ACE-2表达式在吸烟者的小气道上皮细胞和慢性阻塞性肺病患者:对COVID-19的影响
- 贾尼斯·m·梁1,2,3,
- 陈x杨1,2,3,
- 安东尼Tam1,2,3,
- Tawimas Shaipanich2,3,
- Tillie-Louise哈克特2,3,4,
- Gurpreet k Singhera1,2,3,
- 德尔伯特r . Dorscheid1,2,3和
- 唐d罪1,2,3⇑
- 1英属哥伦比亚大学(哥伦比亚大学)心肺创新中心,温哥华BC,加拿大
- 2医学部门(Respirology分工),温哥华,不列颠哥伦比亚大学,加拿大
- 3圣保罗医院,普罗维登斯医疗、温哥华BC,加拿大
- 4部门的麻醉,药理学和治疗,温哥华,不列颠哥伦比亚大学,加拿大
- d .不罪恶,哥伦比亚大学心肺创新中心圣保罗医院,温哥华,加拿大BC V6Z1Y6 Burrard街1081号。电子邮件:don.sin在{}hli.ubc.ca
文摘
吸烟者和那些COPD气道ACE-2的表达增加,即入口COVID-19病毒的受体。这也许可以解释严重COVID-19在这些潜在的风险增加和强调戒烟的重要性。https://bit.ly/3bC29es
给编辑:
世界卫生组织(世卫组织)已宣布2019年冠状病毒病(COVID-19)大流行1]。COVID-19是由于严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 (SARS-CoV-2)。COVID-19显示症状从轻微到严重(肺炎)可以导致一些人死亡2- - - - - -4]。截至2020年4月18日,全世界已经有2 280 945例COVID-19和156 354人死亡(5]。SARS-CoV-2使用血管紧张素转换酶2 (ACE-2)作为细胞进入受体(6]。虽然病毒可以感染任何年龄的人,到目前为止,大多数的严重病例中描述这些> 55岁和重要的并发症,如慢性阻塞性肺病(7]。这里,我们确定的COPD患者增加了表达ACE-2在支气管上皮细胞下呼吸道。
在圣保罗医院的患者进行支气管镜检查(加拿大温哥华BC)用于临床登记。协议是英属哥伦比亚大学的批准/普罗维登斯医疗伦理委员会(哥伦比亚大学/ PHC REB h15 - 02166)。所有的病人都要求≥19岁,根据国际准则进行肺量测定法8]。COPD患者被定义为那些在临床诊断慢性阻塞性肺病由执照的呼吸内科医生和一个用力呼气量在1 s (FEV1)/用力肺活量(FVC) < 70%或明确证据肺气肿在计算机断层扫描成像的视觉检查。细胞学刷牙在subsegmental获得航空公司(6日至8日代)的肺的影响病人的潜在的支气管镜检查的临床指标。
总RNA提取细胞学刷使用RNeasy迷你包(试剂盒、希尔登,德国)。转录组测序进行NovaSeq 6000(美国Illumina公司,圣地亚哥,CA) 5500万测序深度阅读。原始测序读与FastQC[质量控制9)和对齐GENCODE(31)版GRCh37基因组参考使用明星(拼接成绩单对齐参考)10]。对齐后,数据量化使用RSEM(通过期望最大化RNA-seq)获取读计数。Limma轰(11)是应用于正常化log2计数的计数每百万(CPM)读取,下游分析中使用。
两个参数是用于验证,提供的细节在以前的出版物12]。首先,我们使用16个数据集来自支气管刷10 - 12代支气管收集在一个单一的中心;转录组进行测量使用U133 + 2.0(美国ThermoFisher沃尔瑟姆,MA)微阵列(康奈尔队列)表示为13]。其次,我们使用数据集组成的GSE37147支气管刷从6日至8日代航空公司产生的基因表达谱GeneChip人类基因微阵列(ThermoFisher) [1.014]。这个数据集被表示为不列颠哥伦比亚癌症研究中心(BCCA)队列。
