摘要
ACE2蛋白相对于上气道上皮细胞在人类嗅觉上皮中有高水平的表达。这可能解释了covid -19相关的嗅觉功能障碍,并提示了SARS-CoV-2储存位点和潜在的鼻内治疗。https://bit.ly/3hxT0qm
给编辑:
由严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2 (SARS-CoV-2)引起的2019年冠状病毒病(COVID-19)正在暴发,已成为对全球健康的重大威胁[1].SARS-CoV-2侵入细胞的机制是通过结合血管紧张素转换酶2 (ACE-2) [2,3.]是一种金属蛋白酶外酶,主要在调控血管紧张素II中发挥作用,但也有非催化作用,如肠道中性氨基酸转运。呼吸道ACE-2蛋白水平及其亚细胞定位可能是COVID-19感染易感性、症状和结局的关键决定因素。在人类中,ACE-2蛋白广泛表达于肺、肾和小肠[4].COVID-19病理分析事后剖析样本显示肺部有严重损伤[5提示气道是SARS-CoV-2的主要入口和靶点。然而,对多个单细胞RNA-seq数据集的分析显示,在鼻气道上皮中ACE-2 RNA转录总体较低,在低气道俱乐部细胞中表达进一步减少,在肺泡上皮细胞中表达罕见[6].ACE-2的这种表达模式提供了证据,表明呼吸道的上部而不是下部是SARS-CoV-2感染的起始部位。
人们对以嗅觉丧失而不伴有鼻炎症症状为特征的SARS-CoV-2感染表现越来越感兴趣。国际上广泛报告了COVID-19患者的嗅觉紊乱,在一项大型多中心欧洲调查中报告的患病率高达85% [7].重要的是,这些报告显示,一些COVID-19患者最初或唯一的症状是嗅觉丧失。由于本报告在很大程度上没有被认可或认为需要强制隔离,该患者群体可能是病毒持续传播的来源和早期干预和缓解的目标人群。嗅觉的丧失暗示了SARS-CoV-2直接瞄准嗅觉系统的可能性。然而,ACE-2蛋白在嗅觉上皮中的细胞位置尚未被证实。
在本研究中,我们通过免疫组织学分析来确定ACE-2蛋白在人类鼻腔和气管标本中的位置。鼻组织包括从慢性鼻鼻窦炎(CRS)患者和为非CRS疾病过程接受鼻内手术入路的对照受试者采集的嗅上皮或呼吸上皮样本[8].对照组四名(两雌两雄;年龄45-63岁),19例CRS活检(10例女性,9例男性;年龄37-74岁)进行详细的免疫组化分析。7例气管狭窄患者行支气管镜检查。免疫染色过程是在使用以下一抗进行抗原提取步骤后进行的:山羊抗ace -2 (1:40, AF933;兔抗ace -2 (1:100, MA5-32307;Thermo),山羊抗gfp (1:100, ab6673;小鼠抗角蛋白18 (1:500;Pierce MA1-39483), Rabbit anti-DCX (1:500; GeneTex, GTX134052), Rabbit anti-PGP9.5 (1:500; Ultraclone RA95101), and Mouse anti-Mucin 5AC (1:200; Abcam ab3649). The research protocol involving human specimens was approved by the Johns Hopkins institutional review board, and all subjects provided signed informed consent.
在鼻腔嗅裂的可及部分,常发现嗅粘膜岛状被呼吸上皮包围。特化嗅觉神经上皮的顶端表面主要由支持细胞组成,支持包含嗅觉纤毛的神经元树突状突起。共聚焦图像显示大部分ace -2染色位于Krt18的根尖表面+嗅觉神经上皮中的支撑细胞(图1一个ACE-2蛋白的这种分布与蝙蝠鼻上皮中报道的相似[9].我们进一步量化了嗅觉ACE-2的表达,发现ACE-2阳性细胞的数量在健康对照组和CRS之间具有可比性(图1一个, b和h),一种影响嗅觉粘膜的常见鼻黏膜炎症性疾病[8].ACE-2在嗅觉神经元中不存在,与未成熟和成熟的嗅觉神经元标记物DCX共染色(图1 e)及PGP9.5 (图1 f),分别。我们使用另一种识别不同表位的ACE-2抗体进一步证实了ACE-2在嗅觉上皮的顶端位置(图1 g).ACE-2染色的特异性通过山羊IgG同型对照(图1 k).
