研究背景
流感病毒是一种人畜共患病原体，可从动物传播给人类，并引发流行性疫情与大范围的传播，2009年甲型H1N1流感病毒 (IAV) 全球大流行便是例证。近期美国奶牛群中爆发的H5N1型甲型流感疫情，和已有记录的牛源病毒株可导致人类感染，进一步突显了甲型流感病毒人畜共患这一重要的特性。流感病毒感染仍是全球重大公共卫生问题，每年导致约 300-500 万例重症病例和 29-65 万例呼吸道相关死亡。流感病毒感染后易出现重症或并发症的高危人群包括孕妇、5 岁以下幼儿、老年人、免疫功能低下者及患有慢性疾病的人群。肥胖 (即体重指数 (BMI)≥30) 是慢性低度炎症状态，是增加流感病毒感染期间疾病严重程度和死亡率的危险因素，与流感疫苗接种后的保护效果不相关。人类和小鼠模型研究表明，肥胖与增加流感病毒排毒量、延迟病毒清除、发展为病毒性肺炎以及继发细菌感染的风险相关。甲型流感病毒 (IAV) 主要引起呼吸道疾病，但也可引发肺外效应，肥胖可能会加剧该效应。本文旨在评估肥胖对高剂量甲型流感病毒感染小鼠引发急性期肺外效应，在肺外部位，对病毒复制、组织病理学变化及细胞因子/趋化因子谱的影响。通过饮食诱导建立非肥胖和肥胖小鼠模型，经鼻接种感染 3 天后收集肺、血液及多种肺外组织，进行病毒滴度测定、组织病理学分析和细胞因子 / 趋化因子定量分析。
结果显示，肥胖与非肥胖小鼠肺组织中的病毒滴度和组织病理学评分无显著差异；肺外组织中未检测到病毒，两组的组织病理学评分无显著差异。然而，对 IL-6、IL-1β、TNFα、MCP-1 和 IFNγ 五种细胞因子 / 趋化因子的倍数变化分析显示存在组织特异性差异：肥胖小鼠肺组织和肾周脂肪组织中 IL-6 显著升高，肾脏中呈升高趋势；肺组织中 IL-1β 呈升高趋势；肾脏中 TNFα 显著降低，而肺组织中呈升高趋势；肺组织、血浆和腹股沟脂肪组织中 MCP-1 显著降低。研究表明未来应纳入更广泛的 甲型流感病毒毒株 / 亚型、剂量、时间点和炎症标志物，进一步阐明肥胖对肺外部位的影响。
材料与方法
4-5 周龄的 C57BL/6J (品系 000664) 雄性和雌性小鼠，适应一周后，小鼠被随机分配至低脂饮食 (LFD) 组或高脂饮食 (HFD) 组，持续至实验结束。小鼠分组饲养，饮食处理期间遵循ABSL-1标准，感染实验期间遵循ABSL-2标准，自由采食和饮水 。每周更换两次饲料，每周测量一次体重。饮食处理 14 周后，将高脂饮食组小鼠的体重与低脂饮食组小鼠进行比较，肥胖定义为体重比同龄、同性别的低脂饮食组小鼠平均体重高出≥20%。低脂饮食组和高脂饮食组各有 20 只小鼠 (雌雄各 10 只)，排除未确认肥胖状态或有其他健康问题的小鼠后，最终纳入 18 只非肥胖小鼠 (8 只雄性和 10 只雌性) 和 16 只肥胖小鼠 (9 只雄性和 7 只雌性)。饮食处理 14 周后，通过体重除以鼻到肛门长度的平方计算体重指数 (BMI，g/cm²)。
饮食处理 14 周后，(1) 测量血糖水平。进行葡萄糖耐量试验时，将小鼠转移至新笼中，仅提供水，禁食 6 小时。禁食后，停止供水，通过腹腔注射给予 25% 葡萄糖溶液，剂量为 2 g/kg。分别在禁食前 (测量进食状态血糖)、0 分钟 (禁食后、葡萄糖注射前，测量空腹血糖) 以及葡萄糖注射后 15、30、60 和 120 分钟测量血糖。(2) 收集血液，获得血浆样本，测量血浆瘦素和总胆固醇水平。(3) 对非肥胖和肥胖的雄性及雌性小鼠进行氯胺酮和赛拉嗪混合麻醉，经感染和鼻接种2009 H1N1 甲型流感病毒。所有小鼠均在感染 3 天后实施安乐死，收集血浆样本、肺及其他组织，包括脾脏、肾脏、心脏、肝脏、性腺脂肪组织 (雄性为附睾脂肪组织，雌性为卵巢周围脂肪组织)、腹股沟脂肪组织和肾周脂肪组织。
实验结果
研究表明：
(1) 高脂饮食喂养 14 周可诱导小鼠肥胖，高脂饮食喂养的小鼠表现出更高的体重、体重指数、葡萄糖耐量受损 (血糖升高持续时间更长) 以及血浆瘦素和总胆固醇水平升高。脂联素水平无差异，性腺、腹股沟和肾周脂肪的脂肪量显著增加，这与先前饮食诱导肥胖的研究一致 ，证实了肥胖表型的成功诱导。
(2) 高剂量甲型流感病毒感染可引起两组小鼠肺部炎症变化，对肺组织进行苏木精 - 伊红染色，结果显示气道和肺动脉完全无炎症。而病毒感染的肥胖雌性小鼠的肺苏木精 - 伊红染色显示肺部病变，包括细支气管上皮的脱纤毛、局灶性坏死和炎症以及延伸至肺小动脉壁的炎症。无论是否肥胖，病毒感染小鼠的组织病理学评分无显著差异。两组小鼠肺匀浆中的细胞因子/趋化因子浓度无差异。
