摘要
吸烟者和COPD的吸烟者增加了ACE-2的气道表达,这是Covid-19病毒的入口受体。这可以解释这些群体中严重Covid-19的风险增加,并突出了吸烟停止的重要性。https://bit.ly/3bC29es
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世界卫生组织(世卫组织)宣布冠心病疾病2019(Covid-19)是大流行[1].Covid-19是由严重的急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-COV-2)引起的。Covid-19显示出从轻度到严重(肺炎)的症状,可能导致一些人死亡[2-4.].截至2020年4月18日,全球Covid-19的280例945例,15654例死亡[5.].SARS-COV-2使用血管紧张素转换酶II(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,但到目前为止,大多数严重病例已经在那些> 55岁处描述,并且具有重要的合并症,如COPD [7.].在这里,我们确定患有COPD的患者是否在下呼吸道中的支气管上皮细胞中增加了ACE-2的表达。
患者在圣保罗医院(温哥华,加拿大,加拿大)进行临床目的进行支气管镜检查。该议定书由英国哥伦比亚大学/普罗维登斯医疗保健道德委员会批准(UBC / PHC REB H15-02166)。所有患者都需要≥19岁并根据国际指南接受肺活量测定量[8.].COPD患者被定义为那些经委员会认证的呼吸内科医生临床诊断为COPD的患者,或1秒内强迫呼气量(FEV)1)/强制生命能力(FVC)<70%或清晰的肺气肿证据对计算机断层摄影成像进行视觉检查。在患者的肺部(第6阶代)中获得了细胞学胶片,其在患者的潜在临床指示对支气管镜检查的潜在临床指示不受影响。
使用RNeasy Mini Kit (Qiagen, Hilden, Germany)从细胞学刷毛中提取总RNA。在NovaSeq 6000 (Illumina, San Diego, CA, USA)上进行转录组测序,测序深度为5500万reads。使用FastQC对原始测序reads进行质量控制[9.]并与Gencode(版本31)GRCH37基因组参考用STAR(剪接转录物对齐到参考)对齐[10.].在对齐之后,使用RSEM(RNA-SEQ通过期望最大化)量化数据以获得读数。Limma变焦[11.]应用于将计数标准化为每百万百万(CPM)读数的计数,这些计数在下游分析中使用。
使用了两个队列进行验证,其详细信息在以前的出版物中提供了[12.].首先,我们使用了从在一个中心收集的第10阶段的支气管胶凝花束获得的16个数据集;使用U133加2.0(Thermofisher,Waltham,Ma,USA)微阵列进行转录组测量(作为康奈尔队队列)[13.].其次,我们使用数据集GSE37147,其中包括来自第6 - 8代气道的支气管刷,以及由GeneChip Human gene 1.0 ST微阵列(ThermoFisher)生成的基因表达谱[14.].该数据集被标记为不列颠哥伦比亚癌症机构(BCCA)队列。
我们还确定了切除肺组织标本中ACE-2的蛋白质表达。这些样品从10个具有COPD的当前吸烟者获得(平均值±SD.FEV1/ fvc 61±7%),九个nonsmoker控制(FEV1/ FVC 85±2%)和八个健康的吸烟者(FEV1/ FVC 78±6%)。作为James Hogg肺注册(UBC/PHC REB Protocol H00-50110)的一部分,在接受胸外科手术的患者知情同意的情况下获得人肺组织样本。福尔马林固定石蜡包埋的人肺组织用抗ACE-2 (Ab15348;Abcam, Cambridge, UK)使用Bond Polymer Refine Red Detection kit在徕卡Bond Autostainer(两个徕卡生物系统公司,Concord, on,加拿大),如前所述[15.].使用Aperio成像系统(Leica Biosystem)定量归一化到基底膜的长度,量化气道上皮特异性Ace-2蛋白强度。
