流感A病毒触发细胞间钙波传播促进感染的关键机制研究

研究人员针对流感A病毒(IAV)感染初期扩散机制不明的问题，通过钙成像技术揭示了病毒基质蛋白M2通过ADP-P2Y1信号通路触发细胞间钙波传播(iCWPs)，促进周围细胞内存作用从而加速感染扩散。该发现为广谱抗流感药物开发提供了新靶点。

　　

流感病毒每年造成全球季节性流行，尽管已有疫苗和抗病毒药物，但病毒变异导致的治疗失效仍是重大公共卫生挑战。传统研究多聚焦于病毒表面蛋白血凝素(HA)和神经氨酸酶(NA)的作用，而对病毒如何在宿主组织内实现高效扩散的机制认识不足。北海道大学医学研究院细胞生理学系的研究团队在《Cell Communication and Signaling》发表的研究，首次揭示了流感A病毒通过操控宿主细胞间通讯系统促进感染扩散的精密机制。

研究采用钙离子荧光探针O-GECO标记的犬肾上皮细胞(MDCK)三维培养模型，结合多尺度成像系统AMATERAS-1，捕捉到病毒感染后出现的同心圆状钙波传播现象。通过基因操作和药理学干预，发现病毒基质蛋白M2通过其离子通道功能诱导线粒体钙释放，促使感染细胞分泌ADP，激活周围细胞的P2Y1受体形成级联钙信号。这种细胞间"预警系统"反而被病毒利用，通过增强周围细胞的内存作用提升感染效率。

主要技术方法包括：1) 建立稳定表达钙指示剂O-GECO的MDCK和BEAS-2B细胞系；2) 三维Matrigel培养模拟上皮组织；3) 高时空分辨率荧光显微镜和AMATERAS-1系统进行钙动力学分析；4) 基因沉默和特异性抑制剂阻断信号通路；5) 免疫荧光定量病毒感染效率。

研究结果
iCWPs触发机制
病毒感染的MDCK细胞在24小时出现显著钙波传播，传播速度约12μm/s。敲除实验证实M2蛋白的离子通道活性是触发钙波的必要条件，而突变体M2(A27F)丧失该功能。

信号传导通路
Apyrase VII（ADP水解酶）和P2Y1拮抗剂BPTU可阻断钙波传播，而gap junction抑制剂无效。紫外光解笼ADP实验直接证实ADP是关键信使分子。

感染促进机制
钙波使周围细胞对病毒颗粒的摄取增加3倍，主要通过增强巨胞饮作用而非网格蛋白依赖的内存作用。M2表达细胞周围的感染聚集现象被BPTU完全抑制。

动物模型验证
小鼠实验中，BPTU处理使肺组织病毒载量降低至奥司他韦治疗组相当水平，证实该通路在体内的抗病毒潜力。

该研究揭示了流感病毒劫持宿主细胞间通讯的新策略：通过M2-ADP-P2Y1轴建立"感染前哨站"，将局部感染快速转化为组织级感染。这不仅解释了临床观察到的病毒扩散速度，更重要的是发现了独立于病毒变异的宿主靶点。P2Y1拮抗剂BPTU在细胞和动物模型中的显著效果，为开发广谱抗流感药物提供了新方向。考虑到钙波传播在多种病理过程中的作用，这一发现可能对理解其他病毒感染机制具有启示意义。