抗菌肽Nisin通过促进宿主细胞存活减轻SARS-CoV-2感染病理损伤的机制研究

本刊推荐：为应对COVID-19治疗需求，研究人员开展抗菌肽Nisin抗SARS-CoV-2感染研究。通过体外实验发现，Nisin虽不抑制病毒复制（RT-qPCR/PFU验证），但能剂量依赖性地降低感染诱导的细胞死亡（EthD-III/CV染色证实），显著缓解细胞病变效应(CPE)。该发现为通过调控宿主细胞死亡路径（如凋亡、坏死性凋亡等）治疗新冠病毒感染提供了新策略。

　　

当全球仍在应对COVID-19疫情带来的挑战时，科学家们持续探索针对SARS-CoV-2的有效治疗方法。尽管疫苗研发取得了显著成就，但由于病毒变异及免疫逃逸等问题，开发新型治疗手段仍是当务之急。病毒通过其刺突蛋白与人体ACE2（血管紧张素转换酶2）受体结合入侵细胞，因此阻断这一过程成为治疗研究的重要方向。近年来，药物重定位策略——即利用已有安全数据的化合物开发新用途——备受关注。其中，Nisin作为一种由乳酸乳球菌产生的抗菌肽（AMP），自1988年被美国FDA批准为食品添加剂以来，其抗菌作用已被广泛研究。近年研究发现，Nisin不仅具有抗菌作用，还显示出抗炎、免疫调节及潜在抗病毒特性，例如在牙周病、口腔癌及非酒精性脂肪肝等疾病模型中均表现出治疗效果。更引人注目的是，一项计算模拟研究提示，Nisin可能通过与ACE2受体结合，竞争性抑制SARS-CoV-2病毒入侵。然而，这一假设尚未通过实验验证。

在此背景下，由Bevin C. English等人在《Virology Journal》发表的研究，系统探讨了Nisin是否能够干扰SARS-CoV-2感染过程。研究团队假设Nisin可通过阻断病毒与宿主细胞的结合降低感染性，但实验却得出意想不到的结果：Nisin虽未降低病毒载量，但显著提升了感染后宿主细胞的存活率，这为COVID-19的治疗提供了新的视角。

本研究主要采用了以下关键技术方法：使用Vero E6细胞系及表达TMPRSS2的衍生细胞系进行病毒感染实验；通过MTT法检测细胞活性和增殖；利用RT-qPCR和空斑试验（Plaque Assay）定量病毒基因组复制和感染性病毒颗粒；采用结晶紫（CV）染色和EthD-III荧光染色分别评估细胞存活与死亡；使用SARS-CoV-2原始株（WA1）和Delta变异株进行感染对比；数据统计分析使用单因素方差分析（ANOVA）及Dunnett多重比较检验。

Nisin does not affect Vero cell viability or proliferation

通过MTT实验发现，浓度高达300μg/mL的Nisin处理72小时后，对Vero E6细胞的代谢活性及增殖均无显著影响，表明在该浓度范围内Nisin对宿主细胞无毒性作用，适用于后续抗病毒实验。

Nisin does not affect peak viral load of SARS-CoV-2

研究通过RT-qPCR和空斑分析检测感染48小时后的病毒载量，发现不同浓度Nisin处理均未显著降低SARS-CoV-2原始株或Delta变异株的基因组复制水平及感染性病毒数量，说明Nisin并不能通过抑制病毒入侵或复制降低感染性。

Nisin promotes host cell survival during infection

尽管病毒复制未受抑制，研究观察到Nisin处理显著减轻了感染引发的细胞病变效应（CPE），如细胞圆缩及单层脱落减少。通过结晶紫染色显示，Nisin以剂量依赖方式提高感染48小时和72小时后存活细胞数量；EthD-III荧光染色进一步证实，死亡细胞比例随Nisin浓度增加而下降。证明Nisin能够缓解SARS-CoV-2感染导致的宿主细胞死亡。

讨论与结论

本研究首次揭示Nisin作为一种安全可用的抗菌肽，虽不能直接抑制SARS-CoV-2复制，但可显著缓解病毒引起的宿主细胞死亡，提示其作为一种宿主导向治疗药物的潜力。多种程序性细胞死亡路径（如凋亡、坏死性凋亡、细胞焦亡）在SARS-CoV-2感染过程中被激活，与严重COVID-19病理密切相关。此前研究显示，抑制细胞死亡路径（如Caspase-8或坏死性凋亡通路）可减轻组织损伤且不影响病毒清除，与本研究结果一致。Nisin可能通过调节免疫炎症反应（如降低促炎细胞因子、提升IL-10水平）或改变宿主细胞代谢状态发挥保护作用，但其具体机制仍需进一步探索。

该研究的发现为COVID-19治疗策略提供新思路：将Nisin与直接抗病毒药物联用，有望通过保护宿主细胞、减轻病理损伤增强治疗效果。今后工作需深入解析Nisin调控细胞死亡信号的分子机制，并开展动物模型及临床研究验证其体内应用潜力。总之，Nisin作为一种多重功能的抗菌肽，在抗感染和免疫调节领域展现出广阔的应用前景。