肺泡上皮 2 型细胞中 IGFBP2 特异性缺失激活 COVID-19 炎症反应：潜在治疗新靶点

《Respiratory Research》：Alveolar epithelial type 2 cell specific loss of IGFBP2 activates inflammation in COVID-19

研究人员针对 COVID-19 中肺泡上皮细胞炎症机制展开研究，发现 IGFBP2 在 AEC2 细胞抗炎中起关键作用，为治疗提供新思路。

　　

COVID-19 炎症研究新突破：IGFBP2 的关键作用

在 2019 年，一场由严重急性呼吸综合征冠状病毒 2（SARS-CoV-2）引发的全球性大流行 —— 冠状病毒病 2019（COVID-19），如风暴般席卷全球，给人类健康带来了巨大威胁。随着研究的深入，人们发现 SARS-CoV-2 感染肺泡上皮细胞后，会引发一系列复杂的病理过程，其中炎症反应的过度激活是导致病情加重的重要因素。然而，对于 SARS-CoV-2 如何在肺泡上皮细胞中引发炎症，以及细胞内胰岛素样生长因子结合蛋白 - 2（IGFBP2）在这一过程中扮演何种角色，科学界仍知之甚少。

为了揭开这些谜团，来自美国诺顿胸科研究所（Norton Thoracic Institute）、克里顿大学医学院凤凰城分校（Creighton University School of Medicine - Phoenix Regional Campus）等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Respiratory Research》杂志上，为 COVID-19 的治疗提供了新的潜在方向。

研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：一是对不同疾病组患者的肺组织样本进行组织学染色，包括苏木精 - 伊红染色（H&E）和 Masson 三色染色，以观察肺组织的病理变化；二是进行批量 RNA 测序（bulk RNA sequencing），分析肺泡上皮 2 型细胞（AEC2）的转录组变化；三是运用多色免疫组织化学技术（multicolor immunohistochemistry），检测蛋白表达水平；四是通过慢病毒转导（lentivirus transduction）和定量聚合酶链反应（qPCR），研究基因功能和相关分子的表达变化。研究中的样本队列来源于接受肺移植的患者，包括 COVID-19 急性呼吸窘迫综合征（COVID-ARDS）患者、特发性肺纤维化（IPF）患者以及 IPF 合并 COVID-19 病史的患者，同时选取年龄匹配的健康供体作为对照。

下面让我们详细了解一下具体的研究结果：

1. 人类肺组织学分析：通过 H&E 染色发现，COVID-ARDS 患者的肺结构异常，与其他疾病组相比具有明显的异质性，且病理评分显著高于健康对照组。同时，在 COVID-ARDS 患者的肺组织中观察到淋巴细胞实质浸润，而 IPF 患者和 IPF 合并 COVID-19 病史的患者则表现为纤维化实质。Masson 三色染色结果显示，所有疾病组的肺组织胶原含量均显著高于健康对照组，这表明 COVID-19 和非 COVID-19 肺部疾病患者的总肺胶原含量都明显增加。
2. AEC2 细胞的批量 RNA 测序分析：研究人员对不同疾病组患者的 AEC2 细胞进行批量 RNA 测序，发现 COVID-ARDS 组与其他肺部疾病组合并（IPF 单独组和 IPF 合并 COVID-19 病史组）相比，有多个基因表达发生显著变化。其中，IGFBP2 的 mRNA 表达在 COVID-ARDS 组的 AEC2 细胞中显著下调。这一结果表明，IGFBP2 转录水平在严重和中度 COVID 介导的肺纤维化患者的 AEC2 细胞中较低。
3. IGFBP2 在 AEC2 细胞中的表达下调：利用多色免疫组织化学技术，研究人员进一步检测了不同疾病组患者肺组织中 IGFBP2 及其选择性配体 IGF1 和 IGF2 的蛋白表达水平。结果显示，与健康对照组相比，所有疾病组 AEC2 细胞中这些蛋白的表达均显著下调。而且，COVID-ARDS 组 AEC2 细胞中 IGFBP2 的蛋白表达水平明显低于 IPF 单独组和 IPF 合并 COVID-19 病史组；IPF 合并 COVID-19 病史组 AEC2 细胞中 IGF2 的蛋白表达水平显著低于 IPF 单独组和 COVID-ARDS 组。这些结果说明，在严重或中度 COVID-19 患者的 AEC2 细胞中，IGFBP2 及其配体的表达均有所降低。
4. 慢病毒表达 Igfbp2 减轻炎症反应：SARS-CoV-2 刺突糖蛋白（spike glycoprotein）是引发炎症反应的重要刺激物，其中 S2 亚基在人类冠状病毒感染中起着关键作用。研究人员构建了表达 IGFBP2 及其配体 IGF1 和 IGF2 的慢病毒载体，并转导至小鼠肺上皮细胞（MLE-12）中。定量 RT-PCR 分析结果表明，在 SARS-CoV-2 刺突蛋白刺激后，慢病毒表达的 IGFBP2 显著降低了促炎细胞因子（如 Tnf-α、Il1β、Il6、Stat3 和 Stat6）和趋化因子受体（Ccr2 和 Ccr5）的 mRNA 表达；而 IGF1 和 IGF2 的过表达则分别增加了部分促炎细胞因子和趋化因子的 mRNA 表达。这表明 IGFBP2 在调节 SARS-CoV-2 刺突蛋白刺激后 MLE-12 细胞的炎症反应中发挥重要作用。
5. 严重和中度 COVID-19 患者肺泡上皮细胞中炎症细胞因子和趋化因子的表达：研究人员对 COVID-ARDS、IPF 单独组和 IPF 合并 COVID-19 病史患者的纤维化肺组织区域进行多色免疫组织化学分析，检测细胞因子和趋化因子的表达。结果发现，与健康对照组、IPF 单独组和 IPF 合并 COVID-19 病史组相比，COVID-ARDS 患者 AEC2 细胞中 TNF-α、IL-6 和 CCR5 的蛋白表达水平显著升高。这表明在 COVID-ARDS 患者的 AEC2 细胞中，这些炎症相关分子的表达明显增强。

综合以上研究结果，研究人员得出结论：在 SARS-CoV-2 感染过程中，AEC2 细胞中的 IGFBP2 及其配体 IGF1 和 IGF2 表达下调。IGFBP2 在小鼠肺上皮细胞受到 SARS-CoV-2 刺突蛋白损伤后具有抗炎特性，而且在严重和中度 COVID 患者的 AEC2 细胞中，IGFBP2 表达缺失与 TNF-α、IL-6 和 CCR5 等炎症分子的高表达呈负相关。这一研究揭示了 IGFBP2 在调节 SARS-CoV-2 感染引发的炎症反应中的重要作用，为 COVID-19 的治疗提供了新的潜在靶点。

然而，该研究也存在一些局限性。所有患者均来自单一中心且患有终末期肺部疾病，样本量较小，难以代表更广泛的患者群体。此外，研究未考虑 SARS-CoV-2 变异株对疾病结果的影响，也未研究 IGFBP2 在其他病毒感染中的抗炎特性。尽管如此，这项研究依然为 COVID-19 的治疗研究开辟了新的方向，未来的研究可以在此基础上进一步深入探索，以更好地理解 COVID-19 的发病机制，开发更有效的治疗策略。