斯坦福新发现:SARS-CoV-2感染脂肪组织,产生炎症风暴云

【字体: 时间:2022年09月23日 来源:Science Translational Medicine

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  斯坦福大学医学院研究人员的一项研究表明,SARS-CoV-2可以感染人类脂肪组织。这一现象是在对接受减肥和心脏手术的患者的脂肪组织进行的实验室实验中发现的,这些患者后来在实验室培养皿中感染了SARS-CoV-2。从COVID-19死亡患者的尸检样本中进一步证实了这一点。

  

SARS-CoV-2藏在你的脂肪细胞里吗?

斯坦福大学医学院研究人员的一项研究表明,SARS-CoV-2可以感染人类脂肪组织。这一现象是在对接受减肥和心脏手术的患者的脂肪组织进行的实验室实验中发现的,这些患者后来在实验室培养皿中感染了SARS-CoV-2。从COVID-19死亡患者的尸检样本中进一步证实了这一点。

肥胖是已确定的SARS-CoV-2感染的独立风险因素,也是患者一旦感染,发展为严重疾病和死亡的风险因素。这种脆弱性增加的原因多种多样,从超重压力导致的呼吸障碍,到肥胖者的免疫反应能力改变。

但新的研究提供了一个更直接的原因:导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒可以直接感染脂肪组织(我们大多数人只称其为普通的“脂肪”)。这反过来又引发了病毒在脂肪细胞内复制的循环,并导致悬挂在脂肪组织中的免疫细胞出现明显炎症。炎症甚至会将组织内未受感染的“旁观者”细胞转化为炎症状态。

内分泌学教授、医学博士Tracey McLaughlin说:“每3个美国成年人中就有2个超重,超过4 / 10的人肥胖,这是一个值得关注的潜在原因。”

这些发现发表在9月22日在线发表在《Science Translational Medicine》上的一项研究中。McLaughlin和Catherine Blish是这项研究的通讯作者。主要作者是前博士后学者Giovanny Martínez-Colón博士和研究生Kalani Ratnasiri。


在医学上,肥胖的定义是身体质量指数(体重(公斤)除以身高(米)的平方)大于30。体重指数大于或等于25的人被定义为超重。McLaughlin说,肥胖者死于COVID-19的可能性高达10倍,但当BMI低至24时,SARS-CoV-2感染不良后果的风险就会增加。

“脂肪组织对SARS-CoV-2感染的易感性可能在使肥胖成为COVID-19的风险因素方面发挥了作用,”Blish说。“受感染的脂肪组织排出的正是你在严重的COVID患者血液中看到的炎症化学物质。我们有理由推断,拥有大量受感染的脂肪可能会导致COVID-19重症患者的整体炎症状况。”

科学家们从22名在斯坦福医学院减肥外科和心胸外科诊所接受减肥或心胸外科手术的患者体内不同部位提取了脂肪组织样本。然后,在一个安全的设施中,研究人员用含有SARS-CoV-2的溶液感染样本,或者用不含SARS-CoV-2的溶液作为对照。严格的实验表明,这种病毒可以在脂肪细胞中感染和复制,离开脂肪细胞,并在其他细胞中引起新的感染。

脂肪组织不仅含有脂肪细胞,还含有多种免疫细胞,其中包括一种叫做巨噬细胞的免疫细胞。这些细胞(它的名字来自两个希腊单词,意思是“大食者”)进行一系列的活动,从组织修复和一般的垃圾清理到对察觉到的病原体的猛烈攻击——有时在这个过程中对正常组织产生严重的附带损害。

研究人员发现,脂肪组织中的一个巨噬细胞子集被SARS-CoV-2感染,尽管只是短暂的。这些巨噬细胞的SARS-CoV-2感染是流产的:它不会产生存活的病毒子代。但它确实会引起巨噬细胞的主要情绪变化。

Blish说:“一旦被感染,这些巨噬细胞不仅自身会发炎,还会分泌一些物质来召唤更多的炎症免疫细胞,此外还会在未感染的邻近‘旁观者细胞’中诱发炎症。”

脂肪组织包围着我们的心脏、内脏、肾脏和胰腺,它们会受到组织炎症的不利影响。不幸的是,科学家们发现,在他们收集和分析的几乎每一个感染SARS-CoV-2的脂肪组织样本中,感染都能引发炎症。

编码SARS-CoV-2的遗传物质几乎无一例外地出现在8名死于COVID-19的患者身体不同部位的脂肪组织中。研究小组检查了另外两名COVID-19死亡患者的组织,发现心外膜脂肪中感染脂肪细胞附近有炎症免疫细胞浸润。

McLaughlin说:“这对我们来说非常重要,因为心外膜脂肪就在心肌旁边,没有物理屏障将它们分开。所以,任何炎症都可能直接影响心肌或冠状动脉。”

失踪ACE2

奇怪的是,ACE2——被认为是SARS-CoV-2的主要受体的细胞表面分子——似乎在病毒感染脂肪细胞的能力中发挥很少或没有作用。

SARS-CoV-2进入脂肪组织中的脂肪细胞和巨噬细胞的方法仍然是一个谜。当病毒与位于许多身体组织细胞表面的ACE2蛋白结合时,已经确定的主要进入模式就发生了。尽管ACE2执行着重要的、合法的功能,但病毒并不关心ACE2以什么为生——它只把这种细胞表面的蛋白质当作一个停靠站。

这对McLaughlin和Blish来说是最具讽刺意味的,他们发起这项研究是因为他们看到报告表明ACE2可能存在于脂肪组织中,尽管没有证明这一点。(没有人声称发现了这种蛋白质本身。)但令研究人员惊讶的是,他们发现在脂肪组织中的细胞中几乎不存在ACE2。

Blish说:“病毒不太可能通过ACE2进入人体,因为我们无法检测到脂肪组织中的功能性蛋白质。”这意味着清除脂肪组织中的SARS-CoV-2可能需要新的药物。例如,针对COVID-19获得许可的单克隆抗体疗法通常通过干扰ACE2/SARS-CoV-2相互作用发挥作用。脂肪组织作为SARS-CoV-2藏身之处的潜力也增加了它可能有助于被称为长COVID的持久感染后症状的可能性。

SARS-CoV-2 infection drives an inflammatory response in human adipose tissue through infection of adipocytes and macrophages




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