缺氧通过抑制干扰素的产生，增加了人体肠道上皮细胞对轮状病毒感染的易感性

《Gut Microbes》：Hypoxia increases susceptibility of human intestinal epithelial cells to rotavirus infection through repression of interferon induction

肠道上皮细胞在缺氧条件下对轮状病毒感染的免疫抑制机制研究。通过体外培养T84细胞和肠oid器官模型，发现缺氧显著降低IECs的干扰素（IFN）响应，特别是抑制III型IFN及其下游抗病毒基因表达。机制研究表明，缺氧通过上调PP2A亚基PPP2R5B的表达，导致TBK1磷酸化减少，从而抑制IRF3激活和IFN产生。该效应具有跨病毒种属的保守性，并首次揭示肠道缺氧微环境通过PP2A/PPP2R5B-TBK1通路削弱免疫防御，促进病毒复制和传播。

　　在人体肠道的生理环境中，肠上皮细胞（IECs）不仅作为物理屏障，还能够引发强大的抗病毒干扰素（IFN）反应。因此，这些细胞在抵御肠道病毒，如轮状病毒（Rotavirus）感染中发挥着至关重要的作用。然而，肠道内部的氧气水平非常低（即缺氧环境），这为轮状病毒的感染提供了一个独特的生理条件。由于缺氧可能对病毒的感染过程产生不同的影响，它可能具有促进病毒复制或抑制病毒传播的双重功能。鉴于肠上皮细胞在体内自然处于缺氧环境，因此研究这种条件如何影响轮状病毒感染及其对更广泛的抗病毒反应至关重要。

本研究揭示了缺氧环境如何促进轮状病毒的感染，从而导致病毒的复制和感染性病毒颗粒的增加。我们发现，这种病毒增殖的增强是由于缺氧环境下IFN的诱导受到抑制，进而导致IFN刺激基因（ISG）表达减少和抗病毒保护机制减弱。RNA测序结果显示，在缺氧条件下，无论是轮状病毒感染还是聚I:C（poly I:C）转染，ISG的产生都显著减少，这表明缺氧环境可能普遍抑制IEC的IFN反应。功能分析进一步表明，缺氧通过抑制主信号分子TBK1的激活，从而影响IFN的表达。我们确定缺氧诱导了蛋白磷酸酶PP2A的表达，而PP2A正是导致TBK1激活受损的关键因素。重要的是，我们确认这种缺氧介导的免疫反应抑制不仅限于轮状病毒，还减弱了多种病毒和免疫刺激的IFN诱导。综上所述，我们提出缺氧通过抑制IFN，创造出一种免疫抑制环境，这代表了一种新型的促进病毒复制的机制，特别是在人类胃肠系统中。

研究结果表明，缺氧环境使IEC更容易受到轮状病毒感染。为了验证这一点，我们使用了来自人类结肠癌的T84细胞，并在正常氧（20% O?）或生理相关的缺氧（1% O?）条件下培养，然后用轮状病毒进行感染。利用一种融合了荧光蛋白UnaG的轮状病毒株，我们通过荧光显微镜观察了感染细胞的数量。结果显示，在缺氧条件下，轮状病毒感染的细胞数量明显高于正常氧条件下的细胞数量。此外，活细胞显微镜进一步证实了缺氧环境对病毒复制和传播的支持作用。为了评估缺氧对病毒基因组复制的影响，我们对感染后的细胞进行了qRT-PCR检测。结果表明，缺氧环境下病毒基因组的复制显著增加。这些数据支持了缺氧对轮状病毒感染的促进作用。

为了全面了解缺氧对轮状病毒感染的免疫反应的影响，我们进行了RNA测序分析。结果显示，缺氧显著改变了IEC的转录组，抑制了多种抗病毒基因的表达。这表明缺氧环境下IEC的抗病毒反应受到抑制。进一步的GSEA分析验证了这一现象，显示出缺氧对IFN相关基因表达的显著抑制。我们还观察到，在缺氧条件下，IEC的IFN反应不仅受到抑制，而且这种抑制作用在不同的病毒刺激下都得到了验证。例如，在使用poly I:C或MRV感染IEC时，我们发现缺氧显著降低了IFN的表达和ISG的表达。这些结果进一步支持了缺氧在抑制IEC的IFN反应中的作用，并表明这种抑制并非特异性针对轮状病毒，而是适用于多种病毒和免疫刺激。

我们还研究了PP2A蛋白磷酸酶在缺氧诱导的IFN抑制中的作用。PP2A是一个广泛的蛋白磷酸酶家族，其不同的调节亚基决定了其对不同底物的特异性。在缺氧条件下，我们发现PP2A的一个调节亚基PPP2R5B的表达显著增加，而PPP2R5B的缺失能够恢复IFN的表达，从而削弱缺氧对病毒复制的促进作用。这一发现表明PPP2R5B在缺氧介导的IFN抑制中起着关键作用。此外，我们还观察到PPP2R5B的缺失不仅恢复了IFN的表达，还减少了缺氧对轮状病毒复制的促进作用，这进一步支持了PPP2R5B在缺氧环境下抑制IFN反应的机制。

在讨论部分，我们指出，研究病毒感染在生理条件下的机制对于理解宿主-病原体相互作用至关重要。本研究显示，缺氧作为肠道中普遍存在的条件，通过抑制IEC的固有免疫反应，使这些细胞更容易受到轮状病毒的感染，导致病毒复制和传播的增加。我们提出，这种缺氧环境可能通过抑制免疫反应，为轮状病毒的复制创造了一个更有利的环境。此外，我们还指出，尽管IFN通常具有抗病毒作用，但其过量产生可能对宿主造成伤害，例如在克罗恩病患者中观察到的高IFN水平可能与严重的炎症和Paneth细胞的修复能力下降有关。

我们发现，PPP2R5B是缺氧介导的IFN抑制的关键调节因子。这一发现扩展了PP2A亚基在宿主-病原体相互作用中的角色。由于PP2A的不同亚基具有广泛的底物特异性，PP2A在多种病毒的病原学中起着重要作用，包括被病毒靶向（如HIV-1 Vif诱导的细胞周期阻滞）或直接作用于病毒（如黄病毒复制中的VP30去磷酸化）。此外，病毒已被证明能够招募PP2A亚基以去磷酸化关键的宿主抗病毒反应，如非洲猪瘟病毒蛋白p17招募PPP2R1A，导致STING结合的IRF3去磷酸化，从而减少I型IFN的产生。在宿主方面，PP2A亚基STRN4通过去磷酸化Hippo激酶MST1/2，对抗STING激活和IFN产生。虽然PPP2R5B之前已被证明在胰岛素抵抗的发展中起关键作用，但我们的研究扩展了其在缺氧环境下调节TBK1激活的作用。

总结来说，我们的研究揭示了缺氧通过PPP2R5B调节TBK1激活，从而抑制IFN反应的机制。未来的研究需要进一步探索缺氧如何诱导PPP2R5B的表达，以及后续的TBK1去磷酸化背后的分子基础。此外，我们的研究强调了在传统细胞培养模型中引入生理条件的重要性，以便更全面地理解缺氧对IEC免疫反应的影响，特别是在与多种肠道病原体接触时的更广泛意义。