所有13例嗅粘膜活检均检测到高强度ACE-2染色。此外,ACE-2常见于鲍曼腺和导管细胞(图1我).在邻近的鼻呼吸上皮中,ACE-2也位于根尖表面(图1 j),表达水平明显低于嗅觉上皮(图1 l).所示图1米在邻近区域,PGP9.5中ACE-2表达强烈+而ACE-2在PGP9.5中几乎检测不到−呼吸上皮。只有47.4%的鼻呼吸上皮活组织检查(九分为19例)含有ACE-2阳性上皮细胞。我们量化了ACE-2荧光的强度,并观察到嗅觉上皮中的引人注目的富集(200-700倍)(图1 n).SARS-CoV-2的这种细胞趋向性可能与嗅觉功能障碍有关,并奠定了其高传播性的基础。给出了Krt18的支持函数+嗅觉神经元和感觉纤毛的支撑细胞,神经元中ACE-2表达的缺失提示SARS-CoV-2感染对covid -19相关嗅觉丧失的间接影响。
我们进一步检测气管上皮中的ACE-2蛋白。在7个标本中,我们检测到2个Muc5ac中低表达ACE-2+分泌细胞(图1 o).分泌细胞ACE-2的表达让人想起最近的发现,COPD患者小气道上皮中ACE-2表达增加[10,一种以分泌细胞增生为特征的疾病[11].同时,相对增强的定位于嗅觉神经上皮的人气道ACE-2表达(图1米n)提示嗅觉丧失的机制和SARS-CoV-2进入中枢神经系统的潜在入口点,并导致COVID-19患者出现神经症状[12].
最近的研究表明ACE-2表达水平与covid -19相关的临床特征之间存在相关性。例如,肥胖年轻患者COVID-19严重程度的增加可能与肺上皮细胞中ACE-2表达的增加有关[13,14]和儿童鼻上皮相对于成年人的鼻咽炎中的较低ACE-2基因表达可能有助于解释儿童Covid-19的较低普遍性[15].目前研究中出现的队列均为30岁以上,这限制了评估年龄作为ACE-2表达水平的一个因素的能力。而ACE-2在嗅觉中的表达相对增加与所有个体的呼吸道上皮相似。值得注意的是,就像动物[16[与儿童相比,成人中的嗅觉区域可能会显着大,几何形状和气流模式。
了解COVID-19患者组织中的病毒载量模式对诊断、传播管理和潜在的治疗策略至关重要。在临床标本中检测SARS-CoV-2表明,与支气管肺泡灌洗或咽拭子相比,鼻腔拭子中发现的病毒拷贝数最高(约200倍)[17,18].在SARS-CoV-2感染的早期阶段,病毒RNA很容易在上呼吸道标本中检测到,但在血液、尿液或粪便中检测不到[19].这些发现,结合ACE-2蛋白的细胞定位,提示病毒的活跃感染和复制发生在鼻和嗅觉粘膜的顶端层。ACE-2在嗅觉神经上皮和呼吸上皮中的差异表达可能有助于解释鼻相关症状的频谱,同时也提高了COVID-19可能会接受新的治疗方法的有趣可能性。在SARS-CoV-2感染中,鼻腔盐水冲洗这一鼻腔疾病的常见治疗方法是有益的还是起反作用的,仍有待确定;然而,应考虑外用抗病毒添加剂,如洗涤剂或聚维酮碘,针对鼻腔和鼻咽部的病毒宿主。
可共享的PDF
脚注
利益冲突:M.陈没有什么可透露的。
利益冲突:沈先生没有什么可透露的。
利益冲突:罗文没有什么可披露的。
利益冲突:H. Kulaga没有什么可透露的。
利益冲突:希勒尔没有什么可披露的。
利益冲突:小M. Ramanathan没有什么可透露的。
利益冲突:A.P.莱恩没什么可透露的。
支持声明:这项工作由NIH资助R01 AI132590, R01 DC016106 (A.P. Lane)。本文的资金信息已存入Crossref资助者注册表
- 收到了2020年5月22日。
- 接受2020年7月21日。
- 版权©2020人队
这个版本是在知识共享署名非商业许可4.0的条款下发布的。