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科研進展

Cell Research | 汤楠:COVID-19患者中的肺泡再生

發布時間:2020/07/13
2020年7月6日,香港快三/清华大学生物医学交叉研究院汤楠實驗室在Cell Research杂志在线发表了题为“Pulmonary alveolar regeneration in adult COVID-19 patients”的研究论文。该文章通过研究分析两名成年COVID-19患者肺组织,观察到肺泡干细胞(AT2)在病毒性肺炎感染后期活跃增殖并开始分化为负责气体交换功能的肺泡一型样上皮细胞(AT1),表明损伤后的成年肺仍然拥有肺再生的能力。
從2019年12月以來,COVID-19快速席卷了200多個國家,全球累計確診病例達1174萬,死亡病例超過54萬,給人們的健康和生産生活造成了極大的影響。在SARS-CoV-2感染後,大部分病人可以康複,但仍有部分病人會發展爲重症肺炎,導致肺泡結構嚴重受損,肺功能下降。因此研究肺損傷後的修複和再生對于COVID-19病人的治療的預後非常重要。
許多哺乳動物模型均已證明AT2在肺損傷後可以增殖並分化爲AT1以構建新的肺泡,但是成年人急性肺損傷後肺泡是否再生仍不清楚。此外,尚不清楚AT2細胞是否可以參與SARS-CoV-2感染後肺泡的再生。

本研究分析了兩名COVID-19患者的移植肺,患者1是58歲男性,患者2是54歲男性。感染前,兩名患者均健康無慢性肺病。經過對兩名患者的肺組織進行分析,發現在肺泡腔中有很多脫落的細胞團和透明膜,間質區域存在纖維化特征,表明患者均呈現嚴重的彌漫性肺泡損傷(圖1a);此外還有大量的AT1丟失和AT2聚團現象,其中一些AT2細胞呈現增殖狀態(圖1b),該結果表明在SARS-CoV-2誘導的肺損傷後,肺泡幹細胞AT2能夠進行自我複制。

我們前期的工作發現肺泡再生過程中AT2分化爲AT1時會經曆一個中間態。文中發現COVID-19病人的肺中許多AT2細胞(HTII-280)表達中間態的分子標志物(Cldn4,Sfn或Krt8,圖1c-e),表明患者肺部AT2已啓動了分化過程。接下來,通過透射電鏡技術發現COVID-19患者損傷區域出現大量扁平的類似于AT1的肺泡上皮細胞(1f),表明COVID-19患者的AT2能分化爲類似AT1的細胞參與肺泡再生。因此,我們證明了人即使在50多歲時經曆SARS-CoV-2造成的急性肺損傷,肺泡仍可再生。
基于該研究工作的發現,我們合理推測:輕度病毒性肺炎患者也可能發生肺泡再生,這種再生功能有助于恢複肺功能甚至解決肺纖維化,希望未來的影像學可以進一步了解人在急性肺損傷後是否會形成新的功能性肺泡結構。
综上,汤楠實驗室研究人员在本研究中确定了由SARS-CoV-2引起的成人急性肺损伤后肺泡可以再生。该结果为将来的研究打开了大门,以阐明调节急性肺损伤后人类肺泡再生的机制,并有助于预测COVID-19患者的预后。
无锡市人民医院的陈静瑜教授、汤楠實驗室学生武慧娟、于元元为共同第一作者。汤楠博士和无锡市人民医院的陈静瑜教授为本文的共同通讯作者。感谢NIBS电镜中心在电镜样品制备和拍摄过程的帮助。该研究由国家重点研究发展计划和无锡市COVID-19预防和控制特殊项目基金会资助,在香港快三完成。

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