《猕猴模型揭示 为何患新冠肺炎老人病症更重》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2021-11-25
  • 了解新冠肺炎发生过程中的免疫病理学特征,对新冠肺炎的预防和治疗具有重要意义。11月22日,科技日报记者从中国科学院昆明动物研究所了解到,该所的一项研究,发现了新冠肺炎老年猕猴模型炎症反应延迟暴发的免疫病理学机制,或将为新冠肺炎患者治疗提供新的思路。该研究成果近期已发表在国际期刊《信号转导与靶向治疗》上。

      免疫系统过度应答被认为是新冠肺炎的主要发病机制之一,而灵长类动物为动态研究新冠肺炎病理学机制提供了良好模型。中国科学院昆明动物研究所郑永唐研究员学科组先前研究发现新冠病毒感染中国猕猴后,表现出与人类患者相似的病理特征。但不同于年轻猕猴免疫反应迅速和炎症反应及时衰退的特点,老年猕猴表现出肺组织炎症反应延迟暴发的异常变化。

      年龄相关的异常免疫微环境,可能在新冠病毒感染早期就已经形成,并持续影响老年患者的疾病进展。为了验证这一假说,郑永唐研究员团队基于多重免疫荧光染色定量技术分析,对中国猕猴新冠肺炎模型进行更为精确的免疫病理学研究。通过对感染早期未病变肺组织进行分析,研究团队发现病毒感染并未显著受到年龄影响,老年猴与年轻猴的肺组织ACE2阳性细胞在感染后都大量减少,但是老年猕猴ACE2阳性细胞凋亡、自噬和信号通路活化水平较年轻猕猴更为严重。

      此外,老年猕猴感染新冠病毒后,肺组织中炎症因子分泌细胞大量增加,这为组织病变后的炎症暴发提供了基础。老年猕猴肺组织天然高表达一些细胞因子和干扰素信号蛋白,这种炎性衰老造成的免疫耐受,钝化了免疫系统的反应能力,解释了老年猕猴模型的炎症反应延迟特征。新冠病毒感染特异性地诱导了老年猕猴趋化因子受体CXCR3阳性细胞在肺、脾和外周血的聚集,是一种与年龄相关的全身性病理特征。老年猕猴感染新冠病毒后,反而因为代偿作用将大量CXCR3阳性细胞趋化到感染部位起到促炎效果,这可能是导致老年猕猴肺部病变更为严重的机制之一。

