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Science:应用类器官模型发现新冠病毒可以感染肠道细胞并在那里繁殖,提示肠道和粪便检测同样重要丨医麦新观察

大海 医麦客 2020-09-03


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2020年5月4日/医麦客新闻 eMedClub News/--来自荷兰乌得勒支Hubrecht研究所,伊拉斯姆斯大学医学中心和荷马斯特里赫特大学的研究人员发现,导致COVID-19的冠状病毒SARS-CoV-2可以感染肠道细胞并在那里繁殖


研究人员使用最新的人类肠道细胞培养模型成功地在体外繁殖了该病毒,并监测了细胞对病毒的反应,从而为研究COVID-19提供了新的细胞培养模型。这些发现可以解释以下观察结果:大约三分之一的COVID-19患者会出现胃肠道症状,例如腹泻,而且通常可以在粪便样本中检测到这种病毒


项题为:SARS-CoV-2 productively infects human gut enterocytesSARS-CoV-2 productively infects human gut enterocytes 的研究结果发表在5月1日最新出版的《Science》杂志上。



COVID-19患者表现出多种与呼吸器官有关的症状,例如咳嗽,打喷嚏,呼吸急促和发烧。所以普遍认为SARS-CoV-2的传播是通过咳嗽和打喷嚏产生的飞沫和气溶胶而发生的。大部分患者可以在上呼吸道样本中检测到该病毒,所以认为鼻咽是主要病毒复制的起始点。


在人的肺部,ACE2主要表达在肺泡上皮II型细胞和纤毛细胞上,但实际上,人体内ACE2在肠道中也高表达。有临床报道称三分之一的患者有胃肠道症状,例如恶心和腹泻。此外,在呼吸道症状得到缓解且鼻咽测试为阴性后很长时间,仍然可以在人粪便中检测到该病毒,这表明该病毒还可以通过所谓的“粪便传播”方式进行扩散。


尽管呼吸器官和胃肠器官看起来可能有很大不同,但仍存在一些关键相似之处。一个特别有趣的相似之处是ACE2受体的存在,ACE2受体可引起SARS-CoV-2病毒浸入患者的细胞,而小肠内部就表达丰富的ACE2受体。不过到目前为止,尚不清楚肠细胞是否真的可以被感染并繁殖产生病毒颗粒。


选择人肠道类器官模型进行研究


来自荷兰乌得勒支Hubrecht研究所,伊拉斯姆斯大学医学中心和荷马斯特里赫特大学的研究人员着手确定SARS-CoV-2病毒是否可以直接感染肠道细胞,如果可以,它是否也可以在那里复制。


研究人员选择使用了3D人肠类器官,这些类器官可以从成体干细胞(ASC)中生长出来。由于SARS-CoV和SARS-CoV-2靶向肺,他们将病毒添加到二维培养的类器官衍生的人气道上皮中,并观察到SARS-CoV和SARS-CoV2容易感染分化的气道培养物。免疫染色显示,病毒靶向纤毛细胞,但不靶向杯状细胞。研究人员认为这些类器官将成为研究SARS-CoV-2感染机制最引人注目的模型。


▲SARS-CoV和SARS-CoV-2感染2D人气道培养物(冠状病毒是白色,类器官本身是蓝色和绿色。图片来源:Joep Beumer,Hubrecht Institue版权所有)


发现肠道细胞被感染


当研究人员将病毒添加到类器官时,它们便迅速受到感染。病毒进入肠道类器官但细胞中,感染的细胞数随时间不断增加。研究人员使用电子显微镜技术在类器官的细胞内外发现了病毒颗粒。


▲电子显微镜成像:放大到肠道细胞边缘的冠状病毒SARS-CoV-2(黑圈)
图片来源:KèvinKnoops,Raimond Ravelli和Maaike de Backer,版权:马斯特里赫特大学


肠道类器官感染了冠状病毒SARS-CoV-2。
冠状病毒是白色,类器官本身是蓝色和绿色。版权:Hubrecht Institute


SARS-CoV-2感染增殖细胞和肠上皮细胞


研究人员通过RNA测序研究了肠道细胞对病毒的反应,这是一种研究哪些基因在细胞中有活性的方法。这表明激活了所谓的干扰素刺激基因,已知这些基因可抵抗病毒感染。未来的工作将更加仔细地关注这些基因,以及如何将其用于开发新的治疗方法。


▲SARS-CoV-2感染的肠道类器官的转录组学分析


研究人员还以不同的条件培养类器官,使细胞的ACE2受体水平更高和更低,令他们惊讶的是,SARS-CoV-2可以通过它们进入细胞,而且同时感染了高水平和低水平表达ACE2受体的细胞。


总结


这项研究提供了明确的证据表明SARS-CoV-2可以在胃肠道细胞中繁殖,COVID-19患者的肠道在传播中起着重要作用。,但尚不清楚SARS-CoV-2是否存在于胃肠道中。研究人员的发现告诉大家可能应该更加仔细地研究这种可能性,因为当前的研究与最近的其他研究一致,这些研究确定了大部分COVID-19患者的胃肠道症状以及无呼吸道症状的患者粪便中的病毒,有胃肠道症状的患者可能需要特别注意。因此,可能不仅需要使用鼻拭子和喉咙拭子,而且还需要直肠拭子或粪便样本进行更广泛的测试。


参考出处
https://medicalxpress.com/news/2020-05-coronavirus-sars-cov-infects-cells-intestine.html
https://science.sciencemag.org/content/early/2020/04/30/science.abc1669

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