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． 2021年7月1日;58(1):2003988。
doi: 10.1183/13993003.03988 -2020人。 2021年7月印刷。

流感病毒感染可增加人小气道上皮细胞ACE2的表达和脱落

Kelly S Schweitzer12， 泰勒购买1， 乔丹·M·纳尔1， 丹尼尔•福斯特1， Satria Sajuthi3.4， 凯利·A·科瑞尔1， 玛丽中村12， 杰米·艾弗曼3.， 格雷戈里·P·唐尼12， 马克斯·A·西博尔德23.4， 詹姆斯·P·布里吉斯12， Karina A Serban12， 朱洪伟125， Irina Petrache625
从属关系
免费PMC文章

流感病毒感染可增加人小气道上皮细胞ACE2的表达和脱落

Kelly S Schweitzeret al。 呼吸呼吸J． ．
免费PMC文章

摘要

背景:由严重急性呼吸综合征2型冠状病毒(SARS-CoV-2)引起的2019年冠状病毒病(COVID-19)患者显示出与包括甲型流感(IAV)在内的呼吸道病毒的高联合感染率，表明致病相互作用。

方法:我们研究了IAV如何增加COVID-19肺部疾病的风险，重点关注受体血管紧张素转换酶(ACE)2和蛋白酶TMPRSS2，它们在SARS-CoV-2的细胞内摄取中合作。

结果:我们发现，使用人类远端未病变肺匀浆的单细胞RNA测序，在基线时，ACE2在小气道中的基底细胞、杯状细胞、纤毛细胞和分泌性上皮细胞中表达最低。我们重点研究了人小气道上皮细胞(SAECs)，它是病毒感染后肺损伤发病机制的核心。来自未患病供体肺的原发性saec顶部(在气液界面)感染IAV(直到3×10)5空斑形成单位;(8倍)ACE2的表达明显增加，与病毒激活的转录因子STAT1的表达相似。IAV增加了细胞内ACE2的表观电泳流动性，并在根尖分泌物中产生了一个ACE2片段(90 kDa)，表明该受体发生了切割。此外，IAV增加了已知的两种切割ACE2的蛋白酶，脱壳酶ADAM17 (TACE)和TMPRSS2的表达，并增加了TMPRSS2酶原及其成熟片段，提示蛋白水解自动激活。

结论:这些结果表明，IAV放大了SARS-CoV-2远端肺感染所需分子的表达。此外，IAV对ACE2的翻译后改变可能会增加病毒合并感染期间急性呼吸窘迫综合征等肺损伤的脆弱性。这些发现支持了在COVID-19大流行期间预防和治疗流感感染的努力。

利益冲突声明

利益冲突:K.S.史怀哲没有什么可透露的。利益冲突:T. Crue没有什么可透露的。利益冲突:j·m·纳尔没有什么可透露的。利益冲突:d·福斯特没什么可透露的。利益冲突:S. Sajuthi没有什么可透露的。利益冲突:K.A.科瑞尔没有什么可透露的。利益冲突:中村先生没有什么可透露的。利益冲突:j。l。艾弗曼没什么可透露的。利益冲突:唐尼将军没什么可透露的。利益冲突:M.A. Seibold在研究期间报告了来自NIH的资助(U01 HL138626, R01 HL135156, R01 MD010443, R01 HL128439, P01 HL132821, P01 HL107202, R01 HL117004)。 Conflict of interest: J.P. Bridges has nothing to disclose. Conflict of interest: K.A. Serban has nothing to disclose. Conflict of interest: H.W. Chu has nothing to disclose. Conflict of interest: I. Petrache has nothing to disclose.

