综述:细胞外DNA、透明质酸、HIF通路和LncRNA作为重症COVID-19的预测性生物标志物

【字体: 时间:2025年07月25日 来源:Virology Journal 4

编辑推荐:

  这篇综述系统探讨了cfDNA(细胞游离DNA)、透明质酸(HA)、缺氧诱导因子(HIF)及lncRNA(HAS2-AS1/HIF1-AS1)在COVID-19重症预测中的价值,揭示了这些生物标志物通过NETosis(中性粒细胞胞外诱捕网)、免疫血栓形成和缺氧反应等机制参与疾病进展,为早期风险分层提供了新思路。

  

免疫失调与重症COVID-19

当SARS-CoV-2病毒突破人体防线时,免疫系统的平衡被彻底打破。与普通病毒感染不同,COVID-19患者表现出独特的免疫特征——外周先天免疫抑制与促炎通路激活并存。尤其令人警惕的是,重症患者体内I型干扰素反应显著减弱,伴随持续病毒血症和失控的炎症风暴。这种"高炎症低防御"的状态,像一辆刹车失灵的卡车,最终导致细胞因子风暴和多器官损伤。

NETosis与细胞外DNA:藏在血液中的预警信号

中性粒细胞在抗感染前线采取的极端防御手段——NETosis(中性粒细胞胞外诱捕网形成),成为COVID-19重症化的关键推手。当这些免疫细胞"撒网"捕杀病毒时,释放的cfDNA和髓过氧化物酶(MPO)却成了双刃剑。研究发现,入院时cfDNA>4297 ng/mL的患者,后续发生低氧血症的风险增加3.4倍。这些漂浮在血浆中的DNA碎片,如同战场上的流弹,不仅激活TLR受体加剧炎症,更通过组蛋白的细胞毒性直接损伤血管内皮。

多中心数据证实,死亡患者的cfDNA水平是幸存者的4.5倍,其预测价值远超传统指标如D-二聚体。更惊人的是,中性粒细胞在COVID-19患者体内产生的NETs数量可达健康人的4倍,经PMA刺激后更翻倍增长。尽管NETosis检测成本较高,但cfDNA通过普通PCR即可定量,使其成为临床实用的"预警雷达"。

透明质酸与lncRNA:肺水肿的分子建筑师

CT影像上典型的"磨玻璃影",背后是透明质酸(HA)在肺泡间质疯狂蓄水的恶果。这种能结合自身500倍水分的糖胺多糖,在重症患者血浆中的浓度是轻症的2倍。而调控HA合成的关键开关——lncRNA HAS2-AS1,其表达量在重症患者竟飙升22.6倍!当HAS2-AS1超过61.8 a.u.的阈值时,患者发生呼吸衰竭的风险骤增88%。

有趣的是,老药新用的4-甲基伞形酮(4-MU)能抑制HA合成,已在临床试验中展现抗COVID-19潜力。而HA与NETs的协同作用更形成致命组合——NETs破坏血管屏障,HA则像海绵般锁住渗出的水分,最终在肺泡形成凝胶状屏障,将患者推向ARDS的深渊。

HIF转录因子:缺氧环境的总指挥

当血氧饱和度开始下跌,细胞内的缺氧诱导因子(HIF)立即接管指挥权。研究发现,HIF-1α、HIF-2α和HIF-3α在COVID-19患者中呈现阶梯式增长,其中HIF-3α在重症组的表达量飙升至对照组的33.7倍!这些转录因子像交响乐指挥,同时调控着三个致命乐章:

  1. 促进中性粒细胞存活,延长NETosis持续时间
  2. 上调糖酵解途径,为炎症反应提供能量
  3. 激活HA合成酶(HAS2),加速肺水肿形成

特别值得注意的是HIF-1α/HIF-3α比值失衡现象,这可能是缺氧适应机制崩溃的标志。而lncRNA HIF1-AS1作为HIF-1α的"放大器",其表达水平与疾病严重程度呈完美正相关,ROC曲线下面积达0.99。

组合预测模型:破解重症密码

单一生物标志物难免管中窥豹,研究者提出多参数联合预测方案:

  • cfDNA(>4297 ng/mL)
  • MPO(NETosis标志物)
  • HAS2-AS1(>61.8 a.u.)
  • HIF1-AS1(>277.85 a.u.)
  • HIF-1α/HIF-3α比值

这套组合拳能捕捉到NETosis、缺氧反应和肺水肿三大病理环节的动态变化。对于合并糖尿病、肥胖等基础疾病的患者,这种预测模型犹如量身定制的"健康天气预报",可在临床症状出现前48小时发出预警。

临床转化前景

从实验室到病床边,这些发现正在重塑COVID-19诊疗范式:

  1. 4-MU靶向降解HA的临床试验已开展
  2. HIF抑制剂防治细胞因子风暴的研究进入动物实验
  3. 便携式cfDNA检测设备研发加速

这场与病毒的赛跑中,科学正将致命的生物标志物转化为救命的预警信号。当医生能通过一管血预判疾病轨迹时,精准医学的曙光已穿透疫情的阴霾。

相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号