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长新冠病因不明,症状多样。研究人员通过对健康康复者和长新冠患者免疫系统及血浆蛋白质组分析,发现长新冠患者中和抗体滴度较低,部分免疫细胞有变化,还确定了与呼吸急促相关的血浆生物标志物。这为长新冠诊断和治疗提供依据。
新冠疫情给全球带来了巨大影响,即便急性感染期过去,许多人仍饱受长新冠(long coronavirus disease, long COVID)的困扰。长新冠症状复杂多样,常见的有呼吸急促、认知障碍(常被称为 “脑雾”)、疲劳和疼痛等,涉及身体多个器官系统。然而,其病因却一直模糊不清,这给临床诊断和治疗带来了极大的挑战。目前,虽然有多种 “组学” 研究探索长新冠的分子机制,但仍未形成统一清晰的认识,不同研究结果存在差异,这使得长新冠的诊疗陷入困境。
为了深入了解长新冠的发病机制,来自瑞典卡罗林斯卡学院(Karolinska Institutet)和英国卡迪夫大学(Cardiff University)等机构的研究人员开展了一项重要研究。他们通过多维方法和整合数据分析流程,对健康康复者和长新冠患者的免疫系统及血浆蛋白质组进行了全面剖析。研究发现,健康康复者体内针对 SARS-CoV-2 的中和抗体滴度明显高于长新冠患者;在免疫细胞方面,虽然整体差异不大,但长新冠患者的部分免疫细胞亚群比例有所改变,且 SARS-CoV-2 非刺突特异性 CD8+ T 细胞中一些共抑制受体(如 PD-1 和 TIM-3)相对过表达;此外,研究还确定了与长新冠患者呼吸急促症状相关的血浆生物标志物特征,这些生物标志物与凋亡炎症网络以及细胞周期进展、肺损伤和血小板活化等失调途径有关。该研究成果发表在《Nature Immunology》杂志上,为长新冠的发病机制提供了新的见解,有望推动长新冠的诊断和治疗发展。
研究人员开展这项研究时,用到了几个主要关键技术方法。在样本选择上,设立了来自英国和瑞典的两个队列,包括健康康复者和长新冠患者。通过多维流式细胞术分析免疫细胞谱系;利用酶联免疫吸附测定法检测 SARS-CoV-2 刺突特异性抗体滴度;采用靶向亲和平台分析血浆蛋白质组;运用激活诱导标记(AIM) 测定法对特异性 T 细胞进行功能定量。
研究结果具体如下:
- 临床特征:对两个队列的参与者进行详细临床评估,包括年龄、性别、种族、体重指数(BMI)、感染时间、疫苗接种情况等,发现组间大部分特征分布相似。长新冠患者主要症状为呼吸急促、疲劳、疼痛等,疼痛多集中在胸部、关节和肌肉。
- 中和抗体滴度:通过标准噬斑减少试验,发现健康康复者的中和抗体活性显著优于长新冠患者,尽管两者针对 SARS-CoV-2 刺突蛋白的抗体总体滴度相当,但在抗体依赖的自然杀伤(NK)细胞激活(ADNKA)方面,两组无明显差异。
- 免疫细胞扰动:多维流式细胞术分析显示,长新冠患者免疫细胞扰动有限且多局限于髓系细胞区室,不同队列间存在一定差异,如英国队列中健康康复者非经典单核细胞比例相对增加,长新冠患者嗜碱性粒细胞和浆细胞样树突状细胞(pDCs)比例相对增加;瑞典队列中健康康复者经典单核细胞比例相对降低,长新冠患者中间单核细胞比例相对增加。
- T 细胞免疫:量化针对 SARS-CoV-2、巨细胞病毒(CMV)和 EB 病毒(EBV)的 CD4+和 CD8+记忆 T 细胞反应,发现不同队列结果存在差异。在英国队列中,两组抗病毒 T 细胞频率无明显差异;在瑞典队列中,长新冠患者针对 SARS-CoV-2 核衣壳蛋白、EBV 潜伏蛋白的 CD4+ T 细胞频率以及针对 SARS-CoV-2 刺突蛋白、CMV 蛋白和 EBV 裂解蛋白的 CD8+ T 细胞频率较高。
- SARS-CoV-2 特异性 CD8+ T 细胞表型:使用肽 - HLA I 类四聚体对未受干扰的 CD8+ T 细胞进行鉴定和表征,发现长新冠患者中针对 SARS-CoV-2 非刺突表位的 CD8+ T 细胞共抑制受体表达更强烈,且记忆形成关键决定因子 TCF-1 表达较低。
- 血浆蛋白质组特征:通过数据驱动方法对血浆蛋白质组进行表征,发现呼吸急促与血浆蛋白质组的广泛失调相关。严重呼吸急促患者与无或轻度呼吸急促患者的蛋白质表达模式不同,且与细胞周期进展、炎症和血小板活化等途径相关。网络分析还确定了以 CD40 为中心的蛋白质网络,与炎症凋亡相关。
研究结论和讨论部分指出,长新冠的发病机制复杂,涉及免疫反应、炎症和组织损伤等多个方面。本研究中,健康康复者和长新冠患者在免疫细胞谱系组成和病毒特异性 T 细胞免疫方面定量差异较小且不可重复,但中和抗体活性和部分共抑制受体表达存在差异,这表明体液免疫和细胞免疫在长新冠发病中可能都起到了作用。此外,确定的血浆生物标志物特征为长新冠的诊断和治疗提供了潜在靶点,有望开发新的诊断方法和治疗策略。然而,研究也存在一定局限性,如样本匹配不够精确、样本来源局限于血管循环等。未来需要进一步研究来验证这些发现,并深入探讨长新冠的发病机制,以更好地应对这一全球性的健康挑战。