當(dāng)?shù)貢r間1月5日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（Cell）發(fā)表了一項斯坦福大學(xué)和加州大學(xué)舊金山分校合作完成的研究。這項研究首次詳述了新冠病毒感染呼吸道上皮的分子機制。新冠病毒需要利用呼吸道上皮的纖毛作為“入口通道”，突破呼吸道黏膜屏障。如果移除纖毛，則可阻止新冠病毒和其他呼吸道病毒的感染。

研究表明，新冠病毒及呼吸道病毒利用了宿主的呼吸道生理過程，來完成病毒感染和復(fù)制。這一定程度上解釋了為何奧密克戎主要感染呼吸道上皮，而非其他組織和器官。此外，該發(fā)現(xiàn)可能為預(yù)防性鼻腔噴霧的研發(fā)提供基礎(chǔ)科學(xué)支撐及方向。

病毒利用的纖毛

(資料圖片僅供參考)

原本職責(zé)是保護人體免受感染

人體的呼吸道有上皮組織，主要由三種類型的細(xì)胞組成：基底細(xì)胞、小泡細(xì)胞和多纖毛細(xì)胞。這三種類型的細(xì)胞占鼻腔上皮所有細(xì)胞的80%左右。其中，多纖毛細(xì)胞形成了一個保護屏障，可以防止病毒進入氣道。

多纖毛上皮細(xì)胞上有兩種結(jié)構(gòu)：纖毛和微絨毛。纖毛是各種細(xì)胞表面外部長出的鞭狀的線。纖毛上面有一層薄薄的蛋白質(zhì)，叫做粘液蛋白。該研究的通訊作者、斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)部病理學(xué)、微生物學(xué)和免疫學(xué)教授彼得·杰克遜說，粘液蛋白分子可以相互勾連，形成一個類似于彈性的三維鏈?zhǔn)綎艡诘木W(wǎng)狀物。這個“網(wǎng)”可以防止較大的病毒——例如新冠病毒進入上呼吸道細(xì)胞。粘液外衣可以困住病毒顆粒、細(xì)菌、環(huán)境碎片和細(xì)胞破裂的垃圾，還可以幫助底層細(xì)胞保持濕潤。

上呼吸道上皮細(xì)胞的纖毛穿過這層粘液，這些纖毛同步而和諧的擺動產(chǎn)生了一種波浪。波浪推動了粘液及其困住的病毒顆粒流動，幫助粘液排出體外，或者被吞咽和消化。

纖毛成為新冠病毒突破免疫屏障的“入口通道”

電子顯微鏡顯示，新冠病毒進入鼻子后，最開始附著在纖毛細(xì)胞的纖毛上，沒有接近其他結(jié)構(gòu)。

6小時后，許多病毒顆粒出現(xiàn)在纖毛的兩側(cè)。24小時后，病毒也只在幾個細(xì)胞進行復(fù)制活動。一直到48小時后，病毒才發(fā)生大規(guī)模復(fù)制。更為重要的是，奧密克戎突變株可以以更高的親和力與活動的纖毛結(jié)合，從而加速病毒活動和擴散。

杰克遜說，病毒可能會有兩種方式滑過“粘液-粘蛋白”屏障：要么從一根一根纖毛上“跳過去”，從一個纖毛上的ACE2分子跳到下一個纖毛的ACE2分子，直到到達(dá)細(xì)胞主體并且爬進去；要么滑入纖毛，然后乘坐“內(nèi)部電梯”落到細(xì)胞體?！昂苊黠@，人的纖毛是病毒在鼻腔上皮組織中的主要入口。”他說，“一旦病毒（利用纖毛）通過了這道（免疫）屏障，就可以在底層細(xì)胞中自由復(fù)制?！?/p>

↑新冠病毒（紅色）通過附著纖毛（灰色）表面結(jié)構(gòu)上，滑過這些細(xì)胞的保護網(wǎng)（綠色）

研究人員嘗試了一些新的奧密克戎亞變體毒株，也用美國正在流行的呼吸道合胞病毒（RSV）做了同樣的實驗。結(jié)果顯示，利用纖毛突破免疫屏障的過程是普遍的。杰克遜說，這一病毒進入機制可能是許多呼吸道病毒的一個普遍特性。

一支鼻噴劑，就可以束縛住新冠病毒？

研究人員發(fā)現(xiàn)，如果移除纖毛，則可阻止新冠病毒和其他呼吸道病毒的感染。研究人員降低了對纖毛形成至關(guān)重要的蛋白質(zhì)水平，致使纖毛枯萎。結(jié)果顯示，纖毛枯萎后，新冠病毒感染速度急劇下降。

研究人員還發(fā)現(xiàn)，新冠病毒一旦進入細(xì)胞，就會誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)酶的活動，導(dǎo)致微絨毛擴大和產(chǎn)生分支，一直到微絨毛頂端探出粘液屏障。在新冠病毒的“催熟”下，這些微絨毛變得十分巨大。這些微絨毛會把病毒顆粒推進“粘液河”，病毒得以“漂流”進人體，感染其他細(xì)胞。

↑新冠病毒（紅色）感染鼻上皮細(xì)胞，引起微絨毛（綠色）變化

研究人員確定了新冠病毒想要誘導(dǎo)的酶。磷酸化蛋白組學(xué)和激酶抑制研究表明，微絨毛重塑是由p21活化激酶（PAK）調(diào)控的。抑制這些酶，可以防止微絨毛變大，被病毒所“利用”。這些發(fā)現(xiàn)為鼻部藥物如鼻噴劑確定了新的目標(biāo)：通過阻礙纖毛運動或微絨毛的巨大化，可以防止呼吸道病毒感染。

杰克遜說，這些實驗用物品和實驗過程還有待優(yōu)化，接下來他們還會嘗試加入鼻噴劑或者使用預(yù)防藥物，再次進行實驗。他說：“用一種局部應(yīng)用的短效藥物延遲病毒的進入、退出或傳播，將有助于免疫系統(tǒng)及時趕上和到達(dá)，以阻止全面的感染，并有希望能限制未來的大流行。”

紅星新聞記者 王雅林 實習(xí)記者 鄧紓怡