HO-1：流感病毒感染中平衡免疫与炎症的关键角色

为探究 HO-1 在流感病毒（IAV）感染中的作用，研究发现其可平衡抗病毒免疫与炎症，或成治疗重症流感新靶点。

　　在人类历史的长河中，流感病毒始终如一颗 “定时炸弹”，威胁着人类的健康。1918 年的 H1N1 “西班牙流感” 大流行，如同一场可怕的噩梦，波及超 200 个国家，致使近 1 亿人丧生。即便如今，抗病毒药物和疫苗不断涌现，由甲型流感病毒（IAV）引发的重症流感，依旧每年夺走约 50 万人的生命 。

在人体抵御流感病毒的战斗中，先天免疫系统首当其冲。当流感病毒潜入呼吸道上皮细胞，细胞内的模式识别受体（PRRs），如 RIG-1 和 TLR7，就像敏锐的 “侦察兵”，迅速识别病毒的入侵和复制，进而触发先天免疫反应，启动抗病毒防御。Ⅰ 型干扰素（IFN-α/β）在这场抗病毒战斗的早期，发挥着举足轻重的作用。它能通过促进感染细胞凋亡，诱导 IFN 刺激基因（ISGs）表达，像 2',5'- 寡腺苷酸合成酶 1（OAS1）、蛋白激酶 R（PKR）等，来抑制病毒复制。然而，IFN-α/β 是一把 “双刃剑”，它在对抗病毒的同时，也会导致肺上皮细胞的炎症损伤和凋亡。在流感病毒感染的小鼠中，IFN-α/β 水平升高与肺损伤加剧、死亡率上升密切相关。这一现象不仅与自然杀伤（NK）细胞和炎症性中性粒细胞在肺部的大量浸润有关，还涉及 DR5-TRAIL 介导的上皮细胞凋亡。由此可见，如何平衡 IFN-α/β 的抗病毒作用和炎症损伤，成为影响流感病情严重程度的关键因素，而其中的调控机制却尚未完全明晰。

血红素加氧酶 - 1（HO-1）是一种应激反应蛋白，具有抗炎和抗凋亡特性，在血红素代谢中发挥重要作用。此前研究发现，HO-1 可与干扰素调节因子 3（IRF-3）形成复合物，促进 IRF-3 核转位，激活 IFN-α/β 表达，从而增强抗病毒免疫反应。同时，HO-1 过表达还能抑制炎症细胞因子表达，减轻肺部损伤。基于这些发现，中国医学科学院药物生物技术研究所的研究人员推测，HO-1 或许是平衡抗病毒免疫反应和防止过度炎症损伤的关键因素。他们开展了一系列研究，相关成果发表在《iScience》杂志上。

研究人员在实验过程中，运用了多种关键技术方法。在动物模型构建方面，通过将 HO-1 floxed 小鼠与特定 Cre 小鼠杂交，成功获得髓系细胞特异性和肺上皮细胞特异性 HO-1 基因敲除小鼠。对于细胞和组织的检测分析，采用了流式细胞术，来精确测定不同免疫细胞亚群的比例；利用免疫组化技术，观察肺组织中病毒蛋白和 HO-1 的表达情况；运用 Western blot 和 ELISA 技术，分别检测蛋白表达水平和细胞因子浓度；借助实时定量 PCR 技术，对病毒载量进行准确量化。

