α-亚麻酸和硬脂酸可调节THP-1来源的巨噬细胞在暴露于SARS-CoV-2时与病毒入侵和炎症反应相关的基因

《Food Science & Nutrition》：Alpha Linolenic and Stearic Acids Modulate Genes Related to Viral Entry and Inflammatory Response in THP-1 Derived Macrophages Exposed to SARS-CoV-2

肥胖个体中α-亚麻酸（Ala）和硬脂酸（Est）可能通过调控肺巨噬细胞对SARS-CoV-2的病毒进入及炎症反应，加剧COVID-19病情。单细胞RNA测序显示肥胖COVID-19患者肺巨噬细胞中病毒进入相关基因（Ace2、Tmprss2、Ifitm3）表达显著升高。体外实验证实Ala与Est均可协同SARS-CoV-2或S蛋白诱导THP-1巨噬细胞中促炎因子（Il-1β、Tnf-α）及病毒受体相关基因（Axl、Tmprss2）的上调，而Ala对Ifnλ有抑制作用。研究揭示了肥胖通过循环NEFAs增强病毒感染及炎症反应的潜在机制。

　　肥胖与新冠病毒（SARS-CoV-2）感染后的不良预后之间存在显著关联。近年来，随着全球范围内肥胖人群的增加，其对新冠病毒感染的易感性和严重程度也引发了广泛关注。本研究旨在探讨两种特定脂肪酸——α-亚麻酸（Ala）和硬脂酸（Est）是否能够调节SARS-CoV-2引发的炎症反应。通过结合单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据和体外实验，研究人员试图揭示这些脂肪酸在病毒感染过程中的潜在作用机制。

在研究初期，科学家们分析了来自新冠患者的scRNA-seq数据，发现与病毒进入细胞和炎症反应相关的基因表达变化主要出现在巨噬细胞中，而非肺泡上皮细胞。这一发现提示我们，巨噬细胞可能在新冠感染过程中扮演着更为关键的角色。为了验证这一假设，研究人员在体外使用了Beas-2B（人支气管上皮细胞）和THP-1（人单核细胞/巨噬细胞）细胞模型，模拟SARS-CoV-2感染和脂肪酸的影响。实验结果显示，无论是Ala还是Est，都显著增强了THP-1巨噬细胞中与病毒进入细胞和促炎细胞因子相关的基因表达。这些数据表明，非酯化脂肪酸（NEFAs）可能在肥胖患者中加剧新冠感染的不良后果。

SARS-CoV-2是一种非分节的包膜单链正链RNA病毒，其主要结构蛋白包括刺突蛋白（S）、包膜蛋白（E）、膜蛋白（M）和核衣壳蛋白（N）。其中，刺突蛋白在病毒感染过程中起着至关重要的作用，因为它能够与人体中的ACE2受体结合，从而介导病毒进入细胞。此外，刺突蛋白还可能通过其他机制，如与磷脂酰丝氨酸受体AXL的相互作用，促进病毒通过内吞作用进入细胞。这些机制在肥胖人群中可能被进一步放大，因为脂肪组织不仅作为病毒潜在的储存库，还释放大量NEFAs进入循环系统，可能影响巨噬细胞的活性和炎症反应。

肥胖不仅仅是一种脂肪堆积的疾病，它还伴随着复杂的生化变化，这些变化可能影响免疫系统的功能。肺部的巨噬细胞在新冠感染中释放大量促炎因子，如IL-1β、IL-6、TNFα和IL-8，这些因子在严重病例中尤为显著。同时，脂肪组织本身也可以作为内分泌器官，分泌多种炎症因子和激素，如IL-1β、IL-6、IL-8和TNFα，以及脂肪素（adiponectin）和瘦素（leptin）。这些因子可能进一步加剧新冠感染引发的炎症反应，从而导致更严重的临床表现。

为了进一步探讨NEFAs是否能够调节病毒进入细胞或炎症反应，研究人员选择了两种具有代表性的脂肪酸——Ala和Est。Ala是一种不饱和脂肪酸，具有抗炎特性；而Est是一种饱和脂肪酸，通常与促炎作用相关。这两种脂肪酸在肥胖患者体内浓度较高，因此成为研究的重点。通过将这些脂肪酸与SARS-CoV-2病毒或其重组刺突蛋白（S3）结合，研究人员观察到巨噬细胞中与病毒进入和炎症相关的基因表达发生了显著变化。

