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COVID-19:病理生理学

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作者:Matthew E. Levison,医学博士,德雷塞尔大学医学院副教授

2/15/2021

马修·奥尔特博士

SARS-CoV-2宿主细胞受体

SARS-CoV-2病毒的表面覆盖着大量刺突蛋白,这是病毒进入宿主细胞所必需的。每个刺突蛋白由两个亚基S1和S2组成。尖突顶端的S1亚基包含与之结合的受体结合域(RBD)血管紧张素转换酶2 (宿主细胞受体ACE2),而位于棘突柄上的S2亚基,介导病毒-宿主细胞膜融合,这是病毒侵入的必要条件(1)。为了发生膜融合,跨膜蛋白酶丝氨酸2 (TMPRSS2-1)必须将S1和S2亚基剪切开。

ACE2于2000年首次被发现,是一种附着在宿主细胞表面的酶,是SARS-CoV-2的切入点。ACE2广泛分布于全身,在鼻上皮细胞、肺泡上皮细胞和小肠肠上皮细胞上大量表达。ACE2也表达于全身器官的血管床内皮细胞和许多被研究的器官的动脉平滑肌细胞。在肾脏,ACE2表达于近端小管的根尖刷缘,以及肾小球足细胞;但内皮细胞中没有(2)。ac2受体在全身的广泛分布可能解释了COVID-19的多器官效应。

ACE2通过催化八肽血管紧张素II (AngII,一种血管收缩剂)水解成七肽血管紧张素1-7 (Ang1-7,一种血管扩张剂)来调节肾素-血管紧张素系统。Ang 1-7也反对Ang II刺激IL-6等促炎细胞因子的产生。ACE2已被证明在肺、心血管系统和其他器官中具有保护功能,并已在临床试验中用于治疗急性呼吸窘迫综合征。宿主细胞感染后ACE2随之消耗,从而使Ang II的促炎刺激和随后对肺和其他器官的损伤未受到对抗(3)。

病毒感染内皮导致内皮细胞损伤,触发促炎细胞因子的释放和肺、心、肝的微循环功能障碍。一个结果被认为是高凝状态导致微血管血栓形成。微血管血栓在肺内发生时,可损害氧交换;如果发生在静脉中,可导致深静脉血栓形成和肺栓塞,以及动脉、缺血性中风、肢体缺血和心肌梗死(4)。COVID-19患者可能会发生大出血,但比凝血问题少得多。

基因变异的结合位点SARS-CoV-2突起蛋白表达水平的变化和ACE2在不同组织的表达模式可以提供主机易感性差异的遗传基础,症状和结果SARS-CoV-2感染(5、6)。同时,ACE2表达已经被发现随年龄;哮喘患者进行了一项调研,表达ACE2的鼻上皮被发现在年幼的儿童(4到9岁)比年龄较大的儿童和10到60岁的人,和ACE2表达,在调整了性和哮喘,是与每个后续高年龄组,即年长的孩子(10到17岁),年轻的成年人(18 - 24岁),和成人≥25岁(7)。较低的ACE2表达幼儿相对于成人可能有助于解释为什么COVID-19不太普遍,临床表现在幼儿(8)那么严重,及其传播的频率更少(9)。

参考

1.关键词:新型冠状病毒(SARS-CoV-2),刺突蛋白,抗冠状病毒药物Pharmacologica学报41: 1141 - 1149, 2020。doi10.1038 / s41401-020-0485-4https://www.nature.com/articles/s41401-020-0485-4

2.苏慧,杨敏,万超,等:26例中国COVID-19患者死后肾组织病理学分析。肾脏国际98 (1): p219 - 227, 2020。https://www.kidney international.org/article/s0085 - 2538(20) 30369 - 0 /全文

3.关键词:血管紧张素-(1-7),小胶质细胞,直接抗炎作用神经化学杂志136:163 - 171, 2016。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4688174/

4.Lowenstein CJ, Solomon SD: COVID-19是一种微血管疾病。循环142: 1609 - 1611, 2020。doi: 10.1161 / CIRCULATIONAHA.120.050354https://www.ahajournals.org/doi/pdf/10.1161/CIRCULATIONAHA.120.050354

5.Stawiski E, Diwanji D, Suryamohan K,等:人类ACE2受体多态性预测SARS-CoV-2的易感性。[PREPRINT] bioRxiv 2020年4月10日https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.04.07.024752v1

6.关键词:新型冠状病毒(2019-nCoV/SARS-CoV-2), ACE2,基因分析细胞的发现6, 2020。2020年2月24日。https://www.nature.com/articles/s41421-020-0147-1

7.血管紧张素转换酶2在儿童和成人鼻部的基因表达。《美国医学会杂志》323(23): 2427 - 2429年,2020年。DOI:10.1001 / JAMA.2020.8707https://jamanetwork.com/journals/jama/fullarticle/2766524

8.董勇,莫昕,胡勇,等:中国儿童COVID-19流行病学调查。儿科https://pediatrics.aappublications.org/content/145/6/e20200702

9.Park YJ, Choe YJ, Park O,等:2020年韩国冠状病毒疫情期间接触者追踪。新发传染病2020年10月[提前发布]2020年7月16日。2020年7月23日通过。https://wwwnc.cdc.gov/eid/article/26/10/20-1315-t2

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