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新冠(COVID-19)引发的胰腺感染及病理机制存争议。研究人员探究 SARS-CoV-2 胰腺感染后果及宿主因子胎盘相关蛋白 8(PLAC8)作用。发现胰腺酶水平可分层患者、预测结局,PLAC8 对感染至关重要,为 COVID-19 胰腺发病机制研究提供新靶点。
新冠疫情给全球带来巨大冲击,起初人们主要关注其引发的呼吸道症状,然而越来越多的证据表明,新冠病毒(SARS-CoV-2)可不只 “攻击” 肺部,胰腺也可能成为它的 “目标”。但 SARS-CoV-2 对胰腺的感染有多严重,背后的发病机制又是怎样的呢?这些问题在医学界一直争论不休。要知道,胰腺不仅负责分泌胰岛素等重要激素,维持人体正常代谢,还能产生消化酶帮助消化。若胰腺功能因感染受损,可能会给患者的长期健康带来严重影响。为了弄清楚这些问题,来自西班牙、德国等多个国家研究机构的科研人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Communications Medicine》上,为我们认识新冠病毒对胰腺的影响打开了新的窗口。
在研究方法上,研究人员主要采用了以下几种关键技术:一是对 120 名 COVID-19 患者进行回顾性队列研究,根据世界卫生组织临床改善序数量表(WHO ordinal scale of clinical improvement,OSCI)将患者分为不同严重程度组,分析血浆中胰腺酶和炎症标志物水平;二是获取 COVID-19 死亡患者和未感染供体的胰腺组织,进行免疫荧光、免疫组化等分析,研究 SARS-CoV-2 和 PLAC8 的表达情况;三是构建 PLAC8 基因敲除(KO)细胞系,利用假病毒和真实的 SARS-CoV-2 病毒进行感染实验;四是运用 Mendelian 随机化分析,探究 COVID-19 严重程度与血浆胰腺酶水平的因果关系 。
研究结果如下:
- 胰腺损伤与 COVID-19 严重程度相关:通过对 COVID-19 死亡患者的尸检材料研究,发现胰腺组织中有 SARS-CoV-2 刺突蛋白,且感染细胞出现形态变化。检测 120 名患者血浆中胰腺损伤相关酶水平,发现胰腺脂肪酶和淀粉酶血浆水平能有效区分不同严重程度的 COVID-19 患者,且与炎症标志物相关。此外,这两种酶还能区分住院患者的预后情况。Mendelian 随机化分析表明,COVID-19 重症或危重症患者的胰腺淀粉酶水平更高12。
- PLAC8 在 SARS-CoV-2 感染的胰腺中过表达:对 COVID-19 死亡患者胰腺组织的研究显示,PLAC8 主要在胰岛表达,且在 COVID-19 患者中的表达水平显著高于未感染个体。在结肠、肝脏和肺等其他 SARS-CoV-2 靶器官中,也发现感染患者的 PLAC8 蛋白表达显著增加34。
- 宿主因子 PLAC8 是 SARS-CoV-2 胰腺感染所必需的:构建 PLAC8 基因敲除的胰腺癌细胞系和人胰岛 β 细胞衍生模型,用携带不同变异株的假病毒和真实的 SARS-CoV-2 病毒(武汉 - 1 和 BA.1 株)感染。结果显示,PLAC8 缺失会显著降低感染效率和病毒复制能力,而恢复 PLAC8 表达可挽救感染缺陷,且 PLAC8 的调节不影响 ACE2 受体水平56。
- SARS-CoV-2 的有效感染依赖于 PLAC8:在胰腺癌细胞系 SUIT-2 中,PLAC8 功能缺失导致感染 SARS-CoV-2 的细胞数量和病毒复制能力显著下降,进一步证实了 PLAC8 在 SARS-CoV-2 感染中的重要性78。
- PLAC8 与 SARS-CoV-2 在胰腺组织中共定位:对 COVID-19 死亡患者胰腺组织的分析发现,PLAC8 与 SARS-CoV-2 核衣壳蛋白在胰岛和腺泡中存在共定位现象,再次表明 PLAC8 在 SARS-CoV-2 感染过程中的关键作用910。
研究结论和讨论部分指出,该研究证实了人类胰腺是 SARS-CoV-2 的靶器官,且存在损伤迹象,测量胰腺酶水平具有预后价值。同时,明确了宿主因子 PLAC8 是 SARS-CoV-2 胰腺感染所必需的,这为 COVID-19 相关胰腺发病机制研究提供了新的潜在治疗靶点。不过,研究也存在一些局限性,比如 Mendelian 随机化分析的结果还需在更多不同人群和队列中进行验证,SARS-CoV-2 感染与肺上皮细胞中 PLAC8 表达上调之间的联系也有待进一步研究。总体而言,这项研究为深入理解 COVID-19 的发病机制以及开发针对胰腺损伤的治疗策略奠定了重要基础,有望推动 COVID-19 治疗领域的新进展。