(3) 肥胖小鼠的脂肪组织显示分散的炎症灶和微观出血，无论是否感染病毒，肥胖小鼠的脂肪细胞计数均明显低于非肥胖小鼠。尽管肥胖小鼠表现出一些炎症变化，但接种和病毒感染的肥胖与非肥胖小鼠之间无统计学差异。病毒感染的非肥胖小鼠与肥胖小鼠之间，IL-6、IL-1β、TNFα 和 MCP-1 的倍数变化无差异，性腺脂肪组织中病毒感染后的 IFNγ 反应降低。在腹股沟脂肪组织中，两组小鼠病毒感染后 IL-1β 水平均显著升高；非肥胖小鼠的 IL-6 明显升高。与病毒感染的非肥胖小鼠相比，病毒感染的肥胖小鼠中 MCP-1 的倍数变化明显降低。在肾周脂肪组织中，病毒感染的肥胖小鼠与非肥胖小鼠相比，IL-6 的倍数变化更高，其他细胞因子无差异。在脂肪组织中未检测到病毒，所有值均低于检测限。
(4) 非肥胖小鼠的肝脏正常，而肥胖小鼠的肝脏呈现出微泡状到巨泡状的脂肪肝病变，门脉三联征基本未改变。在肝脏中，与鼻接种小鼠相比，被感染小鼠的苏木精 - 伊红染色显示炎症无明显变化，且肥胖状态无影响。
(5) 两组病毒感染小鼠与各自接种对照组相比，IL-6、IL-1β、TNFα、MCP-1 和 IFNγ 的倍数变化无明显差异。在任何小鼠的肝脏匀浆中均未检测到感染性病毒，所有值均低于检测限。接种病毒的非肥胖雄性和病毒感染的肥胖雄性小鼠心脏结构正常。即使在病毒感染后，肥胖小鼠的心脏仍正常，心室腔清晰，心内膜内皮和心肌正常。接种和病毒感染的肥胖与非肥胖小鼠之间，心脏的苏木精 - 伊红染色显示炎症无明显变化。
(6) 接种病毒的非肥胖雌性小鼠和病毒感染的肥胖雌性小鼠肾小管和肾小球未受影响。接种和病毒感染的肥胖与非肥胖小鼠之间，肾脏的苏木精 - 伊红 (H&E) 染色显示炎症无明显变化。任何小鼠的肾脏样本中均未检测到感染性病毒，所有值均低于检测限。与接种组相比，病毒感染组的 IL-6、IL-1β 和 MCP-1 倍数变化明显更高。在非肥胖小鼠中，病毒感染还导致 TNF-α 表达明显增加。比较两组病毒感染小鼠时，肥胖小鼠的 IL-6 表达呈升高趋势，但 TNFα 水平则明显降低。此外，与接种对照组相比，病毒感染组的肥胖小鼠的 IFNγ 表达呈降低趋势。在脾脏中，肥胖和非肥胖小鼠的任何样本中均未检测到感染性病毒，脾脏中病毒感染的小鼠的 TNFα 表达明显高于接种小鼠。
结论
研究采用 C57BL/6J 饮食诱导肥胖小鼠模型，探讨了肥胖状态是否会加剧高剂量 2009 年大流行 H1N1 甲型流感病毒感染 3 天后肺外组织 (如肝脏、肾脏、脾脏、心脏和各种脂肪组织) 的病毒复制和炎症变化。除肺外，在任何组织中均未检测到感染性病毒，且基于组织病理学分析，肥胖并未增加任何肺外组织中甲型流感病毒感染诱导的炎症变化。然而，病毒感染的肥胖与非肥胖小鼠之间，细胞因子和趋化因子反应因组织特异性而有变化。综上所述，实验表明，在该模型中，肥胖并未明显影响肺外病毒复制或病理学，但观察到轻微的组织特异性免疫差异。未来需要在不同病毒剂量、病毒株和亚型、不同感染后天数以及更广泛的炎症参数下进行进一步研究，以继续探索肥胖对流感病毒感染后肺外病理学的影响。
阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2813-0227/5/4/31
Zoonotic Diseases 期刊介绍
主编：Prof. Dr. Stephen K. Wikel, Quinnipiac University, USA
Zoonotic Diseases (ISSN 2813-0227) 创刊于2021年，是一个国际化、经同行评审的开放获取期刊。期刊发表关于人畜共患疾病基础或应用方面的高质量原创研究、综述文章、简报、通讯和观点，旨在为人畜共患疾病的各个方面提供新的见解，并为人畜共患疾病研究提供全球性平台。目前，Zoonotic Diseases 期刊已经被ESCI (Web of Science)、Scopus、CNKI等数据库收录。
Time to First Decision: 27.4 Days
Acceptance to Publication: 5.8 Days
期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/zoonoticdis
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