近日，一篇刊登在國際雜志Science上題為“Rotavirus induces intercellular calcium waves through ADP signaling”的研究報(bào)告中，來自貝勒醫(yī)學(xué)院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究揭示了輪狀病毒誘發(fā)嚴(yán)重胃腸疾病的分子機(jī)制；輪狀病毒是引起腹瀉和嘔吐的主要原因，尤其是在兒童群體中，每年其大約會(huì)誘發(fā)12.8萬人死亡；這種病毒會(huì)通過感染小腸中的腸細(xì)胞來引發(fā)疾病，但僅有一小部分易感細(xì)胞會(huì)攜帶病毒，20世紀(jì)90年代中期，科學(xué)家們提出，這一小部分被感染的細(xì)胞能通過發(fā)送信號(hào)干擾鄰近未感染細(xì)胞的功能從而來促進(jìn)嚴(yán)重疾病的發(fā)生，但關(guān)于這種信號(hào)的特性一直是一個(gè)謎題。

這篇研究報(bào)告中，研究人員發(fā)現(xiàn)，輪狀病毒感染的細(xì)胞能釋放名為二磷酸腺苷（ADP，adenosine diphosphate）的信號(hào)分子，該信號(hào)分子能與鄰近細(xì)胞上的細(xì)胞受體P2Y1相結(jié)合，ADP對(duì)P2Y1的激活就會(huì)導(dǎo)致未感染的細(xì)胞中產(chǎn)生名為細(xì)胞間鈣質(zhì)波的信號(hào)分子，通過干擾ADP與其受體的結(jié)合就能夠降低小鼠疾病模型的腹瀉嚴(yán)重性，這就表明，靶向作用P2Y1或能作為一種有效的策略來控制人群中的病毒性腹瀉。

研究者Joseph Hyser表示，此前研究中我們使用熒光鈣傳感器和實(shí)時(shí)成像技術(shù)進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)，輪狀病毒感染的細(xì)胞能夠展現(xiàn)出異常的鈣信號(hào)，我們可以將其轉(zhuǎn)化為從感染細(xì)胞中輻射出的細(xì)胞間鈣信號(hào)的脈沖圖譜，鈣信號(hào)已知與輪狀病毒感染的多個(gè)方面有關(guān)，而本文研究揭示了輪狀病毒所誘導(dǎo)的改變的動(dòng)態(tài)特性。當(dāng)前研究中，研究人員利用低劑量的病毒來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，同時(shí)他們注意到，并不僅僅是病毒感染的細(xì)胞能夠表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)的鈣信號(hào)傳導(dǎo)，而且鄰近未受感染的細(xì)胞也會(huì)產(chǎn)生鈣信號(hào)脈沖，而且表現(xiàn)地與感染細(xì)胞一樣；這一觀察性的結(jié)果就表明，感染細(xì)胞會(huì)誘發(fā)未感染細(xì)胞出現(xiàn)細(xì)胞間的鈣信號(hào)波。

隨后研究人員將他們所觀察到的結(jié)果與上世紀(jì)90年代中期科學(xué)家們提出的一個(gè)概念聯(lián)系起來，即輪狀病毒感染的細(xì)胞能向鄰近未感染的細(xì)胞發(fā)送信號(hào)感染其功能，并促進(jìn)患者機(jī)體腹瀉和嘔吐癥狀。研究人員利用現(xiàn)場(chǎng)熒光顯微鏡進(jìn)行研究揭示了輪狀病毒感染和未感染的細(xì)胞都會(huì)出現(xiàn)細(xì)胞間的鈣質(zhì)信號(hào)，這或許就為研究人員調(diào)查信號(hào)的特性提供了前所未有的手段。文章中，研究者Chang-Graham及其同事通過對(duì)三種不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行研究識(shí)別出了誘發(fā)未感染細(xì)胞出現(xiàn)細(xì)胞間鈣質(zhì)波的特殊信號(hào)，隨后他們利用一種常用于研究輪狀病毒的猴腎細(xì)胞系進(jìn)行研究，同事研究者還使用了人類腸道類器官進(jìn)行研究，該系統(tǒng)能夠再現(xiàn)人類感染的許多特性以及新生小鼠模型發(fā)生輪狀病毒感染和腹瀉的狀況；研究結(jié)果表明，諸如前列腺素E2和一氧化氮等意思鈣質(zhì)波信號(hào)誘發(fā)因素似乎并沒有引起鈣質(zhì)反應(yīng)，隨后研究者檢測(cè)了ATP和ADP，這兩種鈣質(zhì)信號(hào)的介導(dǎo)子此前并未發(fā)現(xiàn)與輪狀病毒感染有關(guān)，研究者發(fā)現(xiàn)，輪狀病毒感染的細(xì)胞會(huì)通過釋放ADP來結(jié)合未感染細(xì)胞上的P2Y1受體，從而誘發(fā)細(xì)胞間的鈣質(zhì)波。而敲除P2Y1基因就能抑制ADP信號(hào)傳輸，這樣就能減少細(xì)胞間的鈣質(zhì)波。

研究者Chang-Graham說道，在三個(gè)模型系統(tǒng)中，我們一致性發(fā)現(xiàn)，輪狀病毒感染的細(xì)胞能向攜帶ADP的未感染的細(xì)胞發(fā)送信號(hào)，這或許有助于疾病嚴(yán)重性的發(fā)生，而研究者認(rèn)為這是模式的轉(zhuǎn)變，實(shí)際上ADP作為實(shí)際的信號(hào)此前并未被關(guān)注過。深入研究后，研究人員揭示了ADP在輪狀病毒感染和復(fù)制過程中的新型角色，ADP或許能作為參與輪狀病毒所誘發(fā)的嚴(yán)重腹瀉和嘔吐的多種因素的重要誘發(fā)子，比如研究人員發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明，ADP信號(hào)能增加輪狀病毒的感染，炎性細(xì)胞因子IL1-α的表達(dá)以及血清素的分泌，ADP信號(hào)還能增加產(chǎn)生前列腺素和一氧化氮的酶類的表達(dá)，從而潛在誘發(fā)輪狀病毒感染中所觀察到的特殊化合物水平的增加，預(yù)防ADP信號(hào)和細(xì)胞間的鈣質(zhì)波或許就能減少上述提及的化合物的產(chǎn)生。

研究者Chang-Graham說道，如今我們確定了，抑制P2Y1受體就能降低小鼠模型中輪狀病毒誘導(dǎo)的腹瀉的嚴(yán)重程度，利用細(xì)胞間的鈣質(zhì)波，輪狀病毒就能方法其致病能力并超越其直接感染的細(xì)胞，這是研究人員識(shí)別出的首個(gè)病毒能激活A(yù)DP所介導(dǎo)的細(xì)胞間鈣質(zhì)波，其或有望成為其它病毒所利用的策略來誘發(fā)其宿主的疾病發(fā)生。

最后研究者表示，本文研究為闡明輪狀病毒所致腹瀉的機(jī)理提供了一種潛在的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，在治療方面，本文研究結(jié)果也讓科學(xué)家們非常興奮，因?yàn)槟壳鞍邢蜃饔肞2Y1的藥物正在作為抗凝藥物進(jìn)行臨床前的測(cè)試過程，如果證明這類藥物對(duì)兒童是安全的，那么其或許有可能被重新利用來治療輪狀病毒感染所誘發(fā)的腹瀉。