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吸烟增加新冠病毒感染的严重程度:呼吸道细胞实验证据 精选

已有 2677 次阅读 2020-11-21 09:04 |个人分类:科学普及|系统分类:科普集锦

吸烟增加新冠病毒感染的严重程度呼吸道细胞实验证据

 

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香烟烟雾似乎与更严重的COVID-19(新冠肺炎)病例相(参考文献1,但其潜在机制尚未破译。SARS-CoV-2(新冠病毒)感染培养的呼吸道细胞的实验研究的结果提供了一些直观的解释(参考文献2

吸烟是慢性肺部疾病的最重要原因,而慢性肺部疾病又是导致严重COVID-19的一个危险因素。一些研究已经确认吸烟是严重COVID-19的一个危险因素,而长期暴露在烟雾中似乎会触发呼吸道细胞类型的扩,而这些细胞会产生SARS-CoV-2的受体ACE2。但目前还没有直接的研究来确定香烟烟雾如何影响呼吸道上皮的SARS-CoV-2感染。

为了解决这个问题,美国加州大学洛杉矶分校的Purkayastha等研究了非吸烟者呼吸道上皮细胞气液界面培养(air-liquid interface cultures)(参考文献2。这样的培养是由从人类呼吸道取出的细胞平铺可渗透的膜上开始的。当培养基从单层细胞的部移除时,这些细胞发展成为粘纤毛假复层上皮,类似呼吸系统表皮细胞当用香烟烟雾处理,然后感染SARS-CoV-2时,培养中的这些细胞产生的病毒RNA比未暴露的细胞多2-3倍。此外,在香烟烟雾处理过的培养物中,感染细胞的数量也增加了。

为了了解香烟烟雾处理导致病毒复制增加的机制,进行了单细胞RNA测序,以确定病毒感染引起的mRNA 的变化。该分析确定了一组基因的转录在未经处理的细胞中被病毒感染引发,而在香烟烟雾处理的细胞中这些基因的转录被下调。这些基因编码干扰素诱导蛋白,表明暴露在香烟烟雾中会削弱对感染的有效先天免疫反应。为了支持这一假设,在用香烟烟雾处理后,在病毒感染之前在培养物中添加干扰素结果阻止了感染性病毒的产生

这些观察结果为研究香烟烟雾对呼吸道上皮细胞感染SARS-CoV-2的影响提供了一些合理的解释。病毒RNA在经过烟雾处理的细胞中增加这一发现应该被扩展以确定传染性病毒的数量是否也增加。干扰素阻断病毒的产生并不能完全解释烟雾处理的效果,因为这种细胞因子经处理的细胞阻断感染。具体地恢复因烟雾处理而减少的干扰素诱导基因的表达可能会更有意义。

在对这些呼吸道培养物用香烟烟雾进行处理后,病毒产量增加2-3倍,受感染细胞数量也有类似的增加,这是否可以解释为什么吸烟者可能有罹患严重COVID-19的风险?先天免疫反应的减弱可能会让病毒在呼吸道大量繁殖,进而刺激过度旺盛的免疫反应,从而导致严重的COVID-19

然而,病毒产量增加这个单一因素似乎过于简单,无法完全解释严重疾病与吸烟之间的联系。一个有趣的提示是香烟烟雾对呼吸道基底干细胞的影响,它对受损呼吸道的修复很重要。吸烟不仅会增加这些细胞的数量,而且会导致它们的死亡。这样的效果会加重被感染的呼吸道的组织损伤,导致更严重的疾病。

参考文献:

1. SmithJ., et al., Cigarette Smoke Exposure and Inflammatory Signaling Increase the Expression of the SARS-CoV-2 Receptor ACE2 in the Respiratory Tract, Developmental Cell53, 514–529June 8, 2020 Elsevier Inc. https://doi.org/10.1016/j.devcel.2020.05.012ll  

2. Purkayastha, A., et al., Direct exposure to SARS-CoV-2 and cigarette smoke increases infection severity and alters the stem cell-derived airway repair response,Stem Cell (2020), doi: https://doi.org/10.1016/j.stem.2020.11.010. 



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