Nature Communications:曹彬/王在/王培刚/罗敏破解两性霉素B如何一边杀真菌,一边助力流感与新冠?
两性霉素B经葡萄糖脑苷脂酶介导的神经酰胺重塑,增强晚期内体成熟与膜融合,从而促进呼吸道病毒入侵
2026年3月,中日友好医院、首都医科大学、复旦大学等单位的相关研究人员在《Nature Communications》(IF:15.7)上发表了题为“Amphotericin B promotes respiratory viral entry by enhancing late endosomal maturation and fusion via glucocerebrosidase-mediated ceramide remodeling”的研究论文,首次揭示了两性霉素B(AmB)参与病毒致病机制,可为真菌感染的药物治疗提供指导依据。

亮点概述:
- AmB在体内可加重甲型流感病毒(IAV)及新冠病毒(SARS-CoV-2)的感染及相关组织损伤。
- AmB可选择性增强病毒包膜与晚期内体膜融合,从而加速病毒逃逸及病毒基因组向细胞核的递送。
- AmB通过激活葡萄糖脑苷脂酶(GCase)导致晚期内体中神经酰胺重塑从而促进病毒入侵。
研究背景:
呼吸道病毒感染是全球健康面临的重大挑战,且侵袭性真菌合并感染会协同增加死亡率,进一步加重整体疾病负担。脂质体AmB作为治疗毛霉等真菌感染的一线药物,通过选择性结合真菌膜中的麦角固醇发挥杀菌活性,还能与哺乳动物细胞膜中的胆固醇相互作用抑制病毒入侵。矛盾的是,最新证据表明AmB通过拮抗干扰素诱导的跨膜蛋白3(IFITM3)介导的抗病毒作用,促进流感病毒和SARS-CoV-2入侵。然而,现有证据仍局限于临床前模型,AmB能否通过调节病毒致病机制,从而在真菌感染患者中引发潜在的治疗性交叉干扰,目前尚不明确。因此,有必要开展进一步研究,以阐明AmB的病毒学效应,从而优化其临床应用。
研究结果:
为评估AmB在体内对呼吸道病毒感染的影响,研究人员建立了两种动物模型:感染IAV的小鼠模型和感染SARS-CoV-2的金黄地鼠模型。感染实验结果显示,与对照组相比,AmB用药显著加重了疾病的严重程度,具体表现为动物体重加速下降、肺内病毒滴度或病毒抗原阳性细胞增多,以及更严重的肺组织病理损伤。这些结果表明,AmB在体内可促进IAV及SARS-CoV-2感染并加重相关组织损伤。

AmB在IAV及SARS-CoV-2动物模型中加剧感染与损伤
为将临床前研究结果推广至临床应用场景,研究人员对2016-2025年间中日友好医院1072例呼吸道样本曲霉培养阳性并接受系统性抗真菌治疗的住院患者开展了回顾性队列研究。结果显示,112名(10.4%)患者在抗真菌治疗后继发实验室确诊的呼吸道病毒感染。经倾向得分匹配及多因素回归校正混杂因素后发现,AmB治疗组的继发病毒感染发生率显著高于非AmB组。此外,体外实验证实其他抗真菌药并无此类效应,表明该风险增加为AmB特有机制所致。
由于AmB在体内可加剧呼吸道病毒感染,研究人员进一步开展体外研究以阐明其作用机制。结果显示无毒浓度的AmB预处理可促进IAV感染,且该效应在感染早期即可出现并具有时间依赖性,提示AmB可能主要影响病毒入侵过程。假病毒感染模型证实,AmB及其结构类似物制霉菌素可普遍增强HIV/IAV和HIV/SARS-CoV-2假病毒入侵多种细胞,且该效应基本独立于IFITM3的表达。随后,研究人员系统评估了AmB对病毒入侵不同阶段的影响,包括吸附、内吞、内体酸化、膜融合及核衣壳释放。结果证实,AmB通过不依赖于吸附或内吞的机制增强病毒入侵。