对于主要研究人群,ACE-2的log2 CPM是主要的研究结果。采用稳健线性模型确定:1)调整年龄和性别后,ACE-2在COPD患者和吸烟者中是否有差异表达;2) ACE-2表达是否与肺功能显著相关。所有的分析都在R(版本3.5.0;https://cran.r-project.org.).在免疫组化数据集中,使用了Kruskal-Wallis与Dunn的多重比较试验。连续数据用均值±表示SD.,除非另有说明。
圣保罗医院队列的平均年龄为64.8±12.0岁;55%为女性,24%为吸烟者。与对照组(n=21)相比,COPD患者(n=21) FEV较低1%预测(72.0±15.6相对85.9±17.9%pred;p = 0.011)和fev1/ FVC(64.1±7.9相对76.3±5.9%;2.621×10-6).大多数(79%)接受支气管镜检查进行肺结核的调查,其次是慢性咳嗽(7%)和淋巴结病(7%)。COPD中上皮细胞中的ACE-2表达显着增加相对非COPD受试者(COPD 2.52±0.66相对non-COPD 1.70±0.51;p = 7.62×10-4;图1A).ACE-2基因表达与FEV呈显著负相关1%pred(r = -0.24; p = 0.035;图1B.).有趣的是,在这些参与者的气道中,吸烟状态也与ACE-2基因表达水平显著相关,当前吸烟者的基因表达显著高于不吸烟者(当前吸烟者2.77±0.91)相对从不吸烟1.78±0.39;p = 0.024)。前吸烟者在从未和目前的吸烟者中有基因表达水平(前吸烟者2.00±1.23;图1C.).调整为吸烟状态,ACE-2表达与COPD之间的关联仍然显着(调整平均值±SE.非COPD 0.90±0.65相对COPD 1.75±0.82;p = 0.016)。
接下来,我们验证了上述发现:1)康奈尔队列(n=211);2) BCCA队列(n=238)。康奈尔队列的平均年龄为43.6±10.5岁;33.2%的队列是女性。32.2%的患者从不吸烟,67.8%的患者在接受支气管镜检查时仍在吸烟。BCCA队列的平均年龄为64.5±5.9岁;43.3%的队列为女性。全部为烟龄≥30包年的重度吸烟者。其中,41.6%的患者在接受支气管镜检查时为当前吸烟者,其余为既往吸烟者。
在康奈尔和BCCA队列中,当前吸烟者与不吸烟者相比,气道ACE-2基因表达水平增加(在康奈尔队列中,当前吸烟者为4.34±0.45)相对从不吸烟4.15±0.36;p = 1.92×10-3)和前吸烟者(在BCCA Cohort,目前吸烟者6.05±0.53相对前吸烟者5.57±0.37;P <2×10−16).在BCCA队列中,支气管扩张剂前FEV1测量并与ACE-2基因表达水平有显着相关(R = -0.10; p = 0.037)。
在非莫克者,健康吸烟者和带COPD的吸烟者中的上皮特异性ACE-2蛋白表达的代表性图像图1D.与非吸烟者相比,人类小型气道上皮细胞中的ACE-2表达在COPD中显着增加,但不在健康吸烟者(图1D).Ace-2蛋白染色主要限于粘膜室中的气道上皮和细胞。
全球爆发了Covid-19。虽然大多数感染和诊断患有Covid-19的患者患有轻微的症状,但〜20%的个体已经证明严重或严重严重的疾病,包括肺炎,呼吸衰竭,脓毒症休克和多器官衰竭的症状和迹象。估计的病情率为1-2%[2那3.].重要的是,几乎所有死亡都发生在具有重要症状慢性疾病的人中,包括COPD和心血管疾病[4.].这的原因在很大程度上是未知的。
一种可能是ACE-2的差异表达,ACE-2是SARS-CoV-2进入宿主粘膜并引起活动性感染的主要受体。在本研究中,我们调查了COPD患者和非COPD患者气道中ACE-2的基因表达水平,发现COPD和当前吸烟者ACE-2的表达显著增加。重要的是,ACE-2的基因表达水平与个体的FEV呈负相关1,建议剂量依赖性的反应。这些发现在三个不同的队列中观察到,表明其可恒大性和鲁棒性。
ACE-2是与ACE同源的I型跨膜金属羧肽酶。与ACE不同的是,ACE将血管紧张素I转化为活性血管收缩剂,血管紧张素II, ACE-2将血管紧张素II分解为其代谢物,包括血管紧张素-(1-9)和血管紧张素-(1-7),它们是强效血管扩张剂,因此可能是肾素-血管紧张素系统的负调节因子[16.].ACE-2在各种不同的组织中表达,包括上呼吸道,心肌和胃肠粘膜[17.].虽然它在人类健康和疾病中的作用尚未完全阐明,但它似乎在血压和心脏功能方面具有重要的调节作用。ACE-2在气道中的生理作用尚不清楚。然而,在小鼠中,ACE-2已被证明可以保护动物免受与误吸和败血症相关的严重肺损伤[18.].
