《Cell:重症新冠肺炎可能导致长期的先天免疫系统变化》

  • 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:2023-08-30
  • 一项小型研究显示,重症COVID-19 可能会导致先天性免疫系统发生长期改变,而先天性免疫系统是抵御病原体的第一道防线。这些变化可能有助于解释为什么这种疾病会损害如此多不同的器官,以及为什么一些患有长新冠(long COVID)的人全身炎症水平很高。相关研究结果于2023年8月18日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Epigenetic memory of coronavirus infection in innate immune cells and their progenitors”。

    论文共同通讯作者、威尔康乃尔医学院的Steven Z. Josefowicz博士及其研究团队检测了38名重症COVID-19和其他重症患者以及19名健康人的血液样本中的免疫细胞和分子。值得注意的是,他们建立了一种新技术,用于收集、浓缩和鉴定在血液中循环的非常罕见的造血干细胞,从而无需从骨髓中提取这些细胞。

    在从COVID-19康复者身上提取的这些稀有干细胞中,这些作者发现了开启或关闭基因的指令的变化。这些变化传给了它们的子细胞,使它们促进了名为单核细胞的免疫细胞的产生。在重症COVID-19康复者的单核细胞中,基因表达的变化导致这些细胞比健康的或未患 COVID-19 的人的单核细胞释放出更多称为炎症细胞因子的分子。

    这些作者在这些参与者感染导致COVID-19的冠状病毒SARS-CoV-2 一年后观察到了这些变化。由于参与研究的人数较少,他们无法确定这些细胞和分子变化与健康结果之间的直接联系。

    这些作者假设一种名为IL-6的炎症细胞因子可能在基因表达指令的变化中起了作用。他们在患有 COVID-19 类似疾病的小鼠和 COVID-19 患者身上测试了这一假设。

    在这些实验中,一些实验对象在发病初期接受了抗体治疗,这些抗体能阻止IL-6与细胞结合。在康复期间,这些小鼠和患者的造血干细胞基因表达指令改变、单核细胞生成和炎症细胞因子生成水平均低于未接受抗体治疗的受试者。此外,接受这些抗体治疗的小鼠肺部和大脑中的单核细胞数量较少,器官损伤也较小。

    这些研究结果表明,SARS-CoV-2可导致基因表达发生变化,最终促进炎症细胞因子的产生,其中的一种细胞因子甚至在疾病结束后仍能诱导造血干细胞发生这些变化,从而使这一过程持续下去。

    此外,这些研究结果表明,早期起作用的IL-6可能是重症COVID-19患者长期炎症的主要驱动因素。这些发现揭示了SARS-CoV-2感染的发病机制,并可能为治疗提供新的线索。这些研究结果还强调了及时接种推荐的 COVID-19 疫苗的重要性,这些疫苗已被证明可预防严重疾病、住院和死亡。

    参考资料:

    1. Jin-Gyu Cheong et al. Epigenetic memory of coronavirus infection in innate immune cells and their progenitors. Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.07.019.

    2. Severe COVID-19 may lead to long-term innate immune system changes
    https://medicalxpress.com/news/2023-08-severe-covid-long-term-innate-immune.html

  • 原文来源:https://news.bioon.com/article/f146e88778eb.html
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    • 免疫系统宛如人体的壁垒,阻挡着所有病毒侵袭和健康威胁的入侵。然而,新冠肺炎疫情的肆虐给免疫功能带来了前所未有的挑战。随着疫情反复,许多人可能陷入了反复的“阳性”“康复”“再阳性”循环中,在与病毒的持续对抗中,身体似乎经历了无数轮战斗,感觉大不如前了。心慌、气短、浑身乏力、嗜睡、四肢酸痛无力,似乎每个细胞都在不舒服的哀鸣…… 与此同时,研究人员们正竭力深入探索人体免疫系统与这一病毒之间错综复杂的相互作用。2023年8月18日,在线发表在Cell期刊上的研究论文“Epigenetic memory of coronavirus infection in innate immune cells and their progenitors”显示,重症新冠肺炎可能引发先天性免疫系统长期性变化,而先天性免疫系统是身体对抗病原体的初始屏障。这些变化或许能够解释为何此疾病会导致多个器官受损,以及为何一些长期新冠肺炎患者的全身炎症水平持续升高。 该研究的共同通讯作者是威尔康奈尔医学院的Steven Z. Josefowicz博士及其研究团队。他们分析了38名重症COVID-19患者和其他重症病患者,以及19名健康人的血液样本中的免疫细胞和分子。值得注意的是,他们还开发了一项新技术,能够在血液中捕获、浓缩和鉴定罕见的造血干细胞,而不需要从骨髓中提取。 在从COVID-19康复者身上获得的这些稀有干细胞中,研究发现了对基因开关的指令发生了变化。这些变化被传递给它们的后代细胞,导致这些细胞促进了称为单核细胞的免疫细胞的生成。在重症COVID-19康复者的单核细胞中,基因表达的这种变化导致这些细胞释放出比健康人或未感染COVID-19者更多的炎症细胞因子。 这些变化是在这些参与者感染SARS-CoV-2冠状病毒一年后被观察到的。尽管由于研究参与者数量有限,无法直接确定这些细胞和分子变化与健康结果之间的关系,但研究人员假设一种名为IL-6的炎症细胞因子可能在这些基因表达指令的变化中发挥了作用。 他们在类似COVID-19的小鼠模型和COVID-19患者中进行了实验来验证这一假设。在这些实验中,一些实验对象在发病初期接受了抗体治疗,这些抗体可以阻止IL-6与细胞结合。在康复期间,这些小鼠和患者的造血干细胞的基因表达指令变化、单核细胞生成和炎症细胞因子生成水平都较未接受抗体治疗者低。此外,接受这些抗体治疗的小鼠肺部和大脑中的单核细胞数量较少,器官受损较轻。 这些研究结果表明,SARS-CoV-2感染可以引发基因表达的变化,最终导致炎症细胞因子的产生,其中某些因子甚至在疾病结束后仍能引导造血干细胞发生这些变化,从而延续了这一过程。此外,这些研究结果还表明,早期起作用的IL-6可能是重症COVID-19患者长期炎症的主要驱动因素。 总之,本研究探讨了新冠肺炎与免疫功能之间的关系,这些发现揭示了SARS-CoV-2感染的发病机制,并可能为治疗提供新的线索。这些研究结果还突显了及时接种推荐的COVID-19疫苗的重要性,这些疫苗已被证明可以预防严重疾病、住院和死亡。通过揭示免疫系统在抗击新冠肺炎中的作用,我们或许能够为今后的医学干预和疫苗研发提供更为深刻的洞察,以更好地保障全球公共卫生安全。 参考资料: 1. Jin-Gyu Cheong et al. Epigenetic memory of coronavirus infection in innate immune cells and their progenitors. Cell, 2023, doi:10.1016/j.cell.2023.07.019.
  • 《Cell:揭示新冠肺炎导致嗅觉丧失机制》

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    • 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