综述：揭示病毒-宿主相互作用：病毒脂质组学的当前进展

《iScience》：Unraveling virus-host interactions: Current advances in viral lipidomics

本综述系统梳理了2023年以来病毒脂质组学的最新进展，重点介绍了质谱（MS）技术在解析SARS-CoV-2、HIV、HCV等重要病毒如何重编程宿主脂质代谢（包括甘油磷脂（GP）、鞘脂（SP）和固醇通路）以促进自身复制和免疫逃逸方面的突破。文章强调了脂质组学在发现新型诊断生物标志物和宿主导向疗法（HDT）中的巨大潜力，并展望了离子淌度（IM-MS）等新兴技术与多组学整合在精准病毒学中的未来方向。

　　

分析前沿与病毒脂质组学新兴技术

病毒脂质组学研究领域正随着质谱技术的飞速发展而不断深化。液相色谱-电喷雾电离-串联质谱（LC-ESI-MS/MS）仍是核心工具，其中反相液相色谱（RPLC）因其能根据脂质酰基链长度和不饱和度进行有效分离，被广泛应用于SARS-CoV-2、HCV和西尼罗河病毒（WNV）等感染的研究。亲水相互作用色谱（HILIC）则擅长分离极性脂质类别，如与病毒复制密切相关的磷脂酰丝氨酸（PS）和磷脂酰乙醇胺（PE）。

非靶向脂质学采用高分辨率 Orbitrap 或飞行时间（TOF）分析器进行全局性脂质分析，而靶向方法如多重反应监测（MRM）则在三重四极杆-线性离子阱（QTRAP）仪器上实现特定脂质类别的高灵敏度定量。近年来，数据非依赖型采集（DIA）技术，如SWATH-MS和DIA-PASEF，因其更好的重现性和更深的覆盖度，尤其在临床样本量有限的情况下显示出优势。

离子淌度质谱（IM-MS）是一项变革性进展，它能根据离子的形状、大小和电荷进行分离，有效区分结构相似的脂质异构体，例如sn-位置异构体或顺式/反式变体。像ZenoTOF这样的平台已被用于区分SARS-CoV-2患者血浆中的疾病严重程度。基质辅助激光解吸/电离成像质谱（MALDI-IMS）则提供了病毒感染组织中脂质空间分布的可视化信息，例如在HCV感染的肝脏区域观察到溶血磷脂酰胆碱（LPC）的富集和磷脂酰胆碱（PC）的耗竭。

脂质组学策略与脂质注释艺术：增强病毒感染研究

准确的脂质注释对于理解病毒感染期间复杂的脂质重塑至关重要。研究人员利用多种数据库和软件工具，如LIPID MAPS、HMDB、MS-DIAL和LipidSearch，进行脂质鉴定和定量。然而，区分功能各异的脂质异构体（如由病毒感染诱导产生的）仍是当前工作流程的主要挑战。半自动化工具有助于处理复杂的质谱数据，但对于新发现的或意料之外的病毒相关脂质，人工注释仍然不可或缺。注释工作流程的差异以及异构体特异性识别置信度的提升，是深化理解病毒-宿主相互作用机制的关键。

呼吸道病毒感染的脂质组学分析：宿主反应与疾病严重程度

COVID-19大流行极大地推动了病毒-宿主相互作用的研究。脂质组学分析揭示，SARS-CoV-2感染会导致显著的脂质代谢紊乱，且与疾病严重程度密切相关。

在严重和致命病例中，甘油三酯（TG）、二酰甘油（DG）和游离脂肪酸（FFA）水平升高，而许多磷脂酰胆碱（PC）物种水平下降。这种TG的积累与肝功能障碍相关。特定的脂质特征，如某些神经酰胺（Cer）、DG、TG和醚连接的PE（PE-O）升高，以及某些磷脂酰肌醇（PI）、HexCer、鞘磷脂（SM）和胆固醇酯（CE）的减少，可用于区分重症和非重症患者。严重COVID-19患者的血小板脂质组也发生改变，表现为醚脂（PC O-, LPC O-, PE O-）减少和神经节苷脂GM3增加，这可能与血栓并发症有关。

对于经历新冠长期症状（PCC）的个体，脂质扰动持续存在。这些患者表现出血浆中长链神经酰胺（Cer）减少和脂肪酸（FA）增加，这提示线粒体功能受损和活性氧（ROS）产生增加，可能是导致持续症状的原因。此外，SARS-CoV-2刺突蛋白中存在结合游离脂肪酸亚油酸（LA）的保守口袋，这为基于宿主脂质相互作用的治疗策略提供了新思路。

