长期暴露于SARS-CoV-2刺突蛋白对长新冠及该疾病小鼠模型的影响

《The American Journal of Pathology》：Effects of prolonged SARS-CoV2 spike protein exposure in long COVID and a mouse model of the disease

　　

摘要

我们探讨了以下问题：SARS-CoV-2刺突蛋白是否能在中枢神经系统（CNS）及其他部位的ACE2+内皮细胞中持续存在，并引发延长的微血管损伤综合征？研究对象包括死于COVID-19的患者及其年龄匹配对照，以及症状持续1至5年的长COVID患者及其已从COVID-19中康复的对照人群。此外，还比较了注射刺突蛋白后在第5天和1.5个月被处死的野生型小鼠。暴露于刺突蛋白1.5个月的小鼠，其CNS中ACE2+微血管密度增加了19倍。人类致死性COVID-19病例的ACE2+ CNS密度为13.2/3.9，而对照组为2.1/0.9。长COVID病例的ACE2微血管密度为11.9/3.0，而COVID康复者中为3.5/0.9（每个p值<0.001）。病毒刺突蛋白在CNS中的微血管密度在致死性COVID-19病例（6.9/2.1）和小鼠（7.0/4.0）中相似，在长COVID病例的皮肤中（6.0/1.9），在COVID-19康复者中较少（0.9/0.3）（每个p<0.001）。微血管胶原蛋白1的沉积仅在致死性COVID、长COVID以及暴露于S1蛋白1.5个月的小鼠中明显存在。因此，SARS-CoV-2刺突（S1）蛋白可在数月/数年间持续存在，伴随微血管促炎症状态和限制性纤维化微血管病；暴露于高剂量S1会显著增加ACE2内皮细胞密度。

各章节摘要

引言

COVID-19已造成超过700万例确认死亡，肥胖和糖尿病是主要危险因素1, 2, 3, 4, 5, 6, 7。重症COVID-19与高水平的循环细胞因子、肺泡内的有效感染以及与刺突糖蛋白触发的补体途径激活相关的全身性多器官内皮炎有关1, 2, 3, 4, 5, 6, 7。理论上认为，从COVID-19中康复后持续存在的众多症状，即长COVID，可能

福尔马林固定、石蜡包埋的人脑样本和长COVID组织

来自9名死于COVID-19患者的尸检脑组织样本可用于研究。患者年龄范围为28至92岁（平均69岁；4男5女），并有包括嗜睡、混淆和易怒在内的神经症状/体征。除一名患者外，所有患者均有2型糖尿病或肥胖史。虽然未记录COVID-19症状发作至死亡的时间，但从住院到死亡的时间范围为10至22天（平均14天）。10例来自患者的年龄匹配病例

检测死于COVID-19的人类和小鼠模型中CNS微血管内的ACE2、SARS-CoV-2刺突蛋白和纤维蛋白原

在盲法下检测了来自9名死于COVID-19的个体的18个CNS组织样本和来自2018年前死于非神经系统原因的死者的10个年龄匹配对照组织样本。致死性COVID-19病例中从住院到死亡的时间跨度为10至22天（平均14天）。虽然未记录症状发作至ICU入院的时间，但平均为10至12天（2）。30只小鼠的脑组织（5只未注射对照，5只盐水注射对照，5只

讨论

本研究的新发现有两方面：1）SARS-CoV-2刺突糖蛋白能够在小鼠CNS微血管的内皮细胞中持续存在至少1.5个月，在人类中可能持续数年；2）与病毒刺突蛋白和补体途径激活相关的持续性内皮细胞损伤综合征以及微血管促炎症环境，可引发慢性微血管病，表现为管壁增厚并伴有I型胶原蛋白

致谢

作者衷心感谢Margaret Nuovo博士完成的显微摄影工作和Eva Matys女士进行的特殊染色工作。

Gerard Nuovo|Jeffrey Laurence|Esmerina Tili|Xing Li|Cynthia Magro