1. SARS-CoV2受體ACE2在肺臟的單細胞表達
雖然病毒入侵人體可能有多種不同方式,但通過呼吸道入侵肺部并引發(fā)重癥肺炎仍是其致病最主要模式陪汽。人體肺臟是一個復(fù)雜的組織器官,包括二十三級的支氣管分支和上億的肺泡結(jié)構(gòu)附井。肺泡內(nèi)又有I型II型兩類肺泡上皮細胞及伴行的血管內(nèi)皮細胞讼庇,還有包括巨噬細胞在內(nèi)的各種免疫細胞等。這任何一類細胞理論上均可能成為冠狀病毒感染的靶細胞雅采。以往的免疫組織學(xué)研究已經(jīng)對ACE2受體在人體肺組織內(nèi)的表達情況進行了分析,結(jié)論顯示ACE2在人體I型肺泡慨亲、II型肺泡婚瓜、支氣管上皮和血管內(nèi)皮等多種細胞均有表達。然而刑棵,眾所周知免疫組織化學(xué)方法時常存在非特異性染色的問題巴刻,且在定量方面可信度不高。
基于此蛉签,該論文基于公開的數(shù)據(jù)庫胡陪,利用單細胞RNA測序分析技術(shù),對新型冠狀病毒2019-nCOV的受體基因血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(Angiotensin-converting enzyme 2碍舍,ACE2)在人體肺臟內(nèi)每一個細胞的表達情況進行了分析柠座,研究了共計四萬三千多個細胞。
分析結(jié)論表明:80%ACE2 受體主要在肺內(nèi)一小群 II 型肺泡聚集片橡,這群對病毒易感的AT2細胞占所有AT2細胞數(shù)量的1.4%左右妈经。這些AT2細胞不僅表達病毒受體,還高表達其它二十多個與病毒復(fù)制和傳播密切相關(guān)的基因锻全,說明其很可能正是冠狀病毒感染的靶細胞。此外录煤,基于個體人群的分析指向男性可能比女性表達更高水平的ACE2鳄厌,而亞裔可能比其它人種表達更高水平的ACE2。但這些結(jié)果有待更大規(guī)模人群數(shù)據(jù)驗證妈踊。
2. SARS-CoV-2受體ACE2在人類心臟的細胞特異性表達
A:作者對5個主動脈瓣狹窄 (aortic stenosis, AS)了嚎,2個射血分?jǐn)?shù)減低的心衰(HFrEF)和1個正常對照的心臟進行了單細胞核測序
。
B-D:得到57601個核廊营,分為18個cluster歪泳。包括6個心肌細胞群,1個成纖維細胞群露筒,3個內(nèi)皮細胞群呐伞,2個白細胞群,1個周皮細胞群和1個平滑肌細胞群慎式。(還有2個unknown)伶氢。D圖中可以看到ACE2在心肌細胞和壁細胞(尤其是周皮細胞)表達趟径,在成纖維,內(nèi)皮和白細胞中也有低水平表達癣防。
E:對不同細胞群比較了不同組間ACE2的表達蜗巧。發(fā)現(xiàn)心肌細胞的ACE2在患者組顯著升高,在內(nèi)皮細胞增高不顯著蕾盯。在成纖維細胞中的表達則出現(xiàn)了顯著下降幕屹。
F:免疫熒光驗證了ACE2在AS患者心臟表達增加
G:除了ACE2,ACE在AS和HFrEF患者心肌細胞的表達也顯著增加
H:有趣的是级遭,給予ACE inhibitor治療的患者望拖,和ARB治療的患者相比,心臟ACE2也顯著更高装畅。
I:此外靠娱,給予ACEI治療的患者,存在著ACE和ACE2表達的imbalance掠兄,ACE/ACE2和正常心肌比高了4倍像云。
In conclusion, these data provide novel insights into the cell type-specific expression and regulation of ACE2 in the heart. Patients with varying heart disease aetiology show augmented expression of ACE2 levels particularly in cardiomyocytes. Treatment with ACE inhibitors tends to be associated with increased ACE2 mRNA and unfavourable ACE/ACE2 ratios, which are believed to be a driver of cardiovascular pathologies.
