免疫系统的古老部分可能导致严重的COVID

哥伦比亚大学欧文医学中心瓦杰洛斯内科和外科医生学院研究人员的一项新研究表明,免疫系统最古老的分支之一,即补体,可能会影响新冠病毒疾病的严重程度。

在补体与冠状病毒相关的其他发现中,研究人员发现,患有年龄相关性黄斑变性(一种由补体过度活跃引起的疾病)的人发生严重并发症和死于冠状病毒的风险更大。

与补体的联系表明,现有的抑制补体系统的药物可以帮助治疗严重的新冠病毒-19患者。

这项研究发表在自然医学.

研究人员还发现,凝血活性与COVID的严重程度有关,某些补体和凝血基因的突变与COVID患者的住院有关。

与Nicholas Tatoneti博士共同领导这项研究的Sagi Shapira博士说:“这些结果共同为新冠病毒-19的病理生理学提供了重要的见解,并描绘了补体和凝血途径在决定SARS-CoV-2感染患者的临床转归中的作用。”,这两位教授都是哥伦比亚大学瓦杰洛斯内科医生和外科医生学院的教授。

这些发现源于对冠状病毒拟态的研究

研究凝血和补体在新冠病毒-19中的作用的想法始于病毒拟态的全面调查地球上所有的病毒总共超过7000种。

夏皮拉说:“病毒的蛋白质可以模仿宿主的某些蛋白质,欺骗宿主的细胞,帮助病毒完成生命周期。”“除了我们感兴趣解决的基本生物学问题之外,基于我们之前的工作和其他人的工作,我们怀疑,识别这些模拟可能会为病毒如何导致疾病提供线索。”

调查发现,冠状病毒是模仿的大师,尤其是与凝血有关的蛋白质和构成补体的蛋白质,补体是人类免疫系统最古老的分支之一。

补体蛋白质的工作原理有点像抗体,通过粘附在病毒和细菌上,并标记它们以供毁灭,从而帮助消灭病原体。补体还可以增加体内的凝血和炎症。夏皮拉说:“如果不加以控制,这些系统也会非常有害。”

“新的冠状病毒——通过模仿补体或凝血蛋白——可能会使这两个系统进入过度活跃状态。”

黄斑变性与更高的COVID死亡率相关

如果补体和凝血功能影响到新冠病毒的严重程度,那么先前存在补体过度活跃或凝血功能紊乱的人应该更容易感染新冠病毒。

这使得Shapira和Tatoneti研究了患有黄斑变性的新冠病毒患者,黄斑变性是一种由补体过度活跃引起的眼病,同时也研究了常见的凝血障碍,如血栓和出血。

在哥伦比亚大学欧文医学中心就诊的11000名疑似冠状病毒-19的冠状病毒患者中,研究人员发现,年龄相关性黄斑变性患者中超过25%死亡,而平均死亡率为8.5%,大约20%需要插管。较高的死亡率和插管率不能用患者的年龄或性别差异来解释。

夏皮拉说:“补体在肥胖和糖尿病中也更活跃,这可能有助于解释,至少在一定程度上,为什么有这些症状的人也会有更高的死于COVID的风险。”

有凝血功能障碍史的人死于SARS-CoV-2感染的风险也增加。

凝血和补体途径激活

研究人员随后检查了感染冠状病毒的人的基因活性如何不同。

这一分析揭示了COVID-19患者的特征,表明病毒参与并诱导人体补体和凝血系统的强大激活。

Tatonetti说:“我们发现补体是sars - cov -2感染患者表达差异最大的途径之一。”“作为免疫系统的一部分,你会期望看到补体被激活,但这似乎比你在流感等其他感染中看到的还要多。”

一些凝血和补体基因与住院有关

更多的证据表明严重的COVID与凝血和补体来自来自英国BiBoAN的数千名COVID患者的遗传分析,其中包含了来自一百万人的医疗记录和遗传数据。

作者发现影响补体或凝血活性的几个基因的变异与需要住院治疗的更严重的新冠病毒19症状相关。

Shapira说:“这些变异并不一定会决定某人的结果。”。“但这一发现是补体和凝血途径参与新冠病毒19相关发病率和死亡率的另一个证据。”

左起:萨吉·沙皮拉,尼古拉斯·塔托内蒂

靶向凝血和补体

治疗新冠肺炎患者的医生自疫情开始以来就注意到了凝血问题,目前正在进行多项临床试验,以确定使用现有抗凝治疗的最佳方式。

补体抑制剂目前用于相对罕见的疾病,但至少有一项临床试验正在COVID患者中测试这一想法。

塔托内蒂说:“我认为,我们的发现为凝血和补体在COVID中发挥作用的想法提供了更牢固的基础,并有望激励其他人评估这一假设,看看它是否有助于抗击正在进行的大流行。”

参考文献

更多的信息

Sagi Shapira博士,硕士,系统生物学系教授。

Nicholas Tatonetti博士是生物医学信息系的教授。

这项名为“免疫补体和凝血功能在SARS-CoV-2感染不良结局中的作用”的研究发表在2020年8月3日的《自然医学》杂志上。

其他作者:Vijendra Ramlall(哥伦比亚大学欧文医学中心)、Phyllis M.Tangaraj(CUIMC)、Cem Meydan(CUIMC和Weill Cornell Medicine)、Jonathan Foox(WCM)、Daniel Butler(WCM)、Ben May(CUIMC)、Jessica K.De Freitas(西奈山伊坎医学院)、Benjamin S.Glicksberg(伊坎/西奈山)和Christopher E.Mason(WCM).

这项工作得到了美国国立卫生研究院(NIH)的资助5 r01gm109018,5 u54ca209997,R35GM131905,F30HL140946,S10OD012351,S10OD021764,R21AI129851,R01MH117406,R01AI151059科学计算单元,XSEDE超级计算资源,斯塔尔癌症联合会(I13-052),WorkQuand基金会,珀欣广场索恩癌症研究联盟,和NASA(NNX14AH50G,NNX17AB26G)。

作者声明没有相互竞争的利益。