Cell Metabolism：首个虫媒疾病代谢视角：蚊子传播黄病毒竟有“代谢开关”？

蚊子唾液鞘磷脂重构皮肤脂质组提高病毒蛋白水平并增强黄病毒传播

2025年6月，法国蒙彼利埃大学等单位的研究人员在《Cell Metabolism》（IF：30.9）上发表了题为“Sphingomyelins in mosquito saliva reconfigure skin lipidome to promote viral protein levels and enhance transmission of flaviviruses”的研究论文，证明了蚊子唾液中的鞘磷脂（SM）能促进多种黄病毒的传播。这些唾液SM会重构皮肤细胞的脂质稳态，破坏细胞降解病毒蛋白的机制，从而促进叮咬部位的皮肤感染，而皮肤感染是病毒传播的一个关键决定因素。

亮点概述：

蚊子唾液细胞外囊泡（EV）脂质增强皮肤细胞感染黄病毒的能力。
蚊子EV脂质抑制内质网相关降解（ERAD）介导的病毒蛋白降解。
EV中的SM增加了内质网（ER）中SM水平，从而增强感染。
唾液EV中的SM增强病毒传播并加重疾病严重程度。

研究背景：

每年多种黄病毒通过蚊子唾液在叮咬时传播，累计感染五亿人，造成超过12万人死亡及90亿美元的经济损失。黄病毒在皮肤中的复制是它们传播所必需的，这为开发黄病毒干预措施提供了重要靶点。多项研究表明，蚊子唾液成分可增强黄病毒在人类细胞、小鼠模型及非人灵长类动物中的感染。事实上，目前关于蚊子唾液代谢成分及其在传播中功能的数据完全缺失。

黄病毒是一种包膜单链正链RNA病毒，其整个复制周期均依赖宿主细胞脂质组。为了适应黄病毒的复制周期，必须对宿主各类脂质进行重新配置。值得注意的是，鞘脂作为主要结构脂质，在黄病毒感染后的人类细胞、登革热患者血清中均发生显著调控。在此研究中，研究人员利用在蚊子唾液中发现的细胞外囊泡（EVs）来探讨唾液脂质在黄病毒传播中的作用。

为了研究唾液EVs的影响，研究人员收集了数百份唾液样本并获取浓缩EVs，在登革病毒（DENV）感染Huh7细胞期间添加浓缩EVs，并于感染后72h量化感染水平。结果显示，添加EVs浓缩液后，细胞内的DENV基因组RNA（gRNA）拷贝数有所增加，但对细胞活力没有影响。该结果在蚊子细胞模型EVs实验中获得验证，同时表明EVs的成分被转移到了人类细胞内部。研究人员测试了EV蛋白及EV脂质提取物的作用，结果显示EV脂质提取物可增加上清液中的DENV感染性颗粒以及细胞内DENV gRNA水平，且不影响细胞存活。进一步评估了蚊子EV脂质对与传播相关的细胞类型的影响，结果显示在皮肤成纤维细胞和树突状细胞中DENV感染均增加，而细胞活力未受影响。随后研究人员验证了细胞模型及唾液EV脂质的功能相同。这些结果表明，蚊子EVs中含有的脂质可增强DENV在多种与传播相关的细胞类型中的感染。

蚊子EVs中的脂质增强了多种人类细胞类型的黄病毒感染

DENV包膜含有脂质，其成分会因病毒来源于蚊子或哺乳动物细胞不同而存在差异。研究人员分别使用蚊子和猴细胞生产DENV来评估病毒颗粒脂质是否同样增强感染，结果提示病毒颗粒脂质本身不影响感染。研究人员补充蚊子细胞EV脂质观察到西尼罗病毒（WNV）和寨卡病毒（ZIKV）中均感染增强，而最常见的蚊媒甲病毒基孔肯雅病毒（CHIKV）不受影响。这些结果表明，内化蚊子EVs中的脂质可增强多种黄病毒在多种与传播相关的原代细胞类型中的感染率。

为了评估蚊子EV脂质如何增加黄病毒感染，研究人员分析了补充蚊子EV脂质对DENV细胞周期各阶段的影响。结果表明蚊子EV脂质通过特异性增强病毒蛋白翻译来提高黄病毒蛋白水平。随后研究人员探究了EV脂质增加病毒蛋白水平的机制，结果表明EV脂质通过抑制感染诱导的未折叠蛋白反应（UPR），阻断内质网相关降解（ERAD）介导的蛋白质降解过程，从而提高病毒蛋白水平。

蚊子EV脂质通过改变病毒蛋白的ERAD来提高病毒蛋白水平

为了确定导致感染增强的脂质类别，研究人员采用靶向脂质组学方法对EVs中的鞘脂、磷脂、中性脂质和脂肪酸共107种脂质分子进行定量分析，其中检测到11种SMs。随后使用固相萃取（SPE）柱对蚊子EV脂质进行分离，得到6个组分及其相应的对照，发现只有组分6在细胞感染后72h增加了DENV的感染率，且不影响细胞活力。进一步对所有6个组分进行非靶向脂质组学分析，共检测到228种脂质分子，并观察到组分6富含SM，其含量占所有组分SM总量的95%。研究人员发现向人类细胞补充商业纯化的SM会增加DENV的感染率，与补充EV脂质的效果相同。此外，使用鞘磷脂酶（SMase）预处理SM溶液、组分6和提取的EV脂质均可消除感染率的增加，使用神经酰胺酶（CERase）预处理EV脂质后再作用于人类细胞，以消耗组分6中存在的另一种脂质类别。结果发现，EV脂质介导的感染率增加不受神经酰胺消耗的影响，这证实了SM是导致感染率增加的唯一原因。为了将该研究结果推广到实际传播情况，研究人员对蚊子唾液来源的EV中的SM进行了定量分析，发现单份唾液中SMs的含量在1.64至4.07pmol之间，与体外实验有效剂量相当。这些结果表明，蚊子唾液来源的EV中的SM会增强黄病毒的感染。

蚊子唾液EV中的SMs增加人体细胞中的SM浓度以增强感染

为了了解导致脂质介导的感染增强的代谢相互作用，研究人员对暴露于以下三种情况之一的人类细胞进行了脂质组学分析：（1）蚊子EV脂质；（2）DENV；（3）含有蚊子EV脂质的DENV。在检测到的280种脂质分子中，有80种在至少一种处理条件下发生了显著的调节变化，这表明脂质组在早期就发生了复杂的调节。研究人员对发生调节变化的脂质进行了聚类，观察到不同类别的脂质在感染和补充EV脂质的情况下表现出9种不同的调节模式。EV脂质放大了感染诱导的特定脂质（包括SM）的浓度升高，可能由此强化了感染驱动的促病毒环境。随后研究人员进一步探究了SM浓度增加的原因及发生的细胞区室，结果表明EV脂质中的SMs通过增加ER中IRE1a的SM浓度，迅速重塑了宿主的脂质组。

为了评估蚊子EV脂质对病毒传播的影响，研究人员用亚致死剂量的WNV联合0.1或1μL的蚊子EV脂质以模拟蚊子叮咬方式接种于WNV感染敏感的野生型小鼠模型。由于野生型小鼠对DENV感染不敏感，所以选用WNV作为黄病毒模型。模拟蚊子叮咬引发传播的体内感染实验表明，包括SM在内的蚊子EV脂质会以剂量依赖的方式加重疾病的严重程度。