AmB特异性促进流感病毒入侵且不依赖吸附与内吞
研究人员进一步探究了AmB在病毒入侵过程中的作用,结果表明,AmB可选择性增强病毒包膜与晚期内体膜融合,从而加速病毒逃逸及病毒基因组向细胞核的递送,这凸显了晚期内体在介导该效应中的关键作用。

AmB通过增强晚期内体膜融合促进病毒入侵
尽管既往研究已报道AmB能在1小时内快速在内体中积累,但在病毒感染背景下,AmB与内体成分之间的功能关系仍不清楚。研究人员开发了一种化学蛋白质组学方法来深入阐明这一机制,合成仍保留促病毒入侵活性的生物素标记AmB(AmB-biotin),并鉴定出与之特异性结合的蛋白,证实GCase是AmB在晚期内体中的关键作用靶点。

AmB直接靶向结合GCase
GCase是由GBA1编码的溶酶体水解酶,在糖鞘脂代谢过程中将葡萄糖神经酰胺转化为神经酰胺。神经酰胺作为头部最小的鞘脂分子,结构类似正圆锥形,掺入膜脂后扰动膜曲率和稳定性,因此,其积累可能促进病毒包膜与晚期内体之间的膜融合。为阐明AmB与GCase相互作用的功能意义,研究人员系统评估了病毒感染期间,AmB是否调控GCase活性并改变晚期内体中的神经酰胺水平。结果显示,AmB能显著提高多种细胞中GCase活性,并使IAV感染时晚期内体的神经酰胺水平明显升高。功能实验证实,无论是通过基因敲除GBA1还是GCase抑制剂CBE药物抑制来阻断GCase的活性,都能显著减弱AmB对IAV和SARS-CoV-2假病毒入侵的促进作用。这些结果表明,AmB通过激活GCase,导致晚期内体中神经酰胺积累,从而促进病毒入侵。

AmB通过激活GCase及诱导神经酰胺累积促进病毒入侵
为探究AmB是否调控内体蛋白组成,研究人员将A549细胞经AmB预处理并感染流感病毒后,分离其早期及晚期内体,进行定量蛋白质组学分析。结果显示,AmB显著诱导了内体蛋白质组重构。在AmB处理后的细胞晚期内体中,RAB7、CAV1及RILP蛋白明显富集。其中,作为内体成熟核心调控因子的晚期内体标志物RAB7上调尤为显著。通过对比野生型与GBA1敲除细胞的晚期内体蛋白谱发现,敲除GBA1会降低RAB7和NPC1水平、升高LAMP1水平,与AmB处理表现为相反的调控模式,表明具有活性的GCase是维持RAB7正常水平及内体成熟的关键,证实AmB通过GCase依赖性途径调控内体蛋白组成。

AmB通过激活GCase驱动RAB7上调及内体重塑促进晚期内体成熟
基于上述研究结果,研究人员提出了一种作用机制模型:AmB结合并激活GCase,导致神经酰胺积累,并通过GCase依赖性途径上调RAB7,进而重塑内体结构。最终这些变化促进了病毒包膜与晚期内体的膜融合。总之,由GCase调控的神经酰胺合成与内体成熟过程,构成了AmB影响宿主膜融合、进而增强病毒感染的关键药理学靶点。

AmB通过GCase-Cer/RAB7促进病毒入侵的机制模式图
综上所述,该研究深化了对抗真菌药物与病毒感染间药理学相互作用的理解,证实了以AmB介导的GCase激活及神经酰胺重塑为核心的脱靶性代谢扰动,可显著影响病毒致病过程。这一发现强调了在“共流行时代”重新审视抗菌药物管理策略的必要性,即治疗干预不仅需评估其直接杀菌效力,还需考量其对宿主-病原体相互作用的广泛影响。
