Набор конечных продуктов клеточных процессов метаболизма живой клетки, ткани, органа, системы или организма называется метаболомом. Метаболом – полный набор промежуточных продуктов метаболизма, включая вторичные метаболиты, гормоны и другие сигнальные молекулы. Метаболомика исследует химические процессы метаболитов (или малых молекул размером менее 1 кДа), которые являются промежуточными продуктами обмена веществ. Они могут быть эндогенными, экзогенными или метаболитами чужеродных веществ, например лекарственных препаратов (ксенометаболиты). Метаболическое профилирование дает представление о физиологии клетки и помогает понять интеграцию клеточной биологии и протеомно-транскриптомной и метаболической информации. «Метаболомика» преимущественно сосредоточена на метаболическом профилировании на клеточном или органном уровне относительно нормального метаболизма, а «метабономика» расширяет метаболическое профилирование, включая в него влияние на метаболизм таких факторов окружающей среды, как питание, токсины, заболевания и внегеномные воздействия, в том числе микробиота кишечника. Иммунометаболизм исследует взаимодействие между иммунологическими и метаболическими процессами, включая активацию и регуляцию клеточного метаболизма.

В последнее десятилетие исследования метаболома показали, что вирусы в эукариотических клетках способствуют масштабным изменениям клеточного метаболизма хозяина. Большинство вирусов вызывало аэробный гликолиз (эффект Варбурга), и лишь немногие из них также вызывали синтез жирных кислот и глутаминолиз. Это ограничение использования источника углерода инфицированными вирусом клетками увеличивает доступную энергию для размножения вируса, а также выживания инфицированных клеток. Сообщалось, что пассаж ВПГ-1 в клетке HeLa * зависел от доступности в культуральной среде глюкозы, но не глютамина. Кроме того, в отсутствие глюкозы ВПГ может проникать в клетку хозяина, но не способен производить инфекционное потомство. Эти сообщения свидетельствуют о том, что для размножения вируса на поздней стадии репликации требуется гликолиз, возможно, во время позднего синтеза гена или скопления, или выхода вириона. Однако есть сообщения, которые указывают на стимуляцию захвата глюкозы во время инфекции ВПГ (см. рисунок). Во время инфекции ВПГ глюкоза не используется в цикле трикарбоновых кислот, но переносится в направлении синтеза нуклеотидов, указывая на то, что ВПГ-1 не влияет на аэробный гликолиз. В другом исследовании было отмечено, что инфекция ВПГ 1 в клетках стимулирует захват глюкозы и выработку молочной кислоты на основе фосфофруктокиназы. Интересно, что как РНК-, так и ДНК-вирусы, которые размножаются в ядре, нуждаются в синтезе жирных кислот, за исключением ВПГ. Оболочка вируса герпеса содержит множество гликопротеинов, которые помогают в связывании с поверхностью клеток хозяина, а обструкция биосинтеза пиримидина привела к снижению образования гликопротеина gB вирусной оболочки.

КАК ВЛИЯЕТ МЕТАБОЛОМ НА ВРОЖДЕННЫЙ И ПРИОБРЕТЕННЫЙ ИММУНИТЕТ В ПАТОГЕНЕЗЕ ВПГ?
Вирусы влияют на метаболизм клеток хозяина, так как они являются бесклеточными паразитами, не обладающими механизмом производства энергии. Как правило, вирусная инфекция приводит к увеличению гликолиза за счет уменьшения потребления митохондриального кислорода, а при ВПГ-1 это происходит за счет быстрого истощения митохондриальной ДНК, нарушения окислительного фосфорилирования и подавления цикла Кребса. Этот стресс в митохондриальной ДНК приводит к противовирусному ответу хозяина, который вызывает врожденный иммунный ответ. В этой ситуации вирус пытается противодействовать ответу хозяина и поэтому нуждается в быстром источнике энергии. Однако для инфицирования соседних клеток требуется снижение захвата глюкозы и молочной кислоты вирионом. Интересно, что вызванное вирусом повышение регуляции глюкозы и молочной кислоты возвращается в норму, когда инфицированная клетка вырабатывает достаточное количество вирусных белков, что приводит к апоптозу. При инфекции ВПГ макрофаги являются основной защитой, взаимодействующей с вирионом, но при развитии инфекции скорость гликолиза увеличивается при подавлении митохондриального дыхания. Окислительный стресс, характеризующийся дисбалансом окислительно-антиокислительного равновесия, избыточной выработкой активных форм кислорода (АФК) и, как следствие, повреждением клеточных макромолекул, может играть важную роль в нейродегенерации. Вирусный энцефалит и инфекции центральной нервной системы, вызванные ВПГ, увеличивают выработку активных форм кислорода и азота, что приводит к окислительному стрессу и повреждению нейронов. Инфекция ВПГ может привести к повреждению и дисфункции митохондрий, что ухудшает выработку аденозинтрифосфата (АТФ), увеличивая выработку АФК для стимуляции окислительного стресса (см. рисунок). Инфекция ВПГ-1 приводит к истощению митохондриальных ДНК и матричной РНК, что указывает на прямую связь между инфекцией ВПГ-1 и митохондриальной дисфункцией. В шейных ганглиях крыс, инфицированных альфа-герпесвирусами (ВПГ-1, ВПГ-2 и вирусом псевдобешенства – ВПБ), наблюдаются изменения морфологии митохондрий, которые препятствует аксональному транспорту митохондрий. Кроме того, ВПБ приводит к снижению рекрутинга молекулярного моторного кинезина-1 в митохондрии, опосредованного gB, во время слияния вируса с мембраной нейронов, что приводит к увеличению потенциала нейронного действия и повышению внутриклеточного уровня кальция.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Изучение вирусов, в частности ВПГ, позволяет понять сложные механизмы эволюции вирусов, в результате которых вирусы могут атаковать хозяина, вызвать инфекцию, изменять метаболизм хозяина и обманывать или обходить иммунную систему для эффективной репликации и сохранения в организме хозяина в латентном состоянии. ВПГ, вероятно, существует с 3-го тысячелетия до н.э., и все же мы лишь немного продвинулись в изучении как самого вируса, так и иммунометаболизма при инфицировании вирусом герпеса.