编辑推荐：
本文聚焦气道炎症背景下的宿主防御机制。研究表明，慢性阻塞性肺疾病（COPD）、肺炎等患者下气道黏蛋白（LAMs）的α2-3/α2-6唾液酸化水平升高，显著增强了与甲型流感病毒亚型（H1N1/H3N2）的结合能力。这种结合是亚型依赖性的：H1N1结合与α2-6唾液酸（NeuAc）水平相关，而H3N2结合与α2-3唾液酸水平相关。神经氨酸酶抑制剂（如奥司他韦）的应用，可大幅增强黏蛋白（尤其是唾液酸含量低的黏蛋白）的病毒结合能力，揭示了一种通过增强黏膜屏障功能来限制病毒感染的潜在治疗策略。
引言：流感感染风险、黏蛋白与气道疾病
慢性阻塞性肺疾病（COPD）是全球第四大死因，患者感染流感后发生肺炎和呼吸衰竭的风险极高，分别增加1770倍和1097倍。气道黏液是抗病毒宿主防御的关键部分，其主要由黏蛋白MUC5AC、MUC5B和膜结合型MUC1构成。先前研究表明，长期吸烟者（无论是否患有COPD）的下气道黏蛋白中，α2-3和α2-6连接的唾液酸（N-乙酰神经氨酸，NeuAc）相对丰度较健康不吸烟者有所增加，这可能影响黏蛋白作为“诱饵受体”结合病原体的能力。本研究假设，气道炎症患者来源的LAMs因唾液酸水平升高，能更有效地结合甲型流感病毒。研究主要目的是表征两种季节性甲型流感病毒（H1N1pdm09和H3N2）与不同临床来源（健康不吸烟者、长期吸烟者、COPD患者、肺炎患者）LAMs及口腔MUC5B的结合特性，并探究神经氨酸酶抑制剂（奥司他韦）及黏蛋白自身对病毒感染的抑制作用。
唾液酸化与硫酸化：黏蛋白糖基化的关键特征
研究首先通过液相色谱-质谱联用（LC-MS）分析了不同来源黏蛋白的酸性O-糖基化特征。
结果发现，与健康不吸烟者和口腔MUC5B相比，来自长期吸烟者和所有气道疾病患者（COPD、肺炎）的黏蛋白中，总唾液酸含量更高。具体而言，肺炎患者黏蛋白的α2-3唾液酸/糖结构平均数量最高（约0.77-0.79），而COPD患者黏蛋白的α2-6唾液酸水平最高（0.61）。口腔MUC5B的唾液酸水平与健康不吸烟者LAMs相近，但其硫酸化糖基水平显著更高（0.17），这在肺炎患者黏蛋白中几乎检测不到。这些数据表明，气道炎症状态下黏蛋白的唾液酸化，特别是特定连接方式的唾液酸化，发生了特征性改变。
亚型依赖的流感病毒结合与神经氨酸酶抑制剂的增强效应
通过微孔板结合实验，研究人员探究了黏蛋白与流感病毒的结合能力，并比较了添加神经氨酸酶抑制剂奥司他韦前后的差异。研究发现，在存在奥司他韦的情况下，H1N1和H3N2均能结合所有被检测的黏蛋白及唾液酸-人血清白蛋白（HSA）参考物。但在无抑制剂存在时，结合模式呈现亚型特异性：H1N1仅能结合来自长期吸烟者（无论是否患COPD）的LAMs和口腔MUC5B，而不能显著结合健康不吸烟者及肺炎患者的LAMs。相反，H3N2能够结合所有来源的黏蛋白，但仅能结合α2-3-HSA参考物。这表明，在无药物治疗的情况下，流感病毒与黏蛋白的结合受病毒亚型和黏蛋白供体状态的双重调节，而神经氨酸酶抑制剂的使用可使所有黏蛋白获得结合病毒的能力。
神经氨酸酶抑制效果与酶切特异性的亚型差异
进一步分析发现，神经氨酸酶抑制对结合能力的增强效果存在亚型差异。平均而言，奥司他韦使H1N1的黏蛋白结合水平增加了4.5倍，而H3N2仅增加了1.7倍，表明抑制剂对H1N1结合能力的提升更为显著。对参考物的分析揭示了两种病毒神经氨酸酶的底物偏好：H1N1神经氨酸酶能以相似程度切割α2-3和α2-6连接的唾液酸；而H3N2神经氨酸酶主要切割α2-6连接的唾液酸，对α2-3连接的唾液酸无明显作用。这种酶切特异性的不同，部分解释了两者在无抑制剂条件下结合谱的差异。
病毒结合与唾液酸表位丰度的相关性
研究人员分析了病毒结合水平与黏蛋白上特定唾液酸表位丰度之间的相关性。对于LAMs（不包括口腔MUC5B），H1N1结合水平与其α2-6唾液酸丰度显著相关。而H3N2结合水平则与所有被检黏蛋白（包括口腔MUC5B）的α2-3唾液酸及总唾液酸丰度相关。一个有趣的发现是，口腔MUC5B对H1N1的结合能力远高于基于其唾液酸水平所预测的值，这可能与其高水平的硫酸化糖基结构有关，提示硫酸化修饰可能促进了H1N1的结合。
黏蛋白在体外抑制流感病毒感染
最后，研究在肺泡上皮细胞系A549中验证了黏蛋白对病毒感染的直接抑制作用。使用猪结肠黏蛋白（因其糖基化多样且可获得高浓度）进行的实验表明，黏蛋白能以剂量依赖方式抑制感染。10 mg/mL的黏蛋白可显著抑制H1N1（降低39.3%）和H3N2（降低31.2%）的感染。3 mg/mL的黏蛋白对H1N1感染有抑制趋势，但对H3N2无效，表明H1N1感染对黏蛋白抑制更敏感。在添加奥司他韦的情况下，3 mg/mL的黏蛋白即可显著抑制H1N1感染（降低26.8%），但对H3N2感染仍无显著影响，这可能与所用猪黏蛋白唾液酸水平相对较低、而硫酸化水平较高有关。
讨论与结论：平衡与启示
研究发现，在气道炎症（如吸烟、COPD、肺炎）状态下，局部黏蛋白的唾液酸水平升高，增强了其作为诱饵受体结合甲型流感病毒的潜力。病毒的血凝素（负责结合）与神经氨酸酶（负责切割唾液酸以促进病毒释放）之间存在一种精妙的平衡，二者共同作用决定了病毒能否成功穿越黏液屏障感染上皮细胞。神经氨酸酶抑制剂通过抑制酶活性，“锁住”了黏蛋白上的唾液酸，使其得以保留结合病毒的能力，从而放大了黏膜的物理防御作用。这为临床治疗提供了新思路：即通过增强局部黏蛋白的唾液酸化或联用神经氨酸酶抑制剂，来强化肺部宿主防御，特别是在黏液清除功能受损的疾病（如COPD）中。尽管炎症状态下黏蛋白总量和唾液酸化的增加在理论上应增强防御，但COPD患者实际的流感易感性增高，提示黏液淤积和清除障碍可能抵消了这种理论获益。因此，未来的治疗策略需兼顾增强黏蛋白的“诱捕”能力和改善气道黏液清除效率。
