新冠重症患者防御力骤降?骨髓细胞中的异常调节,或是免疫失效的“罪魁祸首”

新冠病情持续加重,不仅会导致强烈的免疫反应,而且免疫反应会陷入一个持续的激活和抑制循环中,进而导致防御力大大降低。

来自德国柏林夏里特医学院、波恩大学、德国神经退行性疾病中心(DZIF)、亥姆霍兹感染研究中心(HZI)和德国感染研究中心(DZIF)的专家们一起组成了一个全国性的网络。他们的这一最新研究成果发表在《细胞》(Cell)上。

新冠重症患者防御力骤降?骨髓细胞中的异常调节,或是免疫失效的“罪魁祸首”

大多数感染新冠病毒的患者表现出轻微症状,甚至没有症状。然而,10%-20%的患者在新冠发病过程中会出现肺炎,其中一些会造成危及生命的后果。

“目前还不太清楚这种疾病的严重病程的原因。在那些受影响的人身上检测到的高炎症水平,实际上表明了强烈的免疫反应。然而,临床结果却表明——免疫反应无效。这是一种矛盾。”波恩大学教授、DZNE研究小组组长Joachim Schultze表示。

“因此,我们假设免疫细胞大量产生,但它们的功能是有缺陷的。随后,我们分析了不同程度病情的新冠患者的血液。”Charite 's Medical Department传染病和呼吸内科感染免疫学教授、高级医师Leif Erik Sander解释说。

高精度的方法

这项研究是在一个名为“德国新冠肺炎组学倡议”(German COVID-19 OMICS Initiative,DeCOI)的框架内进行的,这意味着对数据的分析和解释将在各个团队和站点进行。

研究中,来自柏林和波恩共53名新冠9患者提供了血液样本,根据世界卫生组织的分类,他们的病程分为轻度和重度。其他病毒性呼吸道感染患者的血液样本以及健康人的血液样本可作为重要的对照。

这些研究涉及到单细胞组学技术,单细胞组学技术是现代实验室方法的总称,用于测定例如单个细胞水平上的基因活性和蛋白质含量——因此具有很高的分辨率。

利用这些数据,科学家们对血液中循环的免疫细胞(即白血球)的特性进行了描述。“应用生物信息学方法非常广泛的数据集,每个细胞的基因活动,使我们获得一个全面的白细胞的活动,”论文共同作者、HZI个体化感染医学中心教授Yang Li表示。

“将测序与免疫细胞表面重要蛋白质的检测相结合,我们能够破译新冠患者免疫系统的变化。”virchou - klinikum校区医学免疫学研究所的Birgit Sawitzki教授补充说。

“不成熟”的细胞

人体免疫系统包括大量的细胞和其他相互作用的防御机制。在目前的研究中,骨髓细胞(myeloid cell)成为了关键点。骨髓细胞包括中性粒细胞和单核细胞。这些免疫细胞位于免疫反应链的最前端,也就是说,它们在非常早期就被动员起来,以抵御感染。它们还会影响抗体和其他有助于免疫的细胞的后期形成。这给了骨髓细胞一个关键的位置。

“在所谓的中性粒细胞和单核细胞中,我们发现这些免疫细胞是被激活的,也就是说,在病情较轻的情况下,这些免疫细胞可以随时为患者抵抗新冠病毒。它们还会激活其余的免疫系统。这最终导致了对病毒的有效免疫反应,”维尔茨堡Helmholtz Institute for rna感染研究(HIRI)的一个研究小组的负责人Antoine-Emmanuel Saliba解释说。

但是,重症病例的情况不同,Sawitzki解释称:“在这里,中性粒细胞和单核细胞只是部分被激活,它们不能正常工作。我们发现更多的不成熟细胞对免疫反应有相当大的抑制作用。”“这种现象也可以在其他严重感染中观察到,尽管原因尚不清楚。许多迹象表明,在新冠发展为重症的过程中,免疫系统自身存在障碍。这可能导致对新冠病毒免疫反应不足,同时肺部组织出现严重炎症。”

治疗方法

波恩大学莱姆斯研究所的Anna Aschenbrenner说,目前的发现可能指向新的治疗选择:“我们的数据表明,在新冠重症病例中,应考虑超越治疗其他病毒性疾病的策略。”

波恩的研究人员说,在病毒感染的情况下,人们实际上并不想抑制免疫系统。“然而,如果像我们的研究显示的那样,有太多功能失调的免疫细胞,那么人们就会很想抑制或重新编程这些细胞。”

波恩大学医院第一医学诊所的教授、德国医学研究所一个研究小组的负责人Jacob Nattermann进一步解释称:“对免疫系统起作用的药物可能会有帮助。但这是一种微妙的平衡。毕竟,这不是一个完全关闭免疫系统的问题,而是只有那些减慢自己的细胞,可以这么说。在这种情况下,这些是未成熟的细胞。也许我们可以从癌症研究中学习。有针对这些细胞的治疗经验。”

背后的团队努力

考虑到参与的人很多,Schultze强调了研究联盟内部的合作:“据我们所知,这项研究是迄今为止基于单细胞数据对COVID-19免疫应答最全面的研究之一。对两个独立患者群体的并行分析是我们研究的优势之一。我们使用不同的方法分析来自两个不同部位的患者群体,从而能够直接验证我们的发现。只有研究数据公开共享,合作建立在信任的基础上,这才有可能实现。这是极其重要的,特别是在目前的危机形势下。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考来源:https://medicalxpress.com/news/2020-08-covid-immune-astray.html

https://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(20)30992-2.pdf?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867420309922%3Fshowall%3Dtrue

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