衰老内皮细胞通过BSG/VEGFR2通路调控SARS-CoV-2内吞及炎症反应的机制研究

本研究揭示衰老血管内皮细胞(ECs)通过上调基底膜蛋白(BSG)增强血管内皮生长因子受体2(VEGFR2)信号，促进ACE2非依赖的SARS-CoV-2内吞作用，进而激活核因子κB(NF-κB)通路引发过度炎症反应，为老年重症COVID-19的血管病变机制提供新靶点。

　　

衰老内皮细胞与SARS-CoV-2的致命邂逅

Significance
COVID-19重症患者普遍存在血管内皮功能障碍，但其机制长期未明。这项研究首次提供直接证据：衰老血管内皮细胞(ECs)通过ACE2非依赖途径大量摄取SARS-CoV-2病毒，并触发促炎反应。研究揭示了内皮细胞衰老与病毒易感性增加之间的分子通路，完美解释了为何衰老是COVID-19重症的主要风险因素。这些发现不仅解决了关于SARS-CoV-2感染ECs的长期争议，更将衰老ECs确立为缓解重症COVID-19并发症的潜在治疗靶点。

Abstract
衰老是COVID-19重症的重要风险因素，其特征性表现为血管内皮功能障碍。虽然既往研究提示血管ECs可能易感SARS-CoV-2感染，但病毒进入细胞的详细机制尚未阐明。研究者此前发现，在模拟重症COVID-19的老年小鼠模型中，ECs表现出显著的病毒摄取和炎症反应。本研究聚焦衰老ECs的内吞能力，发现其通过基底膜蛋白(BSG)增强血管内皮生长因子(VEGF)信号，激活核因子κB(NF-κB)通路介导的炎症反应。这一发现为老年重症COVID-19的治疗提供了新思路。

病毒与衰老内皮的特殊"约会"
通过转录组分析，研究者发现SARS-CoV-2感染的老年小鼠肺ECs病毒载量显著高于年轻小鼠。为模拟衰老过程，研究采用10 Gy X射线诱导人脐静脉内皮细胞(HUVECs)衰老。这些衰老ECs表现出p16^INK4A蛋白水平升高5倍，CDKN2A mRNA增加12倍的典型衰老特征。

令人惊讶的是，虽然衰老ECs不表达ACE2，但其SARS-CoV-2基因组RNA水平却显著高于年轻ECs，且呈现时间和感染复数(MOI)依赖性增长。免疫细胞化学显示，衰老ECs内SARS-CoV-2 N蛋白信号更强。值得注意的是，ECs中未检测到病毒亚基因组RNA(N sgRNA)和培养上清病毒滴度，表明病毒在ECs内不发生复制性感染。

病毒附着的"第一支舞"
研究排除了衰老影响病毒附着的可能性。尽管衰老ECs中BSG表达上调，但病毒附着实验显示年轻与衰老ECs的病毒吸附量无差异。通过siRNA筛选多种候选受体(NRP1、NRP2、AXL等)，发现均不影响病毒吸附，提示SARS-CoV-2可能通过硫酸乙酰肝素等非特异性方式附着ECs。

内吞作用的"秘密通道"
研究者发现SARS-CoV-2主要通过内吞途径进入ECs。敲低内吞关键分子动力蛋白2(DNM2)、网格蛋白重链(CLTC)和小窝蛋白1(FLOT1)显著减少病毒摄取。超分辨显微镜捕捉到DiI标记的假病毒与早期内体标志物Rab5(2小时)和晚期内体标志物Rab7(6小时)的共定位。

更关键的是，衰老ECs表现出惊人的内吞能力增强。荧光标记的内吞示踪剂(10 kDa和40 kDa葡聚糖、100 nm荧光微球)在衰老ECs中的摄取量显著增加。这种"贪婪"的内吞特性为SARS-CoV-2大量进入衰老ECs提供了通道。

BSG-VEGFR2的"致命组合"
BSG作为VEGFR2的共受体，在衰老ECs中表达显著上调。siRNA敲低BSG不仅减少内吞标志物(葡聚糖、转铁蛋白等)的摄取，还显著降低SARS-CoV-2的细胞内化和炎症基因(IL-6、IL-8等)表达。

机制上，VEGF通过激活VEGFR2 Tyr951磷酸化，招募鸟嘌呤核苷酸交换因子GEP100，进而激活ADP核糖基化因子6(ARF6)调控膜运输。实验证实，VEGF处理增强ECs内吞能力，而VEGFR2抑制剂索拉非尼和ARF6抑制剂NAV-2729均可阻断这一效应。

临床意义的"曙光"
对COVID-19患者肺组织单细胞RNA-seq数据的再分析显示，BSG在患者ECs和衰老ECs中表达更高。这为临床观察提供了分子解释：老年患者血管中高表达的BSG通过增强VEGF-VEGFR2信号，导致病毒内吞增加和过度炎症反应，最终引发重症COVID-19特征性的内皮功能障碍。

治疗新策略的"路线图"
研究提出了靶向BSG-VEGFR2-ARF6轴的治疗新策略：
1）抗BSG抗体(如临床实验中的美泊珠单抗)可能通过阻断病毒内吞发挥作用
2）抗VEGF药物(如贝伐珠单抗)已显示改善COVID-19患者氧合
3）ARF6抑制剂有望成为新型抗病毒药物

这项研究不仅阐明了衰老如何通过改变ECs生物学特性影响COVID-19预后，更开辟了通过调控内吞途径治疗病毒感染的新研究方向。