研究结果如下：

1. HO-1 过表达改善肺组织病理并抑制 IAV 复制：研究人员利用腺相关病毒（AAV6）作为载体，使小鼠过表达 GFP-HO-1、GFP-HO-1 (H25A) 或 GFP。14 天后，用 20LD₅₀的 IAV 感染小鼠，3 天后收集肺组织评估各项指标。结果显示，与 AAV6-GFP 组相比，AAV6-GFP-HO-1 组小鼠的肺病理指数和肺重量指数显著降低，肺组织损伤明显减轻，IAV 的结构蛋白 NS1 表达也显著受到抑制。而 AAV6-GFP-HO-1 (H25A) 组的保护效果则有所减弱，这表明野生型 HO-1 能有效减轻流感感染小鼠的肺组织损伤，H25 位点在其中起着关键作用。
2. HO-1 过表达减少炎症细胞浸润：感染 AAV6-GFP-HO-1 或其突变体后再感染 IAV 的小鼠，在感染 3 天后，研究人员对其肺组织和脾脏进行流式细胞术分析。发现 HO-1 过表达显著降低了肺和脾脏中浆细胞样树突状细胞（pDCs）和经典单核细胞的频率，同时增加了非经典单核细胞的频率。不过，H25A 突变部分消除了 HO-1 对这些炎症细胞的抑制作用。
3. HO-1 过表达上调巨噬细胞和调节性 T 细胞：IAV 感染会使脾脏中的巨噬细胞减少，肺部的巨噬细胞增多，可能是巨噬细胞从脾脏迁移到了肺部。AAV6-GFP-HO-1 过表达使肺和脾脏中的巨噬细胞比例略有增加，而 H25A 突变对此影响不明显。此外，IAV 感染导致肺和脾脏中的调节性 T 细胞（Tregs）减少，但 AAV6-GFP-HO-1 组的 Tregs 比例显著升高，H25A 突变则使 Tregs 水平降低，这与肺炎症的恶化情况相符。
4. HO-1 过表达诱导 Ⅰ 型干扰素刺激蛋白并抑制炎症细胞因子：AAV6-GFP-HO-1 感染显著促进了血清中 IFN-α 和 IFN-β 的产生，增强了肺组织中 IFN 刺激蛋白 OAS1 和 PKR 的表达，同时有效抑制了肺组织中促炎细胞因子 IL-6、MCP-1 和 GM-CSF 的产生。H25A 突变对这些蛋白的表达影响不显著，但部分减弱了对炎症细胞因子的抑制作用。
5. HO-1 基因敲除加重 IAV 感染：髓系细胞特异性和肺上皮细胞特异性 HO-1 基因敲除小鼠感染 H1N1 流感病毒后，与正常小鼠相比，肺病理指数和肺重量指数显著升高，病毒载量也明显增加，这充分表明 HO-1 在髓系和肺上皮细胞中对抵御 IAV 感染、减轻肺组织损伤起着至关重要的作用。
6. HO-1 在肺上皮细胞特异性敲除小鼠中的双重作用：在肺上皮细胞特异性 HO-1 敲除小鼠中，AAV6-HO-1 感染显著减轻了 IAV 诱导的肺损伤，降低了病毒载量，抑制了炎症细胞因子的产生。而 H25A 突变则导致肺病理指数升高，病毒载量增加，炎症细胞因子产生增多，再次证明 H25 位点对 HO-1 在肺组织中的保护功能至关重要。

综合研究结果和讨论，HO-1 在 IAV 感染中具有双重作用，既能介导抗病毒免疫反应，又能减轻过度的炎症损伤，是平衡这两者的关键宿主因子。HO-1 主要通过抑制 pDCs 和经典单核细胞的促炎反应，同时上调 Tregs 和非经典单核细胞的数量，来减轻肺部炎症损伤。此外，HO-1 还可通过调节巨噬细胞，激活 Ⅰ 型干扰素通路，增强抗病毒免疫反应。H25 位点作为 HO-1 的关键催化位点，对其抑制炎症损伤的功能至关重要，但对调节先天免疫反应的影响较小。这一研究成果为深入理解流感病毒感染的发病机制提供了新的视角，也为开发针对重症流感的治疗策略提供了潜在的新靶点，具有重要的理论和临床意义。不过，目前对于 HO-1 调节特定免疫细胞群体的具体机制尚未完全明确，且对 HO-1 缺乏在不同免疫细胞类型中的影响研究较少，这些都有待后续进一步深入探索。