Nature Microbiology强调年龄如何影响鼻细胞对SARS-CoV-2的反应

研究人员揭示了鼻上皮细胞对SARS-CoV-2的反应与年龄相关的差异，显示了儿科、成人和老年人群体中细胞类型和病毒动力学的变化。

　　

在最近发表在《Nature Microbiology》杂志上的一项研究中，研究人员调查了儿童、成人和老年人群体中鼻上皮细胞(NEC)对严重急性呼吸综合征冠状病毒2 (SARS-CoV-2)感染反应的年龄相关差异。

背景

尽管有有效的疫苗，但年龄仍然是2019冠状病毒病(COVID-19)死亡的主要危险因素。SARS-CoV-2最初感染NEC，这对于了解严重呼吸系统问题的进展至关重要。需要进一步的研究来充分了解年龄相关的SARS-CoV-2反应差异背后的机制，这可能导致针对不同年龄组的靶向治疗和改善结果。

关于研究

本研究的参与者是在2020年3月至2021年2月期间从英国伦敦的五家主要医院招募的，包括大奥蒙德街医院国民健康服务(NHS)基金会信托基金、皇家自由伦敦NHS基金会信托基金、伦敦大学学院医院NHS基金会信托基金和惠廷顿健康NHS信托基金。所有的参与者都以书面形式同意了这项研究，并通过了由伦敦大学学院(UCL)大奥蒙德街儿童健康研究所管理的活体气道生物库的伦理批准。被排除在外的个体包括当前吸烟者、活动性癌症患者或免疫缺陷患者、近期接受过输血的患者以及患有慢性呼吸系统疾病(如哮喘或囊性纤维化)的患者。

从三个年龄组的健康供体中收集鼻刷——儿科(0-11岁)、成人(30-50岁)和老年人(≥70岁)——他们在抽样前7周内对SARS-CoV-2检测呈阴性，没有出现呼吸道症状。使用细胞学刷收集样本，并立即处理以保持细胞完整性，遵循严格的指导方针。

在气液界面培养NECs，感染SARS-CoV-2，监测基因和蛋白表达变化、细胞分化和病毒复制动力学。

在研究不同年龄NEC的细胞组成时，使用单细胞核糖核酸(RNA)测序分析了139,598个细胞的数据集，揭示了24种不同的上皮细胞类型或状态。这些细胞包括基底细胞亚群，如循环基底细胞和基底上皮-间质转化(EMT)细胞，以及分泌细胞和纤毛细胞，每种细胞都根据与各种功能相关的独特基因表达模式进行分类，包括粘膜防御。

该研究还指出了这些细胞类型分布的年龄相关变化。与儿童相比，成人显示出更高的基底/祖细胞丰度，这一模式与先前鼻上皮研究的结果一致。尽管存在这些差异，纤毛活性和微管蛋白等结构蛋白的表达水平并没有随着年龄的增长而发生显著变化。然而，来自老年人的NEC培养物被观察到更厚，表明更密集的细胞排列而不影响上皮屏障的完整性。

在儿童培养中一个惊人的发现是，一种特殊类型的杯状细胞的存在增加了，这表明在成人或老年人中没有观察到细胞状态的转变。尽管在所有年龄组中，SARS-CoV-2进入因子的总蛋白水平相似，但这些蛋白的信使RNA (mRNA)水平在儿童杯状细胞中明显更高，这暗示了不同年龄段对病毒感染的不同易感性。

在探索病毒复制动力学时，感染早期谱系SARS-CoV-2菌株的NEC培养物在不同年龄组的病毒读取数量上没有显着差异。然而，感染细胞的类型各不相同，与成年人和老年人相比，年轻人的感染集中在更少的细胞类型中。有趣的是，老年人在培养物中表现出更大的病毒感染传播，表达病毒RNA的细胞比例更高。

该研究扩展到SARS-CoV-2对细胞表型的影响，揭示了感染导致成人和老年人培养厚度下降和上皮完整性受损。老年人基底细胞动员也明显增加，表明对感染的反应增强，涉及细胞修复机制，可能导致更严重的疾病结果。此外，老年成年NEC更倾向于表达与组织损伤和纤维化相关的标志物，这可能解释了在老年人群中观察到的COVID-19更明显的身体和临床影响。

结论

总之，该研究分析了139,598个不同年龄的NEC，利用单细胞RNA测序揭示了24种不同的细胞类型。它显示了细胞分布的年龄相关差异，成年人有更多的基底/祖细胞，而老年人显示更厚的NEC培养物。儿童培养物特异性杯状细胞增加，表明对SARS-CoV-2的敏感性不同。虽然病毒复制在各个年龄段都是一致的，但老年人的感染传播范围更广。感染改变了细胞表型，降低了成人的上皮完整性，增加了老年人的组织损伤标志物，这强调了在COVID-19策略中考虑年龄的重要性。