为了我们的知识,我们的研究是第一个展示当前(但不是以前)吸烟者和具有COPD的人的气道中的ACE-2表达。这些结果也与在小型动物中的先前观察结果一致,其中已经显示出烟雾暴露来上调气道中ACE-2的表达和活性[19.那20.].虽然Ace-2的上调可用于保护宿主免受急性肺损伤,但是,这可能使个体易于冠状病毒感染的风险增加,其使用该受体进入上皮细胞入口。这部分可以分为解释有毒吸烟者和与COPD的病毒相关的病毒相关的恶性病毒呼吸道感染的风险增加。
研究有局限性。首先,该研究是横截面的,因此,我们无法确定吸入的皮质类固醇或支气管扩张剂(对于那些COPD)的干预措施可以调节气道中的ACE-2基因表达。其次,由于受体表达是治理个体感染风险的许多宿主因子之一,香烟吸烟和COPD施加的精确归因风险(对于冠状病毒感染)是不确定的。第三,虽然气道上皮是Covid-19的主要来源,但病毒可以通过其他港口获得宿主进入,包括胃肠粘膜,这在本研究中未评估。第四,我们没有进入上气道组织,这也可能被SARS-COV-2感染。
总之,有源香烟吸烟和COPD在下部气道中上调ACE-2表达,部分可以解释这些群体中严重Covid-19的风险增加。这些调查结果突出了吸烟对这些人的戒烟的重要性,并增加了这些风险亚组的监测,以预防和快速诊断这种潜在的致命疾病。
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脚注
数据可用性:根据要求提供的原始数据。数据也发布在Geo(基因表达式omnibus)上。
利益冲突:梁振英没有什么可披露的。
利益冲突:C.X.杨没有什么可以披露的。
利益冲突:A.TAM没有什么可以披露的。
利益冲突:T. Shaipanich没什么可透露的。
利益冲突:T.L.哈克特没有披露。
利益冲突:辛格拉没什么可披露的。
利益冲突:D.R.Dorschied没有什么可披露的。
利益冲突:号罪报告从默克公司拨款,个人费用从赛诺菲-安万特和Regeneron顾问委员会工作,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:这项工作得到了加拿大卫生研究院,不列颠哥伦比亚省龙结构,以及HLI的De Lazzari家庭椅。J.M. LEUNG由Michael Smith基金会(MSFHR)/普罗维登斯医疗保健卫生专业调查员(HPI)奖和由加拿大卫生研究院(CIHR)/ AstraZeneca早期职业调查员奖。T-L。哈克特由MSFHR学者和CIHR早期职业调查员奖提供支持。D. Dorscheid由MSFHR / PHC HPI奖得到支持。D.D.SIN是COPD和De Lazzari Family Chired的一级加拿大加拿大研究主席(CRC)。本文的资金信息已存入Crossref资助者注册表.
- 已收到2020年3月2日。
- 公认2020年3月25日。
- 版权©2020人队
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