在实验过程中，THP-1细胞被诱导分化为巨噬细胞，并在含有Ala或Est的培养基中与SARS-CoV-2病毒或S3进行共培养。结果显示，Ala和Est均能显著增强巨噬细胞中与病毒进入相关的基因表达，如ACE2、TMprss2和Ifitm3。同时，这两种脂肪酸还能够上调促炎因子的表达，如IL-1β、TNFα和IL-6。这一现象表明，NEFAs可能通过增强巨噬细胞的炎症反应，从而加重新冠感染的病理过程。

此外，研究还发现，Ala和Est对不同的基因表达模式具有不同的影响。例如，Ala能够促进AXL和Sod2的表达，而Est则对Tnf-a、Ifitm3、Ifnβ和Ifnλ的表达具有更强的刺激作用。这些变化可能与脂肪酸对细胞内信号通路的调节有关，例如通过影响HIF1α（缺氧诱导因子）的表达，从而改变细胞对病毒的反应。HIF1α在细胞应激和炎症反应中起着关键作用，因此其表达水平的变化可能对病毒的感染和宿主的免疫反应产生深远影响。

值得注意的是，研究还发现，Ala和Est对新冠感染相关的基因表达具有不同的调节作用。例如，Ala在与S3结合时能够增强ACE2的表达，而Est则能进一步促进IL-1β的表达。这一发现与之前的研究结果一致，表明Ala可能通过某种机制抑制病毒进入，而Est则可能通过促进炎症反应加重感染的后果。然而，具体的分子机制仍有待进一步研究。

研究还指出，肥胖患者的肺部巨噬细胞中，与病毒进入相关的基因表达水平显著升高，这可能与高浓度的NEFAs有关。这些脂肪酸可能通过多种途径影响巨噬细胞的功能，包括改变细胞膜的结构、激活特定的信号通路，或者通过与其他细胞因子相互作用来调节免疫反应。此外，研究还发现，某些脂肪酸与病毒的结合可能促进炎症因子的释放，从而导致更严重的组织损伤和免疫反应失控。

总体而言，本研究的结果表明，NEFAs在新冠感染过程中可能起到双重作用。一方面，它们可能通过增强巨噬细胞的炎症反应，加重感染的严重程度；另一方面，某些脂肪酸如Ala可能通过调节ACE2等受体的表达，减少病毒进入细胞的机会。这些发现为理解肥胖与新冠感染之间的复杂关系提供了新的视角，并为未来的治疗策略提供了潜在的靶点。

研究团队还指出，尽管Ala和Est在体外实验中表现出对新冠感染相关基因表达的显著影响，但在肥胖患者的肺部巨噬细胞中，这些脂肪酸的作用可能受到其他因素的干扰。例如，肥胖患者的内环境可能包含多种其他生物活性物质，这些物质可能与脂肪酸共同作用，影响炎症反应的强度和持续时间。因此，进一步研究这些因素之间的相互作用对于全面理解肥胖对新冠感染的影响至关重要。

此外，研究还提到了一个有趣的“肥胖悖论”现象。尽管肥胖通常与较差的预后相关，但在某些情况下，如急性肺损伤（ALI）或急性呼吸窘迫综合征（ARDS）中，肥胖患者反而表现出更高的生存率。这一现象可能与肥胖患者体内某些调节因子的作用有关，例如来自脂肪组织的miRNA富集的外泌体可能具有抗炎作用。然而，这一机制的具体细节仍需进一步研究。

综上所述，本研究通过结合scRNA-seq数据和体外实验，揭示了NEFAs在新冠感染过程中可能发挥的重要作用。这些发现不仅加深了我们对肥胖与新冠感染之间关系的理解，也为未来开发针对肥胖患者的个性化治疗策略提供了理论依据。随着对脂肪酸与病毒感染机制研究的深入，我们有望找到更有效的干预手段，以改善新冠患者的预后。