3. 人類心臟ACE2表達提示新冠患者心臟損傷的新機制
A:modelling和docking的結(jié)果提示SARS-CoV-2擁有可以和人ACE2很好的結(jié)合的receptor-binding domain (RBD)。The residues 441Leu, 472Phe, 479Gln, 480Ser, 487Asn, 491Tyr of mature spike protein appear to be critical for binding to the human ACE2 receptor and determining the host cellular range.
做法:
B:作者在GTEx
數(shù)據(jù)庫查看了人類器官中ACE2 mRNA的表達蚂夕,小腸表達最高迅诬,其次是睪丸、脂肪組織婿牍、甲狀腺侈贷、腎、心臟和結(jié)腸等等脂。在腸道和腎的高表達可以解釋患者糞便和尿液中存在病毒檢出俏蛮。心臟ACE2的表達比小腸低,但是高于肺臟上遥。
C-D:作者對成人心臟進行了單細胞核測序搏屑。得到了8個主要細胞群
cardiomyocyte (CM): TTN, MYH7
endothelial cell (EC): VWF, PECAM
macrophage (MU): CD163, MRC1
fibroblast (FB): COL6A3, DCN
pericyte (Peri): ABCC9, KCNJ8
smooth muscle cell (SMC): MYH11, CALD1
T cell: SKAP1, BCL11B
previously unknown neuron-like cell (Neu): identified by NRXN1 and NRXN1
E:ACE2在心肌表達較低,在周皮細胞表達較高粉楚,提示周皮細胞是新冠病毒在心臟的主要靶細胞(和前面那一篇不一致哦)
F:周皮細胞群表達ABCC9和PDGFRB辣恋,低表達MYH11,也提示這一群是周皮細胞而不是平滑肌模软。
Different from SMCs that are located in the coronary arteries or arterioles, pericytes spread outside the endothelial cell of capillary and part of venules, which may play an essential role in myocardial micro-circulation
G:作者進一步查看了SARS-CoV2另外兩個相關(guān)受體CD209和CLEC4M的表達伟骨,CD209主要在CD163陽性的巨噬細胞表達,CLEC4M沒有測到燃异。
H:隨后作者以周皮細胞為配體細胞計算了細胞互作携狭。結(jié)果提示中性粒細胞和內(nèi)皮細胞與周皮細胞有很強的互作。
I:表達CD206的巨噬細胞和內(nèi)皮細胞和T細胞有強互作回俐。
提示SARS-CoV2可以攻擊周皮細胞暑中,進一步引起內(nèi)皮損傷和心臟局部微環(huán)境紊亂
J-K:心衰患者轉(zhuǎn)錄和蛋白水平的ACE2都上調(diào)壹瘟,和心臟有基礎(chǔ)疾病患者感染新冠后癥狀更重相一致。
這個文章數(shù)據(jù)處理的時候把<800基因的細胞都濾掉了鳄逾,選了1500個高變基因做PCA稻轨。后續(xù)分析選的PC數(shù)沒有具體說,只是說根據(jù)Elbow plot確定的雕凹,看起來是原始數(shù)據(jù)質(zhì)量不太好的樣子殴俱。但是是個letter,也看不了數(shù)據(jù)質(zhì)量和質(zhì)控圖枚抵。
??關(guān)于上面的B圖我有一個問題线欲,SARS-Cov2主要攻擊肺臟,引起ARDS汽摹,但肺的ACE2表達是非常低的李丰,這是非常奇怪的,為什么SARS-Cov2會特異性攻擊肺臟的ACE2呢逼泣?結(jié)合前面第一篇文獻趴泌,肺中主要是II型肺泡上皮受到SARS-Cov2的攻擊,但表達ACE2的AT2細胞只占所有AT2細胞數(shù)量的1.4%左右拉庶,為什么SARS-Cov2就只攻擊AT2嗜憔?是有什么別的機制參與其中嗎?(與感染途徑有關(guān)氏仗?)