长新冠的免疫学基础:单核细胞转录状态的作用
长新冠(Long COVID,LC)影响10%–20%的SARS-CoV-2感染者,症状可持续超过3年,表现为疲劳、呼吸困难和神经系统问题等。尽管其免疫学机制尚不明确,但越来越多的证据表明,持续的免疫失调在疾病发生中起关键作用。
长新冠在轻中度疾病后呈现独特的转录组特征
研究团队对多个队列的个体进行了单细胞多组学数据整合、免疫学分析和功能实验,以探讨长新冠的免疫改变。他们根据急性COVID-19(AI)的严重程度对长新冠患者进行分层,分为轻中度(WHO评分1–5分)和重度(WHO评分6–9分)两组。队列1包括45名参与者,提供78份样本,其中长新冠轻中度(LCAM)样本在CD14+单核细胞中鉴定出1737个上调基因。这些基因与疲劳严重程度相关,且随病程持续上调,包括促炎(如、)和抗炎(如、)标记。此外,长新冠轻中度患者的自然杀伤(NK)细胞也显示、等基因表达增加。相比之下,长新冠重度(LCAS)患者的转录变化较轻,且与急性期基因表达相似。
TNF及TNF信号通路基因在长新冠轻中度患者中上调
基因集富集分析(GSEA)显示,长新冠轻中度患者在CD14+单核细胞、CD8+T细胞等主要免疫细胞中,TNF信号通路持续上调,而干扰素(IFN)信号通路下调。在长新冠轻中度患者的CD14+单核细胞中,TNF信号通路上调见于病程早期(1.7–5.9个月),而TGF-β、WNT–β-catenin和Notch信号通路则在3–8.9个月时上调。血浆细胞因子检测发现CXCL11、CCL2和TNF在长新冠患者中持续升高至9个月,且TNF水平与动脉血氧分压(pO2)负相关。这些结果提示,长新冠轻中度患者中存在持续的炎症通路激活。
长新冠单核细胞转录状态表征一种独特的转录状态
对CD14+单核细胞进行再聚类分析,识别出四个主要亚群(MC1–MC4)。其中MC4细胞高表达、、等基因,并显着富集TGF-β和WNT–β-catenin信号通路。MC4细胞在长新冠轻中度患者中持续增加,且其比例与疲劳评分(FAS)正相关,与pO2负相关。此外,MC4高比例的患者疲劳程度更重。轨迹分析表明,MC4细胞具有独特的转录谱,主要由ETS、AP-1和NF-κB1转录因子驱动。
长新冠单核细胞中LC-Mo蛋白标记表达增加
流式细胞术验证发现,长新冠患者CD14+单核细胞中HLA-DQ、CD120b、CALR、CD99和TGF-β1等蛋白表达升高,且与疲劳和呼吸困难程度相关。独立队列(队列3)的单细胞RNA测序数据进一步证实,长新冠轻中度患者呼吸系统受累亚群(Resp-PASC-BHR)的MC4特征评分更高,提示LC-Mo状态与严重呼吸道症状相关。
染色质分析揭示AP-1/NF-κB1在LC-Mo中的活性
单核细胞染色质可及性分析显示,MC4细胞的开放区域富集ETS家族转录因子 motif,且与促血管生成和细胞黏附基因(如、)相关。AP-1、SMADs、NF-κB1和RELA等转录因子 motif 在MC4中可及性增加,表明这些因子调控LC-Mo状态的建立。
支气管肺泡灌洗髓系细胞呈现LC-Mo和促纤维化程序
整合外周血单核细胞(PBMC)和支气管肺泡灌洗(BAL)样本数据发现,LC-Mo高表达细胞在BAL中富集,且呈现促纤维化基因表达谱。这些细胞高表达、等基因,且在呼吸系统症状严重的患者中比例更高,表明LC-Mo可能通过促进肺纤维化参与长新冠的肺部病变。
长新冠单核细胞功能失调
体外刺激实验显示,长新冠轻中度患者的CD14+单核细胞在刺激后炎症反应和IFN信号通路下调,而、等基因上调。染色质可及性分析提示,LC-Mo细胞中FOXO和TCF motif 更开放,而ETS和AP-1 motif 可及性降低,表明其功能调控异常。
讨论
本研究通过多组学分析,在长新冠患者中发现了一种与症状严重程度相关的单核细胞转录状态(LC-Mo)。该状态与TGF-β和WNT–β-catenin信号通路激活相关,并可能在肺纤维化中起作用。尽管LC-Mo与临床症状的相关性仍需进一步验证,但本研究为长新冠的免疫机制提供了重要见解,并为潜在治疗靶点开发奠定了基础。