贝勒医学院的研究人员及其合作机构改进了我们对轮状病毒如何使人患病的理解。轮状病毒是儿童急性胃肠炎最常见的原因。这项发表在《科学进展》上的研究首次表明，轮状病毒蛋白NSP4不仅是多个方面轮状病毒感染的必要条件，而且也足以通过扰乱钙信号传导，不仅在感染细胞内，也在邻近的未感染细胞中引发钙信号紊乱。这些钙信号紊乱影响轮状病毒疾病的严重程度，为NSP4功能如何影响轮状病毒致病性提供了新的见解。研究结果表明，操纵NSP4可能带来预防或治疗轮状病毒感染的新策略。
“轮状病毒单独占所有严重儿科急性胃肠炎病例的四分之一，通常表现为水样腹泻、呕吐、发热和腹痛。目前，全球每年有近500,000名儿童因这种病症死亡，”该研究的通讯作者、分子病毒学和微生物学副教授、Alkek宏基因组和微生物组研究中心成员、Dan L Duncan综合癌症中心成员Joseph Hyser博士说。“尽管口服补液疗法和减毒活疫苗已帮助减少了全球儿童轮状病毒急性胃肠炎的负担，但仍有必要进一步改进。”
在这项研究中，Hyser和他的同事们深入探讨了NSP4在轮状病毒感染期间如何影响疾病严重程度，希望找到一种新的方法来治疗或预防这种疾病。在之前的一项研究中，研究人员发现轮状病毒触发了一种称为“细胞间钙波”的异常钙信号，这些钙波从感染细胞辐射到邻近的未感染细胞，并且抑制这些信号可以减轻疾病的严重程度。
“结果显示，钙波很可能有助于轮状病毒的复制和致病性；然而，尚不清楚病毒是如何触发这一信号的。我们已经有证据表明，NSP4可能是涉及触发钙波的病毒蛋白中最重要的一种，”Hyser博士说。
研究人员利用现有的人类和猪源性轮状病毒毒株（包括强毒株和减毒株）以及通过反向遗传系统生成的新基因重组株，通过一系列实验模型（包括实验室培养的细胞、肠道类器官培养物和动物模型），研究了NSP4在诱导钙波中的作用及其与疾病严重程度的联系。
研究人员发现，轮状病毒产生钙波的能力完全归因于NSP4，即使在没有轮状病毒感染的情况下，表达NSP4的细胞也能产生与天然感染无法区分的钙波。
重要的是，来自减毒轮状病毒的NSP4比来自强毒株的NSP4产生的钙波更少，而在强毒株中插入减毒NSP4既减少了其产生的钙波数量，也降低了其在动物模型中引起腹泻的能力。
“我们发现轮状病毒产生钙波的能力与NSP4密切相关，仅表达NSP4就足以产生钙波，并且轮状病毒疾病严重程度的多个方面与其产生钙波的能力相关，”Hyser说。
此外，钙波还触发了免疫反应，表明钙失调可能是病毒识别的一种手段。
“总的来说，证据表明NSP4似乎参与了诱导与轮状病毒疾病严重程度和宿主细胞对异常钙信号水平反应相关的钙波，”Hyser说。
这些发现可能不仅适用于轮状病毒，还适用于携带类似NSP4蛋白质的其他病毒，这些蛋白质可能也涉及扰乱钙信号传导。
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