我们也决定了蛋白质的表达ACE-2在切除肺组织标本。这些样本来自10吸烟者与慢性阻塞性肺病(意味着±sdFEV1/ FVC 61±7%), 9 (FEV不抽烟的人控制1/ FVC 85±2%)和八个健康吸烟者(FEV1/ FVC 78±6%)。人类肺组织样本获得知情同意的患者胸手术的詹姆斯·霍格肺注册(UBC / PHC REB协议h00 - 50110)。Formalin-fixed石蜡包埋沾人肺组织抗体ACE-2 (Ab15348;Abcam,剑桥,英国)使用键聚合物完善红色检测装备徕卡键Autostainer(康科德,徕卡生物系统,加拿大),如前所述[15]。气道epithelial-specific ACE-2蛋白强度量化使用Aperio成像系统(徕卡生物系统)与基底膜的长度正常化。
主要研究人口,log2 CPM ACE-2兴趣的主要结果。鲁棒线性模型被用来确定:1)ACE-2是否差异表达在COPD患者和吸烟者在调整年龄和性别;和2)ACE-2是否表达与肺功能显著相关。所有分析R(版本3.5.0;https://cran.r-project.org)。在免疫组织化学数据集,克鲁斯卡尔-沃利斯和邓恩的多个比较测试使用。连续数据表示为±sd,除非另有指示。
圣保罗医院的队列的平均年龄为64.8±12.0年;55%是女性和24%是吸烟者。与对照组(n = 21),患有慢性阻塞性肺病(n = 21) FEV较低1%预测(72.0±15.6与85.9±17.9% pred;p = 0.011), FEV1/ FVC (64.1±7.9与76.3±5.9%;2.621×10−6)。大多数(79%)接受了调查支气管镜检查肺结节,紧随其后的是慢性咳嗽(7%)和淋巴结病(7%)。ACE-2表达在上皮细胞在慢性阻塞性肺病显著增加与non-COPD科目(COPD 2.52±0.66与non-COPD 1.70±0.51;p = 7.62×10−4;图1一个)。有一个明显的逆ACE-2基因表达和FEV之间的关系1% pred (r =−0.24;p = 0.035;图1 b)。有趣的是,吸烟ACE-2地位也显著相关基因表达水平在这些参与者的航空公司,与当前吸烟者有一个基因表达显著高于不吸烟者(当前吸烟者2.77±0.91与不吸烟者1.78±0.39;p = 0.024)。前吸烟者的基因表达水平中间画从未吸烟者(前吸烟者2.00±1.23;图1 c)。调整的吸烟状况、ACE-2表达式之间的关系和慢性阻塞性肺病仍显著(调整意味着±senon-COPD 0.90±0.65与慢性阻塞性肺病1.75±0.82;p = 0.016)。
接下来,我们验证了上述研究结果:1)康奈尔组(n = 211);和2)BCCA组(n = 238)。康奈尔大学的人群的平均年龄为43.6±10.5年;33.2%的人是女性。32.2%的不吸烟者和67.8%的吸烟者在支气管镜检查的时间。BCCA队列的平均年龄为64.5±5.9年;43.3%的人是女性。所有与≥30久的重度吸烟者吸烟。其中,41.6%是吸烟者支气管镜检查的时候,剩下的前吸烟者。
在康奈尔大学和BCCA军团,吸烟者增加了ACE-2航空与不吸烟者相比,基因表达水平(在康奈尔大学的人群中,吸烟者4.34±0.45与从未吸烟者4.15±0.36;p = 1.92×10−3)和前吸烟者(BCCA队列,当前吸烟者6.05±0.53与前吸烟者5.57±0.37;p < 2×10−16)。BCCA队列,pre-bronchodilator FEV1测量和ACE-2基因表达水平显著相关(r =−0.10;p = 0.037)。
代表图像epithelial-specific ACE-2蛋白表达在不吸烟者,健康的吸烟者和吸烟者与慢性阻塞性肺病所示图1 d。ACE-2表达在人类小气道上皮细胞在慢性阻塞性肺病与不吸烟者相比,显著增加而不是健康的吸烟者(图1 d)。ACE-2蛋白质染色主要局限于粘膜下气道上皮细胞和细胞间。
有一个全球COVID-19爆发。尽管大多数患者感染和诊断出患有COVID-19有轻微的症状,∼20%的个人展示了严重或极度严重的疾病,包括肺炎的症状与体征、呼吸衰竭、感染性休克和多器官衰竭。估计病死率是1 - 2%2,3]。重要的是,几乎所有的死亡发生在那些有重大潜在的慢性疾病,包括慢性阻塞性肺病和心血管疾病(4]。这样做的原因在很大程度上是未知的。
