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Cell Research:新冠肺炎患者肺泡可再生,有望恢复肺功能
发布时间: 2020-07-13     来源: 生物探索

截至到2020年7月8日,据美国约翰·霍普金斯大学发布的实时统计数据,全球累计确诊病例超过1179万例,死亡人数高达54万。这些冰冷又庞大的数字背后,只用了不到3个月的时间。

2020年已经过去一半,新冠病毒至今仍在各国传播和蔓延,丝毫没有减缓的迹象。专家预计,在接下来的很长一段时间内确诊病例和死亡人数还会进一步增加。

疫情还未结束,人们又发现一个残忍真相:据报道,在疫情重灾区的欧美国家,越来越多的“康复”病患出现了后遗症。相信大家都看过这张对比图吧。43岁肌肉壮汉,新冠肺炎确诊后很快就变成了“皮包骨”。



是的,新冠后可能带来很多后遗症,包括纤维肺、肾衰竭、心脑损伤、中风等。北京大学第一医院感染疾病科主任王贵强曾在国务院新闻发布会上强调,肺部严重感染可能会发展为肺纤维化,一部分重症患者治愈后会出现肺纤维,会影响日常生活,发展到晚期只能肺移植。除了肺纤维化,新冠的后遗症还包括肾衰竭、心脑损伤、中风等。

2020年7月6日,北京生命科学研究所汤楠和无锡人民医院心胸外科陈静瑜课题组在Cell Research 杂志在线发表题为“Pulmonary alveolarregeneration in adult COVID-19 patients”的研究论文。该研究首次发现新冠肺炎患者能发生肺泡再生,这种再生功能有助于恢复肺功能甚至可以解决肺纤维化。该研究结果为今后的研究打开了大门,以阐明调节急性肺损伤后人肺泡再生的机制,并有助于预测COVID-19患者的预后。



在许多急性肺损伤的动物模型中已证实存在肺泡再生的现象。动物模型的研究结果表明,肺泡Ⅱ型(AT2)细胞可作为常驻肺泡干细胞,可在肺损伤后增殖分化为肺泡Ⅰ型(AT1)细胞,从而形成新的肺泡。然而,由于缺乏人的肺标本和肺泡再生特异性的分子标记,目前尚不清楚在人类急性肺损伤后,是否存在肺泡再生的现象。

在重症新冠肺炎患者中,SARS-CoV-2可直接攻击肺泡上皮细胞,导致大量的AT2细胞死亡。但目前,SARS-CoV-2感染导致的肺损伤是否发生肺泡再生尚不清楚,对该问题进行研究将有助于提高我们对新冠肺炎的认识并预测患者预后。

在本研究中,研究者招募了两例新冠肺炎患者。患者1为58岁男性,患者2为54岁男性。在感染SARS-CoV-2之前,这两例患者都没有肺部疾病史。在患新冠肺炎后,先后进行了无创通气、插管、有创通气和体外膜氧合(ECMO)等治疗。因肺出血和广泛的肺纤维化,患者1和患者2分别在患病第38天和患病第90天进行了肺移植(图a,b) 。


图片来源:Cell Research

两例患者的肺标本苏木精-伊红(H&E)染色显示,肺泡腔内仍有明显的多个细胞聚集体,表明肺泡存在严重的弥漫性损伤(图a)。免疫荧光染色显示大量的I型胶原沉积和增殖的α-SMA+肌成纤维细胞,表明肺纤维化改变。另外,在两例患者肺标本中,都只观察到极少数的HTI-56+AT1细胞,表明AT1细胞明显缺失(图b)。值得注意的是,在肺泡区有大量的AT2细胞聚集在肺泡上皮内(图b)。患者1肺标本中约1.1%的AT2细胞和患者2肺标本中约10%的AT2细胞为Ki67+阳性,表明AT2细胞正在增殖(图b)。磷酸组蛋白H3和PCNA染色结果也表明AT2细胞增殖增加。总之,这些结果表明,在SARS-CoV-2诱导的肺损伤后,AT2细胞能发生增殖。


图片来源:Cell Research

已有的研究表明,在人和小鼠肺组织中,AT2细胞向AT1细胞分化的过程中存在短暂的中间细胞状态。这种中间状态的AT2细胞有三个瞬时表达的标记物:Claudin4(CLDN4)、Stratifin(SFN)和Keratin 8(KRT8)。在健康人的肺标本中,很少检测到这些标志物。但是,研究发现,在这两例新冠肺炎患者的肺标本中,有较多的HTiI280+AT2细胞表达CLDN4、SFN或KRT8(图1c-e)。所以,这些结果表明,在新冠肺炎患者的肺中存在AT2细胞的分化。


图片来源:Cell Research

鉴于AT2中间细胞状态细胞的标记物仅在分化的AT2细胞中瞬时表达,而在AT1细胞中不表达。随后,研究者使用透射电子显微镜(TEM)研究AT2细胞的潜在分化(图f)。与免疫染色结果一致,TEM结果表明新冠肺炎肺标本中AT1细胞明显减少。但是,在正常肺标本中,AT1细胞明显较多。提示新冠肺炎患者肺AT2细胞可能通过向AT1样细胞分化参与肺泡再生。


图片来源:Cell Research

在啮齿动物中,需要数周的时间才能使肺泡再生并恢复肺功能。迄今为止,还没有研究证实成年人的肺组织中是否可以产生新的肺泡结构。本研究表明,COVID-19患者在初始症状后的第38天即出现肺泡再生。未来还需要更深入的影像学和机制研究,以阐释在COVID-19患者中是否会形成具有新功能的肺泡结构。

总的来说,肺纤维化是病毒性肺炎诱发急性呼吸窘迫综合征最常见的并发症之一。该研究发现,病毒性肺炎患者也可以发生肺泡再生,这种再生功能可能有助于恢复肺功能。

虽然目前,中国至少有四组候选疫苗,即将进入三期临床试验,有望于2020年底前或明年年初问世。人类与病毒的这场较量,还远远没有结束!新冠肺炎患者的预后,也是亟需解决的另一大难题。该研究意义重大,为阐明急性肺损伤后的修复研究提供了新方向,并有助于预测COVID-19患者的预后。

这场没有硝烟的战疫,需要全人类共同努力。但现在,还不是掉以轻心的时候,为了自己和家人的健康,朋友们一定要做好防护!我们相信,只要大家团结一致,终会渡过难关。
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参考资料:
[1] 约翰·霍普金斯大学实时统计数据
[2] 国务院联防联控机制新闻发布会
[3] Outbreak Pulmonary alveolar regenerationin adult COVID-19 patients

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