国内医学机构研究新发现:人体多个器官易受新冠病毒感染

戚展宁
2020-04-08 13:30:55
近期,上海交通大学系统生物医学研究院韩泽广教授团队聚焦研究人体多种器官受新冠病毒侵袭的可能性,试图分析出人体内容易被新冠病毒攻击的器官。这项研究对临床诊断中,肾衰竭、心肌损伤等并发症的识别具有指导作用。

2020年开年以来,新型冠状病毒引发的疫情持续发酵,已经造成国内超过5万确诊病例和超过3000个死亡病例。

然而人类对新冠肺炎的认识时间较短,目前还不够全面。其中一个问题是,这种病毒除了侵袭人体的肺部以外,还会不会攻击其他器官?又是如何感染到其他器官的?

近期,上海交通大学系统生物医学研究院韩泽广教授团队聚焦研究人体多种器官受新冠病毒侵袭的可能性,试图分析出人体内容易被新冠病毒攻击的器官。这项研究对临床诊断中,肾衰竭、心肌损伤等并发症的识别具有指导作用。

心脏肾脏等器官易感

28日,上海交通大学系统生物医学研究院韩泽广教授团队发表研究论文,指出新型冠状病毒(2019-nCoV)除了感染人体的肺部以外,还可能通过ACE2受体攻击人体其他器官。该研究发表在中国出版的学术杂志Frontiers of Medicine《医学前沿》上,上海交大系统生物医学研究院邹欣博士、陈可博士,以及在读硕士邹佳伟为论文的共同第一作者,韩泽广教授为本文通讯作者,郝洁博士为共同通讯作者。

从已出现的病例来看,感染新冠肺炎的患者会出现发热、乏力、咳嗽、呼吸困难等症状,胸部影像学检查显示,多数病人双肺弥漫性毛玻璃样渗出影,有的甚至全白。但除了肺部受感染以外,部分病人被观察到出现肝功能障碍、心肌损伤、肾衰竭等病情。

让医生和科研人员困扰的是,除了肺以外多个器官的受损,究竟是新冠病毒本身侵袭所致,还是病毒侵害机体,导致其他病菌进入导致的并发症?

上海交大系统生物医学研究院邹欣博士告诉《创业圈》,研究的出发点是给所有器官做体检,虽然病毒首先攻击的是肺部,但临床发现在其他器官,比如心脏和肾脏上,都出现了新冠病毒。“我们的研究预测到,人体其他器官也容易受到新冠病毒感染。”

这些易感器官包括气道、食道、肺、心脏、肾、回肠和膀胱,分别属于呼吸系统、心血管系统、消化系统和泌尿系统。

此前的研究表明,新型冠状病毒的表面有许多规则排列的突起,形状如同皇冠。这些突起叫作“刺突糖蛋白”,能识别人体细胞表面的ACE2蛋白(血管紧张素转换酶2),从而打开大门,进入人体细胞。

以这一结论为突破口,上海交通大学系统生物医学研究院韩泽广教授团队推测,肺泡二型(AT2)细胞是由于ACE2的高表达而成为新冠病毒侵入的首要靶标,那么这种病毒也有可能通过ACE2攻击人体其他器官。

该团队对人体四大系统(呼吸系统、心血管系统、消化系统和泌尿系统)部分器官的10套单细胞数据进行分析,发现气道、食道、肺、心脏、肾、回肠和膀胱都具有与肺泡中相似或更高的ACE2基表达,而这些器官分别所含有的AT2细胞、心肌细胞、肾近曲小管细胞以及回肠、食道和膀胱上皮细胞因高表达ACE2而有可能成为病毒侵袭的入口。


助力临床诊断

在上述研究中,韩泽广教授团队采用了最新的单细胞RNA测序方法,针对每一个细胞进行检测,能够精确判断出每个器官里,每个细胞的ACE2表达。这也是韩泽广教授团队的“杀手锏”。

邹欣介绍,传统的检测方法是将一块组织切下来,检测整个组织ACE2表达的平均值,而单细胞RNA测序方法以每个细胞为样本,可以看到每个细胞的RNA,从而确定每个细胞的ACE2基因表达,“提供了前所未有的准确性”。

一般而言,新冠病毒倾向于通过ACE2受体攻击肺部的II型肺泡上皮细胞(AT2),因此韩泽广教授团队选择以肺部的AT2细胞为参考,所有ACE2阳性比例高于AT2的细胞,均可视为易感,相应的器官则列为易感器官。

研究团队首先根据8个人体内AT2细胞的ACE2阳性比例,计算出平均阳性比例为1%。以此为基线,如果一种细胞的ACE2阳性比例高于1%,即可视为高风险,反之则为低风险。

然后,研究人员从人体的每个器官中都取一类样本,跟AT2细胞的ACE2阳性比例进行对比。最后发现,肺部是感染风险最高的器官,除此以外,呼吸道、肾脏、食道和膀胱、回肠和心脏也有较高的感染风险。支气管、鼻黏膜、胃和肝脏中则没有细胞呈现ACE2高表达,所以受感染风险较低。

但是,该研究也具有一定局限性。邹欣博士告诉《创业圈》:“人和人的差异很大,在我们的研究中显示高易感的器官肯定是高易感,但没有显示的也不一定是低易感,我们还需要更大量的样本和数据,来进一步证明其他器官是否易感,这也是我们团队接下来的计划之一。”

邹欣判断,部分患者感染新冠病毒之后,会出现病毒血症,之后通过循环系统感染其他器官。由于肺直接暴露在病毒之下,所以病毒肯定先侵袭到肺泡,但其他器官一般很少会暴露在病毒之下,而且接触的病毒浓度也不会太高,人类的免疫系统就占了上风,将病毒杀灭。

213日,钟南山、李兰娟院士团队分别从新冠肺炎患者的粪便样本中分离出新型冠状病毒,证实了病人排泄物中存在活病毒。而不少医生在临床中发现,部分患者感染后出现心肌损伤和肾衰竭。这些现象一定程度上证明了韩泽广教授团队的最新发现。

邹欣指出,其团队的发现能对临床起到预警作用。“临床病例中,观测到多器官衰竭,之前医生可能会认为是连锁反应或者是旧病复发,但经过我们研究的提示,就可以判断是病毒直接造成的,优先考虑到病毒侵袭到其他器官的可能性。”

编辑/谭骥

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