慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者气道中SARS-CoV-2入侵相关蛋白表达降低的免疫组化研究及其对COVID-19易感性的启示

本研究通过免疫组化方法系统分析COPD患者与非COPD对照组支气管上皮中SARS-CoV-2入侵相关蛋白的表达差异。研究发现COPD患者多个关键蛋白（包括HSPA5、NRP1、BSG等）表达显著降低，提示其病毒入侵的细胞基础可能减弱，但结合气道清除功能受损等病理特征，仍可能通过延长病毒暴露时间增加感染风险。该研究为理解COPD人群对COVID-19的生物学易感性提供了新的分子机制视角。

　　

引言

冠状病毒病2019（COVID-19）由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起，慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者因呼吸道感染易导致急性加重而备受关注。尽管COPD患者进展为重症COVID-19的风险已被确认，但其获得SARS-CoV-2感染的易感性仍不明确。本研究旨在通过比较COPD患者与非COPD对照组支气管上皮中SARS-CoV-2入侵相关蛋白的表达，探讨COPD患者对COVID-19的潜在生物学易感性。

SARS-CoV-2依赖其刺突（S）蛋白与血管紧张素转换酶2（ACE2）结合进入宿主细胞，可通过细胞表面直接融合或内体途径入侵。该过程需要蛋白酶如弗林蛋白酶（Furin）、跨膜蛋白酶丝氨酸2（TMPRSS2）、组织蛋白酶L（CTSL）等对S蛋白进行切割激活。此外，神经纤毛蛋白1（NRP1）、基底素（BSG）、热休克蛋白A5（HSPA5）等也被提议作为辅助因子，整合素（如ITGA5和ITGB6）可能独立或依赖ACE2介导病毒入侵。

材料与方法

本研究遵循荷兰格罗宁根大学医学中心（UMCG）的研究规范，使用HOLLAND研究项目的肺手术切除组织。共纳入27例COPD患者和40例非COPD对照组。COPD组全部为既往吸烟者，对照组包括从未吸烟者（12例）、既往吸烟者（18例）和当前吸烟者（10例）。COPD患者中包括15例轻度（GOLD II/III级）和12例重度（GOLD IV级）患者。

采用免疫组化染色分析支气管上皮中SARS-CoV-2入侵相关蛋白的表达。组织样本经福尔马林固定、石蜡包埋，切片厚度为3μm。抗原修复采用微波或80°C孵育过夜处理，使用Vector? NovaRED?底物进行显色，苏木精复染，并通过Hamamatsu Nanozoomer 2.0HT数字切片扫描仪扫描。使用Aperio ImageScope软件提取气道图像，Adobe Photoshop选择感兴趣区域（上皮层），Fiji/ImageJ软件通过颜色反卷积插件定量阳性染色面积百分比和平均强度。

统计分析采用Mann-Whitney U检验比较连续变量，卡方检验比较分类变量。使用线性混合模型评估蛋白表达与吸烟状态、COPD之间的关联，并校正年龄和性别的影响。

结果

研究人群特征

COPD患者与非COPD对照组在年龄上无显著差异（中位数分别为67.0岁 vs 62.0岁，p=0.664），但性别比例存在差异（COPD组女性37.0%，对照组65.0%，p=0.024）。肺功能指标FEV₁%pred（51.6% vs 102.0%，p<0.001）和FEV₁/FVC%（50.0% vs 75.0%，p<0.001）在COPD组显著降低。

COPD患者与非COPD对照组蛋白表达比较

COPD患者支气管上皮中HSPA5阳性染色面积百分比（p=0.012）和平均强度（p=0.010）显著降低。NRP1（p=0.011）、BSG（p=0.007）和TMPRSS2（p=0.004）的平均强度以及ITGB6的阳性染色面积百分比（p=0.019）也显著降低。Furin、CTSL、ADAM17和ITGA5的表达无显著差异。在COPD患者中，BSG的阳性染色面积百分比与FEV₁%pred呈负相关（p=0.013），提示BSG表达随COPD严重程度略有增加。

吸烟对蛋白表达的影响

在非COPD对照组中，吸烟状态影响多种蛋白的表达。既往吸烟者Furin表达较高（p=0.011），而HSPA5（p=0.038）、ADAM17（p=0.034）、BSG（p=0.004）、ITGA5（p<0.001）和ITGB6（p=0.005）的表达较低。当前吸烟者与既往吸烟者比较，仅ITGA5平均强度较低（p=0.020）。这些结果表明吸烟通常降低大多数SARS-CoV-2入侵相关蛋白的表达。

讨论

本研究发现COPD患者支气管上皮中多数SARS-CoV-2入侵相关蛋白表达降低，包括HSPA5、NRP1、BSG、TMPRSS2和ITGB6，而Furin、CTSL、ADAM17和ITGA5表达无显著变化。这表明COPD患者病毒入侵的细胞可用性可能降低，理论上可能降低感染易感性。然而，COPD患者气道清除功能受损，黏液增多且黏稠，纤毛功能减弱，可能导致病毒在气道中滞留时间延长，从而即使入侵蛋白表达较低或相似，仍可能促进感染。

吸烟作为COPD的主要风险因素，本身也影响病毒入侵蛋白的表达。本研究显示非COPD对照组中，吸烟者多数蛋白表达降低（除Furin外），这与某些既往研究结果一致，但不同研究之间存在差异，可能源于样本类型、检测方法（基因vs蛋白）及人群特征不同。

COPD患者进展为重症COVID-19的风险已明确，但感染获得的易感性仍不清晰。本研究基于疫情前样本，关注感染前的表达模式，侧重于生物学易感性而非疾病严重度。SARS-CoV-2感染本身可能调控这些蛋白的表达，感染后的动态变化可能影响疾病进程。

研究的优势包括较大的样本量、每例个体多达10个气道的分析、以及广泛的蛋白检测范围。局限在于仅关注支气管上皮，而未涉及肺实质等其他 compartment，且缺乏感染后的表达数据。

结论

本研究通过免疫组化分析揭示了COPD患者支气管上皮中多种SARS-CoV-2入侵相关蛋白表达降低，提示病毒入侵的细胞基础减弱。然而，某些蛋白的相似表达结合COPD特有的微环境（如气道清除功能受损）可能通过延长病毒暴露时间仍易化感染。这些发现为理解COPD患者对COVID-19的易感性提供了机制见解，强调了多因素共同决定感染风险的复杂性。