當你因流感而高燒不退、渾身酸痛時,可能正經歷著一場億萬年前就已編碼在基因里的生存智慧。
近日,一項發表于《Science》期刊的突破性研究揭示了發燒對抗病毒的全新機制:體溫升高本身就是人體最古老的“物理抗病毒武器”之一。然而,研究發現某些禽流感病毒已進化出“溫度抵抗”能力,能突破這道高溫防線,這或許解釋了為何禽流感比普通流感更致命。這項研究不僅解開了免疫學的經典謎題,更可能改變我們對“發燒該不該退”的傳統認知。
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病毒的溫度“舒適區”決定戰場
流感病毒世界存在一條鮮明的“溫度分界線”。這要從它們天然的宿主說起:
l禽類流感病毒:主要在鳥類的胃腸道中復制,那里的溫度高達40°C至42°C。因此,它們天生適應高溫環境。
l人類季節性流感病毒:主要在我們涼爽的上呼吸道(約33°C) 安家落戶,引起相對溫和的癥狀。一旦遇到接近40°C的發熱環境,它們的復制能力就會大打折扣。
發燒,是哺乳動物(包括人類)應對感染的古老反應。但長期以來,科學家們爭論不休:體溫升高到底是直接抑制了病毒,還是僅僅通過激活免疫系統來間接起作用?因為傳統的實驗方法(如使用退燒藥或致熱源)很難將溫度的直接影響與藥物的抗炎/促炎作用區分開來。
該研究的核心在于探究升高的體溫本身,是否就是一道抗病毒的物理防線?而禽流感病毒又是如何“無視”這道防線的?
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PB1蛋白是病毒的“溫度調節器”
研究人員首先比較了多種流感病毒在培養細胞中的復制能力。結果確認,人源病毒在40°C時復制嚴重受損,而禽源病毒則“泰然自若”。通過基因重組技術,他們發現,病毒的PB1蛋白(病毒聚合酶的一個關鍵部件)是決定溫度敏感性的主要因素。
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更有力的證據來自歷史:引發1918年、1957年和1968年全球大流感的所有 pandemic 病毒,都通過基因重配獲得了一個禽源PB1片段。這些大流感造成的疾病嚴重程度和死亡率,遠高于后來演變成的季節性流感。這暗示,禽源PB1賦予的“耐熱性”可能與高致病性相關。
構建“同卵雙胞”病毒:僅溫差復制能力不同
為了進行最公平的體內比較,研究人員以實驗室常用、對人無毒但能使小鼠患病的人源H1N1病毒(PR8株)為基礎,進行基因改造。他們精準定位并置換了PB1蛋白上的兩個關鍵氨基酸位點(G180E和S394P),從而創造出了兩個幾乎完全一樣的病毒:
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l親本病毒:在40°C下復制能力很弱(溫度敏感)。
l“禽源化”突變病毒:在40°C下復制能力強勁(溫度耐受)。
體內實驗:2°C溫差,改寫疾病結局
研究的關鍵實驗在小鼠模型中進行。由于小鼠感染流感后不會自發產生典型發燒,研究人員通過提高環境溫度(模擬發燒),使小鼠的核心體溫持續升高約2°C,達到類似人類發燒的狀態。
l在正常溫度(22°C)下:無論是親本病毒還是“禽源化”突變病毒,都會導致小鼠嚴重患病,體重急劇下降。
l在模擬發燒(36°C環境)下:結果發生了戲劇性分化:
面對親本病毒(怕熱),發燒的小鼠得到了強力保護。它們僅出現輕微癥狀,全部存活。然而,面對“禽源化”突變病毒(耐熱),盡管小鼠體溫升高,病毒依然長驅直入,導致嚴重疾病和死亡。
ANP32 的起源與溫度敏感性密切相關
研究進一步深入分子層面,探索為何PB1能決定溫度敏感性。他們發現,這背后涉及病毒與宿主因子ANP32蛋白 的相互作用。ANP32是病毒聚合酶組裝和基因組復制所必需的關鍵宿主蛋白。
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在人類細胞中,人源的ANP32蛋白會“凸顯”出人源PB1的溫度敏感性,使得病毒在發熱溫度下復制嚴重受損。而在禽類細胞中,禽源的ANP32A蛋白則能“幫助”甚至部分拯救本來怕熱的人源病毒,使其在較高溫度下也能較好復制。
這表明,溫度敏感性是病毒蛋白(PB1)與宿主因子(ANP32)共同作用的結果。禽流感病毒在鳥類高溫體內進化出的PB1-ANP32A協作體系,使其具備了抵抗哺乳動物發燒防御的潛在能力。研究人員推測,發熱溫度可能影響了人源PB1蛋白的構象,使其無法與ANP32有效協作來完成基因組復制。
總結
這項研究提供了強有力的直接證據:發燒時的體溫升高,其本身就是一道高效、直接的抗病毒物理屏障。僅僅約2°C的溫差,就足以將一場致命的病毒感染轉變為溫和疾病。
下一次當你或家人因感冒發燒時,或許可以多一分耐心,在醫生指導下科學對待體溫變化,尊重身體這份古老的智慧。畢竟,這區區2°C的升溫,是一場微觀世界里生死攸關的攻防戰。
來源:https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq4691-1
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