当牛感染牛病毒性腹泻病毒（BVDV）后，细胞内乳酸水平持续上升，而I型干扰素（IFN-I）表达却在达到峰值后迅速下降。这一现象长期困扰兽医和病毒学研究者：病毒究竟如何在宿主细胞中既获取能量，又抑制抗病毒免疫？2026年3月26日，《Journal of Virology》在线发表了题为《Pestivirus bovine viral diarrhea infection induces ROS-HIF-1α axis-driven glycolytic reprogramming which increases viral replication by impairing RIG-I-dependent type I interferon response》的研究论文。由仲恺农业工程学院动物科技学院的徐义刚教授团队主导，联合其他单位完成该工作，该研究系统阐明了BVDV通过ROS-HIF-1α轴驱动糖酵解重编程，进而阻断RIG-I/MAVS通路、抑制IFN-I产生并促进病毒复制的分子机制。
BVDV感染引发糖酵解重编程：乳酸升高与IFN-I下降并存
研究首先在健康5月龄犊牛体内验证了代谢变化。实验组犊牛通过鼻腔和口服途径接种BVDV（10^5 TCID50），对照组为模拟感染。结果显示，感染后血清乳酸浓度随时间持续升高，而IFN-β mRNA水平约在36小时达到峰值，随后显著下降。
体外实验使用MDBK细胞，以MOI=5感染BVDV后，观察到葡萄糖消耗量增加，胞外酸化率（ECAR）在葡萄糖添加后和寡霉素处理后均显著高于对照组。进一步计算糖酵解能力和糖酵解容量，也呈现明显提升。乳酸产量在感染后12-72小时持续增加，而IFN-β mRNA在24小时达峰后回落。细胞内ATP水平在高糖和低糖条件下均下降，但补充外源ATP能显著提高病毒RNA复制水平和病毒蛋白表达，表明BVDV复制高度依赖宿主能量供应。
这些结果提示，BVDV感染诱导了宿主从氧化磷酸化向有氧糖酵解的代谢重编程，即经典的“Warburg效应”，为病毒复制提供原料，同时伴随抗病毒信号的减弱。
HIF-1α是糖酵解重编程的关键驱动因子
研究团队接下来聚焦转录因子HIF-1α的作用。HIF-1α是细胞糖酵解的主要调控者，可上调GLUT1（葡萄糖转运蛋白1）、HK2（己糖激酶2）、PFKP（磷酸果糖激酶血小板型）和LDHA（乳酸脱氢酶A）等关键酶。
实验显示，BVDV感染后HIF-1α mRNA和蛋白水平呈时间依赖性升高，而羟基化HIF-1α（HIF-1α-OH）水平降低，表明HIF-1α不仅表达增加，还获得稳定性。免疫荧光和核质分离实验进一步证实HIF-1α发生明显核转位。在高糖培养条件下，HIF-1α表达较强，低糖条件下则较弱。
为验证功能，研究者用HIF-1α抑制剂PX-478或GLUT1抑制剂Fasentin预处理细胞。结果显示，葡萄糖摄取减少，乳酸产生下降，IFN-β mRNA显著上调，而病毒复制（通过qRT-PCR、Western blot和IFA检测）被明显抑制。同时，糖酵解相关蛋白GLUT1、HK2、PFKP、LDHA表达下调。这一系列数据明确指出，HIF-1α介导的糖酵解是BVDV促进自身复制的核心环节。
ER应激-ROS轴激活HIF-1α：病毒利用宿主应激信号
HIF-1α的稳定化从何而来？研究追溯到上游信号。BVDV感染激活内质网应激（ER stress），主要通过PERK通路：GRP78（ER伴侣蛋白）表达升高，p-PERK、p-eIF2α、ATF4和GADD34水平显著增加，而IRE1α和ATF6通路变化不明显。
使用ER应激抑制剂4-PBA处理后，氧化应激相关基因HMOX-1、TXN、PRDX-6表达下降，细胞内ROS水平降低。ROS是稳定HIF-1α的关键分子：ROS诱导剂H₂O₂处理可降低HIF-1α-OH水平，升高GLUT1、HK2、PFKP、LDHA表达；ROS清除剂NAC则相反，HIF-1α-OH升高，糖酵解蛋白表达受抑。细胞活力检测（CCK-8）确认所用抑制剂浓度对细胞活性无显著影响。
