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nCoV受体ACE2的双重作

来源:结肠炎症状 时间:2021-2-26

编者按

年2月1日,医院发现某些-nCoV感染的肺炎确诊患者的粪便中检测出-nCoV病毒,这一发现提示着粪便中有可能存在“活着”的新型冠状病毒。钟南山院士也提到:虽然目前该病毒主要是飞沫传播,但有可能存在“粪便传染”,即“粪口传播”。我们知道该病毒是通过ACE2受体进入细胞,也有研究报道了在肺部部分细胞表达ACE2,那么是否肠道中也有细胞表达ACE2呢?年2月7日,广州医科大学张玉霞、张彦与中山大学罗海彬合作在预印版平台medRxiv上发表未经同行评议的文章ACE2expressionbycolonicepithelialcellsisassociatedwithviralinfection,immunityandenergymetabolism,在单细胞分辨率下分析了人类肠道中ACE2基因的表达模式,与最近报道的胃肠道是-nCoV感染的潜在途径是一致的。另外,磷酸二酯酶抑制剂——双嘧达莫能够恢复肠道免疫稳态,缓解肠炎症状,具有广谱抗病毒感染的能力,是否也可以应用在-nCoV患者的治疗中呢?

-nCoV感染的患者可发生急性呼吸窘迫综合征(ARDS)和脓毒症。然而,越来越多的证据表明,胃肠道可能是-nCoV感染的另一途径。在最初报告的41例病例中,1例(3%)为腹泻。在另一份描述家族聚集的报告中,6名家庭成员中有2名(33%)出现腹泻。此外,美国第一例确诊-nCoV患者的粪便中检测到-nCoV核酸阳性。

目前已有许多关于SARS-CoV如何入侵宿主细胞的机制研究。其中,组织因子Xa对病毒Spike蛋白的切割对SARS病毒的传染性是必需的。利伐沙班(商品名:拜瑞妥)是一种口服抗凝剂,已批准用于治疗急性肺栓塞伴或不伴深度静脉血栓形成。Xa是否切割-nCoV促进病毒侵染目前尚未见报道,但是基于SARS-CoV的发现,利伐沙班或许可以抑制病毒复制从而为-nCoV肺炎患者提供保护。血管紧张素转换酶2(ACE2)是SARS-CoV受体。ACE2与Spike蛋白相互作用,可能也介导-nCoV感染肺Ⅱ型肺泡细胞。

除了肺,ACE2还与肠道功能有关。肠道上皮细胞中ACE2的表达是维持正常的肠道氨基酸代谢,抗菌肽表达和肠道微生态。年11月14日,张玉霞、杨敏、龚四堂等与北京大学白凡团队在Cell上发表文章“MucosalProfilingofPediatric-OnsetColitisandIBDRevealsaCommonPathogenesisandTherapeuticPathway”的文章。该文章运用单细胞分析技术探究了PIBD(小儿肠炎)免疫表型,风险基因对疾病的影响。作者发现各个类型的PIBD都存在环状AMP(cAMP)信号受损。作者还发现表达PDE4B和TNF巨噬细胞的浸润会显著的降低上皮间T细胞的数量和血小板聚集以及5-羟色胺的释放。作者发现给予磷酸二酯酶抑制剂dipyridamole(双嘧达莫)则能够恢复肠道免疫稳态,缓解肠炎症状(详见BioArt报道:Cell

中国学者揭示小儿肠炎的“罪魁祸首”——环状AMP(cAMP)信号受损)。

利用上述研究中从对照受试者和患有结肠炎或IBD的受试者中生成了单细胞RNA测序数据集,研究人员观察到ACE2由结肠细胞特异性高表达(图1A,B)。与其他上皮细胞亚型相比,结肠细胞过度表达调节病毒入侵和释放相关的基因(VAPA,CHMP4C,CHMP1A,CHMP2B,CHMP4B,CHMP1B,VPS37B,PDCD6IP,VPS4B,CHMP3,VPS28,CHMP2A,PVRL2,CDH1,MVB12A),涉及病毒核酸识别和I型,III型干扰素信号传导的基因(R2RX4,DDX58,NLRC5,IFNAR2,IFNGR1和IFNGR2),促炎细胞因子和趋化因子(IL18,IL32,CXCL16,CXCL3,CXCL2,CXCL1,CCL28,CCL20),MHCI类分子介导的抗原呈递(HLA-A,HLA-B,HLA-C和HLA-E),细胞因子受体(IL2G,IL10RB和IL6R)也富集在结肠上皮细胞中(图1C)。

图1.ACE2在结肠细胞中特异性高表达。A.左图:二维tSNE图显示主要细胞类型分布;右图:热图显示主要细胞类型内的ACE2表达。B.左图:tSNE图显示10个上皮细胞亚型的分布;右图:热图显示各个上皮细胞亚型中ACE2的表达。C.热图显示10个上皮细胞亚型中特定基因表达。

鉴于ACE2在介导病毒入侵和预防组织损伤中发挥双重作用,研究人员分析了与ACE2在结肠上皮细胞共表达的基因,总共发现正相关和个负相关基因(图2A)。GO富集分析结果显示,与ACE2表达呈正相关的基因主要富集的通路有:病毒侵染与释放(通过宿主ESCRT复合物、宿主细胞释放病毒的正调控、病毒进入宿主细胞)、天然免疫应答(I型干扰素信号通路和Toll样受体信号通路),IFN-γ介导的NK和T细胞毒性;与ACE2呈负相关的基因富集的通路有:体液免疫(B细胞活化、体液应答、成熟B细胞分化、B细胞受体信号通路、免疫球蛋白产生)、蛋白质翻译(核糖体大小亚基组装和翻译起始),吞噬以及经典补体激活通路。

