猪繁殖与呼吸综合征(PRRS),俗称“蓝耳病”,是全球养猪业面临的重要传染病之一。该病由猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)引起,具有病毒变异快、流行毒株复杂等特点,给全球养猪业造成巨大的经济损失。由于现有疫苗交叉保护能力有限,同时缺乏针对PRRSV的特异性抗病毒药物,临床防控仍面临较大挑战。
近日,天津农学院孙英峰教授团队在国际病毒学期刊《Journal of Virology》在线发表研究论文**《Tylvalosin tartrate inhibits PRRSV replication by suppressing cellular pyroptosis through the TLR4/NF-κB signaling pathway》**。研究首次从宿主靶向角度揭示了酒石酸泰万菌素抑制PRRSV复制的新机制。
研究发现,酒石酸泰万菌素能够通过抑制TLR4/NF-κB信号通路活化,阻断GSDMD介导的细胞焦亡,从而有效抑制包括类L1、类L8.1和类L8.3等多个PRRSV流行谱系的病毒复制。
这一发现为酒石酸泰万菌素的“老药新用”提供了新的科学依据,也为PRRS的临床防控和抗病毒药物研究提供了潜在的新干预思路。
一、研究发现新的抗病毒作用机制
研究团队首次证实,酒石酸泰万菌素的抗PRRSV作用不仅与传统抗菌机制相关,还涉及宿主细胞信号通路调控。
研究结果表明,酒石酸泰万菌素能够靶向TLR4/NF-κB/细胞焦亡信号轴,抑制PRRSV感染诱导的细胞焦亡,从而限制病毒复制。
这一机制从宿主靶向角度拓展了对酒石酸泰万菌素抗病毒作用的认识。
二、对多种PRRSV流行谱系表现出抑制作用
体外细胞实验显示,在猪肺泡巨噬细胞(PAMs)中,3.125 μM为酒石酸泰万菌素的最大安全浓度。
在这一浓度下,酒石酸泰万菌素不仅能够显著抑制类L1型PRRSV TJ-C6株的复制,同时对类L5(VR2332-like)、类L8.1(CH-1a-like)和类L8.3(JXA1-like)等PRRSV毒株也表现出明显抑制效果。
Western blot和免疫荧光分析(IFA)进一步显示,药物处理后PRRSV N蛋白表达水平明显下降。
研究结果表明,酒石酸泰万菌素对多个PRRSV流行谱系具有潜在的广谱抑制作用。
三、临床试验显示可减轻肺损伤及炎症反应
研究团队进一步在PRRSV类L1毒株自然感染猪群中开展临床治疗试验。
实验中,感染猪通过饲料口服酒石酸泰万菌素,剂量为1000 mg/kg,连续使用14天。
结果显示,治疗组猪只血清病毒RNA水平在第12天和第21天均显著低于未处理组。
肺组织病理学分析显示,酒石酸泰万菌素处理能够改善肺泡结构完整性,减少肺组织淤血,并显著降低肺部病变评分。
与此同时,猪体内炎症因子IL-1β、IL-6和IL-18水平也明显下降。
这些结果表明,酒石酸泰万菌素可能不仅影响病毒复制,同时能够减轻PRRSV感染引发的炎症和组织损伤。
四、研究锁定“细胞焦亡”这一关键环节
为进一步解析药物作用机制,研究团队开展了转录组学分析。
结果发现,酒石酸泰万菌素处理后,多条与细胞焦亡相关的信号通路受到明显调控,其中包括NLRP3、CASP1、GSDMD、IL-1β和IL-18等关键分子。
进一步实验显示,PRRSV感染能够诱导PAM细胞发生明显的细胞焦亡。
研究人员分别使用CASP1抑制剂VX765和GSDMD抑制剂LDC7559进行干预。结果显示,当细胞焦亡通路中的关键执行蛋白受到抑制后,PRRSV N蛋白水平明显降低,病毒复制受到抑制。
这一结果与酒石酸泰万菌素处理后的效果高度一致,进一步支持了酒石酸泰万菌素通过抑制CASP1/GSDMD介导的细胞焦亡限制PRRSV复制的机制。
五、TLR4/NF-κB信号通路成为关键上游靶点
在进一步研究中,团队发现,PRRSV感染能够诱导TLR4表达上调,并促进NF-κB p65磷酸化及核转位。
而酒石酸泰万菌素能够明显抑制上述变化。
研究人员进一步采用TLR4特异性抑制剂resatorvid以及TLR4 siRNA进行验证。结果表明,抑制或敲低TLR4后,可以产生与酒石酸泰万菌素相似的抗焦亡和抗病毒效果。
研究因此认为,TLR4/NF-κB信号通路可能是酒石酸泰万菌素发挥抗焦亡和抗PRRSV作用的重要上游靶点。
整体而言,研究初步构建了“TLR4/NF-κB信号通路—CASP1/GSDMD介导的细胞焦亡—PRRSV复制”这一作用链条,为进一步研究酒石酸泰万菌素的抗病毒机制提供了新的理论依据。
六、“老药新用”为PRRS防控提供新思路
目前,酒石酸泰万菌素已经是兽医临床应用中的成熟品种。此次研究进一步拓展了其潜在的生物学作用,也为现有兽药品种的功能再开发提供了新的思路。
与从零开始研发全新抗病毒药物相比,基于已有兽药开展“老药新用”研究,在产品基础、生产工艺和临床应用经验等方面具有一定优势。
不过,需要指出的是,本研究结果主要揭示了酒石酸泰万菌素的潜在抗PRRSV机制及其应用价值。相关研究成果能否进一步转化为针对PRRS的标准化临床用药方案,还需要更多规模化临床试验、药效学及安全性研究进行验证。
七、团队及研究支持
天津农学院孙英峰教授团队长期致力于猪重要传染病的病原学、流行病学、致病机制以及疫苗研发与评价等研究。
本研究通讯作者为孙英峰教授和于晓雪副教授,张世芹、李欣蕾为共同第一作者。
研究获得天津市科技计划项目、天津市人力资源和社会保障局青年科技人才项目以及浙江伊科拜克动物保健品有限公司的资助与支持。
结语
PRRSV高变异性和复杂的流行谱系一直是蓝耳病防控的重要难题。此次研究从宿主细胞焦亡及TLR4/NF-κB信号通路角度揭示酒石酸泰万菌素的抗PRRSV作用机制,为传统兽用抗菌药物的功能拓展和PRRS综合防控提供了新的研究方向。
对于兽药研发和动物保健行业而言,这项研究也释放出一个值得关注的信号:现有成熟兽药的作用机制再发现,以及基于宿主靶点的“老药新用”,可能成为未来动物病毒性疾病药物研发的重要路径之一。