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除肺部外,心脏、肾脏等器官也易被新型冠病毒

2020-02-12 06:35 | 来源:未知 | 责任编辑:本站编辑


医脉通编译整理,未经授权请勿转载。


2019年底、2020年初,湖北省武汉市爆发了新型冠状病毒(2019-nCoV)感染的肺炎疫情。以武汉市为中心,疫情迅速蔓延至全国各地。2020年1月30日,世界卫生组织(WHO)宣布,将2019-nCoV疫情列为国际关注的突发公共卫生事件(PHEIC)。

 

2019-nCoV感染人体的第一步是进入人体细胞。徐等的分析发现,2019-nCoV与蝙蝠身上的冠状病毒HKU9-1相似。由于这些病毒可以经过人血管紧张素转换酶2(ACE2)受体侵入细胞,因此表达ACE2的细胞或可作为靶细胞,易被2019-nCoV感染,如肺泡二型(AT2)细胞。然而,除呼吸系统的典型症状外,有些患者还出现了肾衰竭等非呼吸系统症状,这意味着2019-nCoV或可侵犯人体的其他脏器。

 

韩泽广教授团队认为,不同器官、组织和细胞类型的ACE2表达模式可有助于揭示2019-nCoV的潜在风险。因此,韩教授等利用最新的单细胞RNA测序数据,对人体主要生理系统(如呼吸、心血管、消化及泌尿系统)的相关脏器和细胞类型的ACE2表达进行分析,构建了易受2019-nCoV侵犯的人体器官风险分布图,并将相关研究发表于Frontiers of Medicine杂志。

 

图1 2019-nCoV侵犯人体器官的风险分布图

注:红色:易感器官,包括气道、食道、肺、心脏、肾、回肠和膀胱。灰色:非易感部位,包括鼻黏膜、支气管、肝脏和胃。

 

研究简介

 

本研究探索了已发表的scRNA-seq数据集,并利用数据集评估ACE2在不同器官不同细胞类型中的表达分布,然后再根据scRNA-seq数据集确定ACE2高表达的细胞类型:以肺AT2细胞中的ACE2阳性比例作为基线,若其他器官中某种细胞的ACE2阳性比例大于或等于基线值,则该器官易被2019-nCoV感染。

 

研究中的scRNA-seq数据集来自不同人体系统的不同组织和器官,包括呼吸系统(如鼻黏膜、呼吸道、支气管和肺)、心血管系统(如心脏)、消化系统(如食道、胃、回肠和肝)和泌尿系统(如肾和膀胱)。

 

研究结果

 

1.肺AT2细胞和呼吸道上皮细胞的ACE2表达增高

 

在研究中分析了来自鼻黏膜、呼吸道、支气管及肺等的scRNA-seq数据集。结果显示,肺AT2细胞中ACE2阳性的比例约为1%,故定义ACE2阳性比例>1%的细胞类型为高风险。

 

值得注意的是,呼吸道上皮细胞样本的ACE2阳性比例约为2%,因此呼吸道易受侵犯。然而,在鼻腔和支气管样本中,各类细胞的ACE2阳性比例均较低,因此风险较低。

 

2.心肌细胞的ACE2表达增高

 

来自人类心脏的scRNA-seq数据显示,>7.5%的心肌细胞的ACE2表达为阳性。这表明心脏易受2019-nCoV感染,尤其是在血液存在病毒或出现病毒血症的情况下。

 

3.回肠和食道上皮细胞ACE2表达增高

 

回肠上皮细胞具有极高的ACE2阳性比例(约30%),可能较易受2019-nCoV感染。另外,食道上皮细胞的ACE2阳性比例也>1%,同样被视为高风险。胃和肝细胞的ACE2阳性比例较低(<1%),风险较低。

 

4.肾近曲小管细胞和膀胱上皮细胞的ACE2表达

 

肾近曲小管细胞中的ACE2阳性比例较高(约4%)。在膀胱尿路上皮细胞中ACE2的阳性比例为2.4%,因此肾脏和膀胱均为高风险器官,尤其是病毒血症患者中。

 

结语

 

基于上述发现,本研究构建了2019-nCoV感染的风险图谱,如图1。在临床中,肺应被认为具有最高风险。除肺外,呼吸道、肾脏、食道、膀胱、回肠和心脏中的ACE2阳性比例均>1%,被视为潜在的高风险器官。另外,本研究的这一发现或可解释新型冠状病毒肺炎患者的非呼吸道症状。

 

医脉通编译自:Xin Zou, Ke Chen, Jiawei Zou,et al. The single-cell RNA-seq data analysis on the receptor ACE2 expression reveals the potential risk of different human organs vulnerable to Wuhan 2019-nCoV infection.  Frontiers of Medicine. https://doi.org/10.1007/s11684-020-0754-0.

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