以谷氨酰胺-谷氨酸为中心的代谢作为抗日本脑炎病毒所致脑炎的潜在治疗靶点

背景：日本脑炎病毒（JEV）感染引起的日本脑炎（JE）是全球诊断最多的流行性病毒性脑炎。其潜在病理机制在很大程度上仍然未知。鉴于病毒是专性细胞内寄生生物，病毒感染引发的细胞代谢重编程与感染的建立和疾病的进展密切相关。因此，揭示和操纵病毒感染背后的代谢重编程将有助于阐明致病机制并开发新的治疗策略。方法：进行代谢组学分析，全面描绘JEV感染小鼠脑和神经元中的代谢谱。利用代谢通量分析、实时定量PCR、蛋白质印迹和荧光免疫组化来描述JEV感染期间谷氨酰胺-谷氨酸代谢的详细情况。外源性添加代谢物及相关化合物和RNA干扰用于操纵谷氨酰胺-谷氨酸代谢，以阐明其对病毒复制的影响。评估存活率、神经炎症的严重程度和病毒复制水平，以确定谷氨酰胺补充剂对JEV感染小鼠的功效。结果：在这里，我们通过识别体内和体外谷氨酰胺-谷氨酸代谢中异常的低通量，描绘了JE发病机制的新视角，这对JEV感染的建立和JE的进展至关重要。受扰的谷氨酰胺-谷氨酸代谢诱导神经递质失衡，并产生免疫抑制状态，γ-氨基丁酸/谷氨酸比率增加，从而促进JEV感染神经元和JEV感染小鼠大脑中的有效病毒复制。此外，病毒感染通过谷氨酸-α-酮戊二酸轴限制了神经元对谷氨酰胺的利用，从而避免了谷氨酰胺氧化对病毒传播的不利影响。由于JEV感染后谷氨酰胺向谷氨酸的转化受到抑制，谷胱甘肽（GSH）的代谢同时受损，加剧了JEV感染神经元和小鼠大脑中的氧化应激，促进了JE的进展。重要的是，体内补充谷氨酰胺减轻了颅内炎症，并提高了JEV感染小鼠的存活率。结论：总之，我们的研究强调了JEV感染期间谷氨酰胺-谷氨酸代谢的异常，并揭示了这如何促进病毒复制和JE进展。操纵这些代谢改变可能有望开发针对JEV感染的治疗方法。