数据

图1
图1
ACE2而且TMPRSS2人类肺部mRNA的表达。a)从无肺部疾病的人供体肺中获得的单细胞RNA数据的统一流形近似和投影投影(UMAP) (n=3)。注意特定细胞类型的颜色编码群体，如前所述，包括通过无监督聚类识别的气道上皮细胞类型。b-d)的归一化表达的UMAP和小提琴图SCGB1A1， b)气道上皮细胞的标志物，c)ACE2和d)TMPRSS2在识别的细胞类型中;colocalisation与SCB1A1由箭头表示。ATI:肺泡I型细胞;ATII:肺泡II型细胞。
图2
图2
甲型流感病毒(IAV)感染的影响ACE2小气道上皮细胞(SAECs)的转录。a)相对水平STAT1和b)ACE2以18S rRNA为对照，逆转录定量PCR检测mRNA，表达为log22−ΔΔCT， IAV低剂量(H1N1 pdm09病毒，3×10)在空气-液体界面感染SAECs后2空斑形成单位·transwell−1， 72小时)或高剂量(H1N1 pdm09病毒，3×105空斑形成单位·transwell−1， 48 h)。每个数据点代表n=6和n=4(分别为低剂量和高剂量)的独立实验。数据以均数±标准差表示;单向方差分析-西达克多重比较检验。c)之间线性回归相关STAT1而且ACE2saec表达水平;每个数据点代表一个独立的iva感染或未感染的实验条件。Pearson相关系数r=0.78;R2= 0.61, p < 0.0001。
图3
图3
甲型流感病毒(IAV)对血管紧张素转换酶(ACE)2蛋白水平和小气道上皮细胞(SAECs)脱落的影响a)使用重组人(rh)ACE2蛋白和诱导过表达人ACE2 (HEK)293T细胞的全细胞裂解物(1.6 μg)免疫blotting验证ACE2抗体(#AF933)ACE2)．b,c) IAV (+) (H1N1 pdm09病毒，3×10)在气液界面感染saec的胞内ACE2蛋白5空斑形成单位·transwell−1， 48小时)，与未感染的细胞相比(−)，表明预先暴露于电子烟蒸汽(电子烟)(+);b) ACE2用多克隆抗体#AF933免疫印迹法检测，c)归一化后用密度法定量，肌动蛋白水平作为负荷对照。注意从不同供体获得的细胞裂解物(# 1-3)。d,e)在被IAV(+)感染的saec在气液界面处的顶端上清液(按体积归一化)中释放ACE2蛋白，并指示预暴露于电子烟(+);ACE2 d)用#AF933抗体免疫印迹法检测，e)用密度法定量。注意从不同供体的细胞中获得的上清液(# 1-4)。f)在低剂量培养基中感染的saec顶端上清液中释放ACE2蛋白(LD;0.5×105空斑形成单位·transwell−1)或更高剂量(HD;1.0×105空斑形成单位·transwell−1) IAV 48小时;采用免疫印迹法检测ACE2(抗体# 21115-1-ap)。HEK细胞裂解物(1.6 μg)ACE2作为对照。图表显示来自独立实验的单个数据点，均值±SEM;t检验。
图4
图4
甲型流感病毒(IAV)对人体的影响ADAM17而且TMPRSS2小气道上皮细胞(SAECs)水平。a-d)低剂量IAV (H1N1 pdm09病毒，3×10)在未感染或在气液界面感染的SAECs中通过逆转录(RT)定量PCR检测指示蛋白酶的表达水平2空斑形成单位·transwell−1， 72 h)或高剂量(H1N1 pdm09, 3×105空斑形成单位·transwell−1， 48小时);每个数据点代表一个独立的实验条件。a)之间的相关性STAT1而且ADAM17线性回归分析saec的表达水平;皮尔森相关系数R2= 0.59, p < 0.0001;b)ADAM17信使rna水平;C) correlation between相关性STAT1而且TMPRSS2线性回归分析saec的表达水平;皮尔森相关系数R2= 0.70, p < 0.0001;d)TMPRSS2信使rna水平。e)与未感染细胞(−)相比，IAV感染的saec(+)中的TMPRSS2蛋白(酶原和成熟形式)，通过Western blotting检测到电子烟蒸汽(电子烟)的预暴露(+);注意从不同供体获得的细胞裂解物(# 1-3);f)相对于未感染对照，IAV诱导的酶原、成熟和总TMPRSS2水平的相对变化通过密度测量来量化，使用肌动蛋白负荷控制进行归一化。单个数据点表示独立的实验;均数±SEM, Wilcoxon符号秩检验。饼图显示总TMPRSS2成熟形式蛋白的相对水平。
图5
图5
在假定的严重急性呼吸综合征冠状病毒2 (SARS-CoV-2)合并感染和导致肺损伤的情况下，显示结果解释的示意图。IAV:甲型流感病毒;ALI:急性肺损伤;血管紧张素转换酶2。
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参考文献

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