Warburg”效应:揭示新型病毒生物学现象及其重要性
《华中农业大学猪δ冠状病毒(PDCoV)感染引发“Warburg”效应》
随着全球疫情形势持续演变,猪δ冠状病毒(PDCoV)对人类健康威胁日益严重。通过对猪群的感染追踪与研究,我们发现一种全新的病毒感染模式——“Warburg”效应在其中发挥了关键作用,这种效应在非典型情况下提高了动物细胞的能量生产和代谢产物的生成,进而导致了机体脱水、腹泻和死亡等一系列疾病。这一新的发现,不仅为我们理解病毒生物学提供了新视角,更提示我们在面对各类生物体重大流行病时,全面理解和管理猪肠道病毒风险显得尤为重要。
一、引言
猪δ冠状病毒是一类罕见且危险的病毒,主要通过空气传播和粪便传播,能在多种条件下感染猪、羊等哺乳动物,但最常见的是通过直接接触感染或饲料中的猪瘟病毒暴露而获得。猪δ冠状病毒与常见的猪瘟病毒(PRCDv2-16)的主要区别在于其独特的特征,如在免疫系统反应不强的情况下仍能生存并迅速复制病毒基因组,这使得PDCoV具有较高的抗药性和适应性。近年来,PDCoV与COVID-19在全球范围内的爆发,特别是引发了我国大规模猪源性疫情防控的关注。为了探究猪δ冠状病毒(PDCoV)的新感染模式,我们通过微生物学方法和生化分析手段,深入探讨了猪肠道中存在的丙酮酸作为代谢中心这一独特现象。
二、猪肠道内丙酮酸代谢为中心的“Warburg”效应
猪体内存在大量的生理活性物质——丙酮酸,这是大多数生物体的基础代谢燃料,同时也是许多生物合成反应的重要中间产物。在猪病毒细胞中,通过特异性受体蛋白与丙酮酸载体结合,病毒启动了丙酮酸从细胞外进入细胞内的无氧呼吸过程。这一过程中,丙酮酸被转化为乳酸和二氧化碳,同时释放出大量热量和NADH用于糖酵解。这种无氧代谢方式显著降低了猪肠道内的氧供应水平,使细胞处于高度的代谢紧张状态,显著提高了能源生产和代谢产物的生成速率。
三、PDCoV引发的“Warburg”效应与病理机制
当猪体内丙酮酸过量积累时,由于消耗了大量的NADPH,细胞内的NADH和FADH2会减少,影响了电子传递链的正常运转,最终导致线粒体功能障碍和细胞凋亡。这种现象在动物模型中表现为急性脱水、腹泻和严重的低血钾症,其中高浓度的乳酸和其他代谢废物可通过血液快速排出体外,从而引发组织水肿、电解质失衡和心脏骤停等症状。另一方面,丙酮酸还参与了许多其他生物合成反应,如蛋白质、脂质和核酸的合成,这进一步加重了营养不良和器官损伤。
四、预防策略及未来研究方向
猪δ冠状病毒(PDCoV)通过“Warburg”效应引发的代谢异常是其在全球范围内迅速蔓延的一个重要原因。因此,预防策略应以提高猪肠道菌群的稳态功能和改善宿主免疫反应为核心,重点从以下几个方面进行调整和优化:
1. 增加猪肠道菌群数量:包括增加有益菌的数量,如双歧杆菌和乳酸杆菌,它们能够促进肠道正常菌群的繁衍,保持肠道菌群结构平衡,防止过度的无氧代谢导致的代谢紊乱。
2. 避免摄入高脂肪和高蛋白食物:这些食物会加速丙酮酸的积累和炎症反应,从而加剧“Warburg”效应的效应。建议在日常饮食中适度控制碳水化合物和脂肪的摄入,以维持肠道内环境的稳定。
3. 提高饲料转化效率:使用高效饲料添加剂如苏氨酸和β-硫辛酸,以降低猪粪便中的丙酮酸含量,减少病毒入侵的机会。
4. 加强疫苗接种:针对猪δ冠状病毒,研发针对特定基因序列的疫苗,既可以保护猪免受病毒侵袭,又可以降低其引发的“Warburg”效应,提高养猪场的安全性。
五、结论
猪δ冠状病毒(PDCoV)通过“Warburg”效应引发的代谢异常已成为全球公共卫生的重大挑战。理解这一现象,有助于我们提前预防和应对病毒引起的疾病,同时也为优化猪疫病防控策略提供了新的理论依据和实践指导。在未来的研究中,我们期待进一步揭示“Warburg”效应的具体机制,探索其与其他生理生化机制的关系,以及如何通过优化猪肠道菌群、合理膳食以及疫苗接种等方式实现对其有效防治。只有这样,我们才能更好地维护猪群的健康和生产效率,推动农业产业向更加可持续的方向发展。

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