HIV感染中的宿主脂质组重塑：从病毒持续存在到治疗反应

HIV感染会深刻影响宿主脂质代谢，即使在使用抗逆转录病毒治疗（ART）实现病毒抑制后，脂质异常仍然存在。研究表明，治疗中断前较高的溶血甘油磷脂（如LPC和LPA）水平与更快的病毒反弹相关。较高的PC水平与T细胞中HIV-DNA的存在量有关，提示甘油磷脂可能有助于HIV的持续存在。

HIV感染及相关治疗会增加心血管疾病（CVD）风险。特定的脂质物种，如某些神经酰胺（Cer）、DG和TG，与动脉斑块形成和炎症增加相关。在接受ART的HIV感染者中，TG和DG水平与胰岛素抵抗、内脏肥胖和肝脏脂肪含量呈正相关，而PC和LPC则与更有利的代谢结果相关。多组学分析进一步强化了脂质谱与HIV感染者心脏代谢风险之间的关联。

围产期感染HIV的青少年也表现出独特的脂质组特征，包括某些Cer、DG、FFA、LPC和PC水平升高，其中饱和PEs（16:0和18:0）与免疫激活、炎症和CVD风险标志物密切相关。

丙型肝炎病毒（HCV）感染与肝病进展中的脂质组学特征

HCV感染会重编程肝脏脂质代谢以支持病毒复制和粒子产生。研究表明，脂肪酸合成和延伸过程中的酶对于HCV成功复制至关重要。病毒感染会诱导胆固醇和PC在微粒体部分积累，鞘脂（SM）在病毒复制位点富集。

HCV感染会上调磷脂酶A2组4C（PLA2G4C）的表达，该酶由NF-κB和c-Myc转录因子诱导，直接促进病毒复制，并导致感染肝区LPC 18:2水平升高以及PC 16:1/16:1和PC 16:0/16:1水平降低。此外，溶血磷脂酰肌醇（LPI）水平的下降通过激活磷脂酰肌醇4-磷酸（PI4P）池的合成，对形成病毒复制工厂至关重要。

HCV诱导的肝脏脂肪变性（脂肪肝）与磷脂酰乙醇胺N-甲基转移酶（PEMT）的上调有关。PEMT促进病毒复制、脂质积累和脂肪变性，导致内质网内PC、PE、游离胆固醇、CE和中性脂质（特别是TG）水平升高。沉默PEMT会损害病毒复制并减轻脂质改变，表明其是HCV相关肝病的潜在治疗靶点。

在HCV相关的肝细胞癌（HCC）中，脂质组学分析揭示了特定的血浆脂质特征，包括某些酰基肉碱（CAR）水平升高和多种LPC水平整体下降，这为HCC的早期诊断提供了潜在的生物标志物。

应对新兴病毒威胁的脂质组学方法

脂质组学方法也被应用于研究新发和再发病毒。对包括寨卡病毒（ZIKV）、WNV、蜱传脑炎病毒（TBEV）、登革病毒（DENV）和黄热病病毒（YFV-17D）在内的正黄病毒属病毒的感染研究表明，存在病毒特异性和共享的脂质重塑事件。

一个显著的共同变化是神经酰胺（Cer）代谢的改变，在WNV、DENV和YFV-17D感染中观察到Cer物种显著积累，同时鞘磷脂（SM）减少，提示鞘磷脂酶活性增强。所有病毒（除TBEV外）感染后期均出现中性脂质（特别是TG）的减少。DENV感染的特点是HexCer独特增加以及PC、DG和TG的减少。所有正黄病毒属病毒感染均导致甘油磷脂重塑，特别是在WNV、DENV和TBEV感染中观察到PE和PS的耗竭。此外，病毒感染还导致脂肪酸组成向单不饱和脂肪酸（如FA(16:1)和FA(18:1)）增加以及PE和PS中花生四烯酸（FA(20:4)）水平升高的方向转变。功能研究表明，破坏Cer合成和甘油磷脂重塑通路会影响病毒滴度和细胞病变效应，证实了这些脂质代谢过程在病毒复制中的关键作用。

在WNV感染中，疾病晚期患者血浆和血清中循环鞘脂（Cer、Cer-NDS、SM-NDS）、PEs和TGs显著增加，特定的脂质特征如升高的Cer和HexCer可能作为追踪WNV疾病进展的新型外周生物标志物。

展望与未来方向

脂质组学已成为阐明病毒与宿主脂质代谢复杂相互作用的强大工具。未来，该领域的发展关键在于方法的统一、先进质谱技术与计算生物学方法的整合、脂质组学与多组学数据的深度融合，以及将研究范围扩展到更广泛的病毒威胁。通过解决当前的分析挑战（如异构体分辨）并加强临床转化研究，脂质组学有望在精准病毒学中发挥核心作用，推动下一代抗病毒诊断方法和宿主导向疗法的开发。