图2.结肠细胞中与ACE2表达相关的基因。A.火山图显示与ACE2共表达的基因。B.用上述ACE2共表达基因进行的GO富集分析,柱状图显示显著富集的GO。

总之,研究人员在单细胞分辨率下分析了人类肠道中ACE2基因的表达模式。数据表明,ACE2是由结肠细胞特异性表达的,并且与病毒进入和释放相关的基因表达呈正相关,这与最近报道的胃肠道是-nCoV感染的潜在途径是一致的。生物信息学分析表明Ⅰ型和Ⅲ型天然免疫、NK和T细胞介导的细胞毒性和能量代谢等通路相关的基因与ACE2表达呈正相关,支持ACE2的表达可抑制肠道炎症的观点。然后,体液免疫、吞噬作用和补体激活途径相关的基因与ACE2的表达呈负相关。这些发现对-nCoV肺炎患者的系统及区域免疫应答研究或许有启发意义。

值得注意的是,SARS-CoVSpike蛋白参与下调了ACE2的表达并激活了RAS。鉴于高血压在重症-nCoV肺炎中很常见,重症肺炎患者的肺部很有可能激活了RAS。Xa因子抑制剂利伐沙班(商品名:拜瑞妥)和AT1R阻滞剂阻断剂缬沙坦(valsartan商品名:代文)在实验动物模型和临床试验中对减轻肺损伤和肺栓塞有效,其对-nCoV的治疗作用或许值得探索。双嘧达莫是另一种抗凝血药物。在临床试验中,双嘧达莫可促进结肠炎或IBD患者的黏膜愈合,改善临床症状。更重要的是,已发表的临床研究,包括在中国进行的临床研究(DOI:CNKI:SUN:XIYI.0.-12-;CNKI:SUN:YXLT.0.-32-)表明双嘧达莫具有广谱抗病毒感染的作用。因此研究双嘧达莫对-nCoV感染患者的治疗作用也是值得考虑的。

双嘧达莫(潘生丁)在我国临床治疗中的应用总结

潘生丁作为抗血小板药物在以往的临床中主要应用于哮喘,冠心病,慢性阻塞性肺炎以及血栓栓塞性疾病的辅助治疗。然而潘生丁在其他疾病的治疗早在年就有报道。在临床小儿病毒性上呼吸道感染疾病病例应用潘生丁治疗的43例中,有效率达到了93%,潘生丁的应用的剂量为3-4mg/Kg/day,分两次口服。服药后患儿体温降低,病程缩短,中毒症状减轻。

胡秀清等医生在对年5月至年因病毒性上呼吸道感染的患儿采用潘生丁治疗的例患者(例7岁,例或=7岁)的回顾性统计学研究表明80%的患者在服药24小时内退热,20%在两天内退热且不再复升,疗效显著,治疗过程中也未见任何副作用。使用剂量为3-5mg/Kg/day,每日3次,连续3天。

潘生丁在针对成人的上呼吸道上呼吸道感染治疗中有效也有报道:在年发表的文章“潘生丁治疗上呼吸道感染45例临床疗效观察”中,90名(平均年龄23.8+/-6.9岁)患者随机分成两组,对照组给予退热药以及病毒灵,潘生丁组只给予潘生丁单独治疗50mg/次,3次/天,持续应用3天。结果发现潘生丁组的有效率91.1%显著高于对照组的57.8%。这里的有效是指12小时内体温降至正常且无反复。

除了对病毒性上呼吸道感染疾病的治疗,多年来临床验证该药具有广谱抗病毒作用。在用于治疗流行性乙型脑炎、扁平疣、流行性腮腺炎、带状疱疹、婴幼儿秋冬季腹泻、急性病毒性肝炎、流行性角膜炎和流行性结膜炎等感染性疾病,收到较好疗效。一般认为婴幼儿的秋冬腹泻约70-80%由轮状病毒所致,在75例幼儿腹泻中联合应用潘生丁和西米替丁可将常规治疗(利巴韦林)的71.43%的有效率提高至91.43%,止泻和退热时间都明显低于常规治疗组。该试验利用潘生丁的抗病毒作用联合西米替丁的修复肠黏膜的作用,从而促进了康复。在确诊流行性角膜结膜炎和流行性出血性结膜炎的例患者中,使用溶解潘生丁的眼药水,6次/day滴眼,自觉症状消失即为有效,有效率达81%。

双嘧达莫的广谱抗病毒作用得到越来越多的证实,它对脱氧胞嘧啶,核苷酸,二氧嘧啶核苷酸发挥阻滞作用,使其无法进入病毒内部,使病毒复制失去原料,同时还能对病毒RNA合成发挥选择性抑制作用,从而达到抑制病毒在体细胞增殖的效果。此外,潘生丁还可以扩张血管,增强微循环,增强散热,因此潘生丁比普通抗病毒药物疗效更为显著,多种临床报道都证实其能快速改善症状,缩短疗程。有较少患者服药后出现心慌头晕等,停药后症状消失,未发现其他严重的不良反应。潘生丁服用方便,价格低廉,具有重要的推广应用价值。

针对在此次新型冠状病毒(-nCoV)感染途径,流行病学研究发现除了上呼吸道还有眼结膜也有可能是其感染的重要途径,还有很多患者伴随或者以肠道症状早发。潘生丁在以往的临床报道中对治疗病毒性上呼吸道感染疗效尤为显著,此外对流行性角膜结膜炎以及病毒性肠炎以及肠炎治疗中都有优于常规疗法。这些器官粘膜也是-nCoV常见进入人体的途径,因此,利用潘生丁的抗病毒作用,是否可以保护个体不受病毒感染,甚至帮助感染患者快速有效降低体温,保护其他脏器不受损害仍需要在临床试验中证实。

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