这一发现揭示了BVDV如何将宿主防御性ER应激转化为自身有利条件：PERK-eIF2α轴一方面诱导应激，另一方面通过GADD34促进选择性翻译，使HIF-1α等适应性蛋白得以表达，最终驱动糖酵解。
糖酵解通过HK2/MAVS/VDAC1复合物阻断RLR信号
糖酵解不仅供能，还直接干预免疫信号。研究发现，BVDV感染促进HK2、MAVS（线粒体抗病毒信号蛋白）和VDAC1（电压依赖性阴离子通道1）形成三元复合物。该复合物竞争性阻断RIG-I与MAVS的相互作用，导致下游TBK1和IRF3磷酸化水平降低，IFN-I产生受抑。
共免疫沉淀（Co-IP）实验证实：过表达HK2或VDAC1可减弱RIG-I-MAVS结合；BVDV感染进一步增强内源性HK2-MAVS和VDAC1-MAVS相互作用，而poly(I:C)（RLR通路激动剂）可部分解除这一抑制。敲低HK2或VDAC1后，RIG-I-MAVS相互作用恢复，IFN-β mRNA和蛋白分泌增加，干扰素刺激基因（ISG20、ISG15、IFITM1、IFITM3、OAS1、MX1）表达上调。HIF-1α抑制剂PX-478也产生类似效应。
高糖培养条件下poly(I:C)诱导的IFN-β表达弱于低糖条件，而HT-DNA（cGAS-STING激动剂）或LPS（TLR激动剂）诱导的IFN-β不受糖酵解影响，表明糖酵解特异性抑制RLR通路。
多重功能实验证实糖酵解是病毒复制的必要条件
研究团队开展了系列干预实验：线粒体丙酮酸转运抑制剂UK5099增强糖酵解，病毒复制增加；丙酮酸脱氢酶激酶抑制剂DCA则相反。缺氧（5% O₂）条件下HIF-1α更稳定，病毒复制升高；用半乳糖替代葡萄糖阻断糖酵解后，病毒复制下降。在poly(I:C)预处理背景下，这些干预对p-IRF3和IFN-β的影响与预期一致。
乳酸作为关键代谢物进一步抑制MAVS功能
糖酵解终产物乳酸发挥了独立抑制作用。LDHA敲低或使用LDHA抑制剂钠草酸（SO）后，乳酸产量下降，p-IRF3水平升高，IFN-β表达增加，病毒复制显著受抑。外源补充乳酸则逆转SO的抗病毒效应。
生物素标记乳酸拉下实验直接证明乳酸能与MAVS结合，导致MAVS从线粒体向胞质转位，破坏RIG-I-MAVS复合物，进而抑制IRF3磷酸化与核转位，下游IFN-β及ISG表达全面降低。敲低乳酸转运蛋白MCT1可阻断外源乳酸摄取，恢复IFN-β水平并抑制病毒复制。
PDHA（丙酮酸脱氢酶A）敲低使丙酮酸更多转向乳酸生成，IFN-β下降，病毒复制增强，进一步佐证乳酸的促病毒作用。
研究意义：为BVDV防控提供代谢干预新思路
病毒感染激活ER应激-ROS轴，稳定并激活HIF-1α，驱动糖酵解重编程；糖酵解一方面通过HK2/MAVS/VDAC1复合物阻断RIG-I信号，另一方面通过乳酸-MAVS结合进一步抑制MAVS线粒体定位，最终全面抑制IFN-I产生，为病毒复制创造有利环境。这一机制不仅深化了对BVDV致病机制的认识，也与黄病毒科其他成员（如HCV、DENV）已报道的代谢调控策略形成呼应。虽然现有疫苗和清除持续感染牛的策略有效，但针对代谢通路的干预（如HIF-1α、HK2、LDHA或MCT1抑制剂）可能成为新型辅助治疗手段。未来若结合同位素标记葡萄糖示踪实验，可更精确量化糖酵解通量，为临床转化提供更坚实依据。
结语：代谢免疫学视角下的病毒防控新方向
BVDV是全球养牛业重要病原，造成的经济损失巨大。传统防控侧重于病毒本身，而本研究将目光转向宿主代谢，揭示病毒如何“借力打力”，将宿主能量重编程为免疫抑制的工具。这一发现拓展了“代谢免疫学”在动物病毒学领域的应用。
对养殖实践而言，未来或许可通过优化饲料能量结构或开发靶向代谢药物的策略，降低BVDV感染风险。对科研而言，它为理解其他RNA病毒的持久感染机制提供了参考。期待后续研究进一步验证这些靶点的安全性和有效性，助力BVDV防控迈向精准化新时代。
注：文中插图源于Journal of Virology，欢迎关注交流。
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