當前COVID-19新冠病毒肆虐全球并且不斷產(chǎn)生突變毒株，目前尚未開發(fā)出針對COVID-19肺炎的有效療法，給人類健康和世界經(jīng)濟造成巨大損失。COVID-19感染患者會出現(xiàn)致命的并發(fā)癥，如重癥肺炎、急性呼吸窘迫綜合癥（ARDS）、膿毒性休克、心律失常和急性心臟損傷等病癥，COVID-19 引起的ARDS與長期呼吸衰竭和高死亡率有關，但肺損傷的機制基礎仍未完全明確。
 

近日來自德國柏林柏林夏里特醫(yī)學院等合作單位的研究人員在Cell雜志發(fā)表題為”SARS-CoV-2 infection triggers profibrotic macrophage responses and lung fibrosis”的研究論文，揭示了促纖維化巨噬細胞在ARDS患者肺纖維化中的作用機制和功能。


研究人員使用單細胞基因組學、免疫組織學和電子顯微鏡分析了兩組COVID-19急性呼吸窘迫綜合征患者的肺部免疫反應和肺部病理學差異，描述了在 COVID-19 ARDS 期間獲得促纖維化轉(zhuǎn)錄表型的CD163單核細胞生成巨噬細胞的積累過程。
通過將mRNA水平及基于Phenoptics Opal多重蛋白檢測分析數(shù)據(jù)整合，揭示了 COVID-19 相關巨噬細胞與特發(fā)性肺纖維化中鑒定的促纖維化巨噬細胞群之間的顯著相似性，COVID-19 造成的ARDS 與肺纖維化的臨床、影像學、組織病理學和超微結(jié)構(gòu)特征顯著相關。



將人的單核細胞感染 SARS-CoV-2病毒，而不是甲型流感病毒或病毒 RNA 類似物，足以在體外誘導產(chǎn)生類似的促纖維化表型。研究結(jié)果表明 SARS-CoV-2 觸發(fā)促纖維化巨噬細胞的反應和纖維增殖性 ARDS有著顯著相關性，這對于COVID-19的新型治療方案開發(fā)具有重要意義。

為了進一步研究肺巨噬細胞群與纖維化反應的關聯(lián)，研究人員分析了來自致命 COVID-19 患者的尸檢肺組織樣本。使用單細胞測序結(jié)合多色熒光分析，基于典型標記基因表達鑒定了 15 個不同的肺細胞群。作者發(fā)現(xiàn)巨噬細胞表型與周細胞、平滑肌細胞、成纖維細胞和肌成纖維細胞中描述的相似。成纖維細胞和肌成纖維細胞在 COVID-19 中顯示出 ECM 蛋白編碼基因的強烈上調(diào)，表明強烈的纖維化反應。進一步作者使用配體-受體相互作用工具 CellChat推斷巨噬細胞和間充質(zhì)細胞之間的通信網(wǎng)絡，分析揭示 CD163/LGMN-Mφ 與低程度的 Mono/Mφ 和肌成纖維細胞、成纖維細胞和周細胞強烈的相互作用。

通過對尸檢肺樣本中使用Phenoptics Opal多重熒光染色評估了 SM22+ 肌成纖維細胞和 CD68+ 巨噬細胞的組織分布。與非 COVID-19 對照相比肌纖維細胞擴大，巨噬細胞經(jīng)常在 SM22+ 附近表達。CD163+ 巨噬細胞和膠原蛋白沉積物顯著的共定位，然而膠原蛋白區(qū)域和巨噬細胞的擴張增加了共定位的發(fā)生。發(fā)現(xiàn)肺巨噬細胞與膠原蛋白和肌成纖維細胞基因座共定位，并與肌成纖維細胞、成纖維細胞和周細胞進行強信號相互作用。CD163/LGMN-Mφ 與間充質(zhì)細胞之間的相互作用將導致 COVID-19 ARDS 中的高度促纖維化的微環(huán)境，從而導致患者死亡。



作者系統(tǒng)描繪了SARS-CoV-2可能誘導的信號通路。SARS-CoV-2 誘導RIG-I-like受體、ds-RNA傳感器以及清除率受體和相關膜蛋白表達上調(diào)，與炎癥相關的轉(zhuǎn)錄因子(NFkB, IRF7)和巨噬細胞分化相關的轉(zhuǎn)錄因子(MAFB, CEBPB)上調(diào)，MAFB在CD163/LGMN-Mφ中高表達，已被確定為肺纖維化中巨噬細胞的特異性標志物。

在SARS-CoV-2刺激的單核細胞中預測了CEBPB的激活，并已證明它可以誘導原纖維化巨噬細胞分化。此外，作者觀察到轉(zhuǎn)錄活性較長的CEBPB異構(gòu)體(LAP*/LAP)表達上調(diào)，較短抑制異構(gòu)體(LIP)表達下調(diào)。LAP*/LAP亞型的翻譯是在PKR激活后產(chǎn)生的，與SARS-CoV-2的誘導一致,并進一步發(fā)現(xiàn)CEBPB和IRF7的特定位點磷酸化增加，表明轉(zhuǎn)錄活性增強。



文中研究人員對嚴重COVID-19 ARDS中嚴重的纖維增生性組織反應進行了系統(tǒng)描繪，結(jié)果表明與單核細胞衍生的巨噬細胞的積累有關，這些巨噬細胞與IPF中的促纖維化巨噬細胞具有顯著的相似性。在ARDS和慢性器官纖維化中，分析病毒識別與促纖維化巨噬細胞反應的分子機制非常重要，這些可能為疾病的治療干預提供新的靶點。

 

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[參考信息]
1. Wendisch, D., Dietrich, O., Mari, T., von Stillfried, S.etc. SARS-CoV-2 infection triggers profibrotic macrophage responses and lung fibrosis, Cell (2021), doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.11.033.