  • 原文来源:http://digitalpaper.stdaily.com/http_www.kjrb.com/kjrb/html/2021-11/25/content_525737.htm?div=-1
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    • 编译者:hujm
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    • 中国科学院昆明动物研究所官方网站16日发布消息称,该所研究团队发现新冠肺炎老年猕猴模型炎症反应延迟暴发的免疫病理学机制。相关研究成果于近日发表在Signal Transduction and Targeted Therapy期刊上。 免疫系统过度应答被认为是新冠肺炎的主要发病机制之一,形成的强烈炎症反应和细胞因子风暴对肺和其它器官造成严重损害,包括弥漫性肺泡损伤、微血栓及多器官功能衰竭。了解新冠肺炎发生过程中的免疫病理学特征对其预防和治疗具有重要意义。灵长类动物为动态研究新冠肺炎病理学机制提供了良好模型。 此前,中国科学院昆明动物研究所郑永唐研究员学科组研究发现,新冠病毒(SARS-CoV-2)感染中国猕猴后,表现出与人类患者相似的病理特征。但不同于年轻猕猴免疫反应迅速和炎症反应及时衰退的特点,老年猕猴表现出肺组织炎症反应延迟暴发的异常变化。研究人员猜测,年龄相关的异常免疫微环境可能在新冠病毒感染早期就已经形成,并持续影响老年患者的疾病进展。为了验证这一假说,郑永唐研究员团队基于石蜡切片多重免疫荧光染色和IHC-FACS原位定量分析技术,对中国猕猴新冠肺炎模型进行了更为精确的免疫病理学研究。 通过对感染早期未病变肺组织进行分析,该研究团队发现病毒感染并未显着受到年龄影响,老年猴与年轻猴的肺组织ACE2+细胞在感染后都大量减少。但是老年猕猴ACE2+细胞的凋亡、自噬和NF-κB活化水平比年轻猕猴更为严重。 此外,老年猕猴感染新冠病毒后肺组织中炎症因子IFN-α-和IL-6分泌细胞大量增加,这为组织病变后的炎症暴发提供了基础。老年猕猴肺组织天然高表达一些细胞因子和干扰素信号蛋白如IFN-γ、TNF-α和MX1,这种炎性衰老造成的免疫耐受钝化了免疫系统的反应能力,解释了老年猕猴模型的炎症反应延迟特征。新冠病毒感染特异性地诱导了老年猕猴CXCR3+细胞在肺、脾和外周血的聚集,是一种年龄相关的全身性病理特征。老年猕猴感染新冠病毒后,抗病毒分子T-bet在PBMC和CD8+细胞中的表达快速下降,CD8+细胞中CXCR3+/T-bet+比值可能是预测新冠肺炎疾病程度的良好指标。仅CXCR3表达增加而T-bet表达不足可能不利CD8+细胞发挥正常的抗病毒作用,反而因为代偿作用将大量CXCR3+细胞趋化到感染部位起到促炎效果,这可能是老年猕猴肺部病变更为严重的机制之一。
  • 《Cell:揭示新冠肺炎导致嗅觉丧失机制》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-02-20
    • 在一项新的研究中,来自美国哥伦比亚大学和西奈山伊坎医学院等研究机构的研究人员发现了一种可能解释为何COVID-19患者会失去嗅觉的机制。具体而言,他们发现感染大流行病病毒SARS-CoV-2会间接调低嗅觉受体(OR)的作用,即鼻子中神经细胞(即神经元)表面的蛋白,可以探测与气味有关的分子。相关研究结果于2022年2月1日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Non-cell autonomous disruption of nuclear architecture as a potential cause of COVID-19 induced anosmia”。 这项新研究还可能阐明COVID-19对其他类型脑细胞的影响,以及COVID-19的其他挥之不去的神经系统影响,如“脑雾”、头痛和抑郁。 实验表明这种病毒在嗅觉组织的神经元附近的存在带来了能感知并对抗感染的免疫细胞---小胶质细胞和T细胞--的涌入。这些作者说,这些免疫细胞释放称为细胞因子的蛋白,改变了嗅觉神经元的遗传活动,即使这种病毒不能感染它们。根据他们的理论,免疫细胞的活动在其他情况下会迅速消散,而在大脑中,免疫信号的持续存在会降低表达嗅觉受体的基因的活性。 论文共同通讯作者、纽约大学朗格尼医学中心微生物系教授Benjamin tenOever博士说,“我们的发现为COVID-19的嗅觉丧失提供了第一个机制上的解释,而且这可能是新冠长期后遗症(long COVID-19)生物学的基础。除了tenOever团队的另一项研究(Immunity, 2021, doi:10.1016/j.immuni.2021.01.017)之外,这项研究还表明,感染人体中不到1%细胞的大流行病毒SARS-CoV-2如何能够在如此多的器官中造成如此严重的损害。” 结构变化 这些作者说,COVID-19感染的一个独特症状是嗅觉丧失,没有像感冒病毒等其他感染那样的鼻塞。在大多数情况下,嗅觉丧失只持续几周,但对于超过12%的COVID-19患者来说,嗅觉功能障碍持续存在,表现为嗅觉能力持续下降(嗅觉减退)或一个人对同一气味的感知方式发生变化(嗅觉倒错)。 为了深入了解COVID-19诱导的嗅觉丧失,这些作者探索了SARS-CoV-2感染在金仓鼠和从23例人类尸体上提取的嗅觉组织中的分子后果。仓鼠代表了一个很好的模型,它们是比人类更依赖嗅觉的哺乳动物,而且更容易受到鼻腔感染。 这些研究结果建立在多年来的发现之上,即开启基因的过程涉及复杂的三维关系,其中DNA片段根据关键信号或多或少地被细胞的基因读取复合物所访问,一些DNA链形成环结构而产生长距离的相互作用,使基因得以稳定读取。一些基因在开放和活跃的染色质“区室”---容纳基因的蛋白复合物--中运作,而其他染色质区室是紧凑和封闭的,是“核结构(nuclear architecture)”的一部分。 在这项新的研究中,实验证实,SARS-CoV-2感染和对其的免疫反应,降低了影响嗅觉受体形成的染色体DNA链的开放和活性,以及形成环结构激活基因表达的能力。在仓鼠和人类嗅觉神经组织中,这些作者检测到嗅觉受体表达的持续和广泛的下调。他们发布的另一项研究表明嗅觉神经元连接到敏感的大脑区域,鼻腔内持续发生的免疫细胞反应可能影响情绪和清晰思考的能力(认知),这与新冠长期后遗症相一致。 在仓鼠身上记录的实验显示,在可能影响嗅觉的短期变化自然恢复后,嗅觉神经元受体的下调仍然存在。这些作者说,这表明COVID-19对基因表达的染色体调控造成了更持久的破坏,代表了一种“核记忆(nuclear memory)”的形式,即使在SARS-CoV-2被清除后也可能阻止嗅觉受体转录的恢复。 tenOever说,“意识到嗅觉依赖于染色体之间‘脆弱的’基因组相互作用具有重要意义。如果嗅觉基因表达在每次免疫系统以某些方式破坏染色体间的接触时都会停止,那么失去的嗅觉可能作为‘煤矿中的金丝雀’,在其他症状出现之前提供SARS-CoV-2病毒正在破坏脑组织的任何早期信号,并提出治疗的新方法。” 在下一步,这些作者正在研究用类固醇治疗新冠长期后遗症的仓鼠是否能抑制破坏性的免疫反应(炎症)以保护核结构。  参考资料: Marianna Zazhytska et al. Non-cell autonomous disruption of nuclear architecture as a potential cause of COVID-19 induced anosmia. Cell, 2022, doi:10.1016/j.cell.2022.01.024. Mechanism Revealed Behind Loss of Smell with COVID-19 https://nyulangone.org/news/mechanism-revealed-behind-loss-smell-covid-19