一种可能性是ACE-2的微分表达式,所使用的主要受体SARS-CoV-2获得进入宿主粘膜感染并导致活跃。在这项研究中,我们研究了基因表达水平的ACE-2航空的COPD患者,没有发现,慢性阻塞性肺病和当前吸烟者ACE-2的表达有了显著提高。重要的是,基因表达水平的ACE-2个人FEV呈负相关1,表明反应存在剂量依赖的相关性。这些发现在三个不同的组,观察显示他们generalisability和鲁棒性。
ACE-2是I型跨膜metallocarboxypeptidase王牌的同源性。与ACE,血管紧张素I转换可以活跃的血管收缩剂,血管紧张素ⅱ,ACE-2分解血管紧张素ⅱ的代谢物,包括血管紧张素-(1 - 9)和血管紧张素-(1 - 7),这是很强的血管舒张,从而可能是一个负面调节器的肾素-血管紧张素系统16]。ACE-2表达各种不同的组织,包括上、下呼吸道,心肌和胃肠粘膜17]。尽管它在人类健康和疾病中的作用尚未完全阐明,它似乎有一个重要的监管作用,血压和心脏功能。ACE-2的生理作用的航空公司在很大程度上是未知的。然而,在老鼠,ACE-2可以保护动物严重肺损伤与愿望和脓毒症(18]。
据我们所知,我们的研究首次证明增加ACE-2表达当前的航空公司(但不是前)吸烟者和那些慢性阻塞性肺病。这些结果也符合先前的观察小动物接触,烟可以上调表达和活性的ACE-2航空公司(19,20.]。虽然upregulation ACE-2可能是有用的在保护主机对急性肺损伤、慢性,这可能使个人的风险增加冠状病毒感染,使用这种受体获得进入上皮细胞。这可能部分解释病毒性呼吸道感染的风险增加主动吸烟者和病毒相关在那些与慢性阻塞性肺病急性加重。
这项研究有局限性。首先,这项研究是横断面,因此,我们不能确定干预措施如吸入糖皮质激素或支气管扩张剂(对于慢性阻塞性肺病)可以调节ACE-2基因表达的航空公司。其次,正如受体表达的宿主因素控制感染个体风险,准确由于风险(冠状病毒感染)由吸烟和慢性阻塞性肺病是不确定的。第三,虽然气道上皮细胞的主要来源的条目COVID-19,病毒可以通过其他港口获得主机条目,包括胃肠道粘膜,在本研究评估。第四,我们没有进入上呼吸道组织,也可能成为感染SARS-CoV-2。
总之,主动吸烟和慢性阻塞性肺病上调ACE-2表达式的航空公司,这在一定程度上可以解释在这些人口严重COVID-19的风险增加。这些发现强调戒烟对这些个体的重要性以及加强对这些风险的监测子组预防和快速诊断这一潜在的致命疾病。
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脚注
数据可用性:原始数据可以从作者要求。基因表达数据也发布在地理(综合)。
利益冲突:J.M.梁没有披露。
利益冲突:李从先杨没有披露。
利益冲突:a . Tam没有披露。
利益冲突:t Shaipanich没有披露。
利益冲突:T.L.哈科特没有披露。
利益冲突:G.K. Singhera没有披露。
利益冲突:湄Dorschied没有披露。
利益冲突:号罪报告从默克公司拨款,个人费用咨询委员会工作从赛诺菲-安万特和Regeneron,从勃林格殷格翰集团资金和个人费用的研究,赠款和个人费用咨询委员会工作从阿斯利康和讲座,个人费用咨询委员会工作从诺华和讲座,在提交工作。
支持声明:这项工作是由加拿大卫生研究院的研究,英国哥伦比亚肺脏协会和de Lazzari HLI中的家族的椅子。J.M.梁支持迈克尔史密斯医疗研究基金会(MSFHR) /普罗维登斯医疗卫生专业人员(HPI)奖和加拿大卫生研究院的研究(CIHR) /阿斯利康青年研究者奖。T-L。支持哈科特MSFHR学者和CIHR职业生涯早期研究员奖。d .支持Dorscheid MSFHR / PHC HPI奖。数字数据罪是一个一级加拿大研究主席(CRC)在慢性阻塞性肺病和de Lazzari家族HLI椅子。资金信息,本文已沉积的Crossref资助者注册表。
- 收到了2020年3月2日。
- 接受2020年3月25日。
- 版权©2020人队
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