新闻｜天津大学海河医院陈怀永团队：新冠半年随访患者的血浆蛋白质组学和代谢组学特征

由严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）引起的2019冠状病毒病（COVID-19）已在全世界流行2年余，造成了严重的感染和死亡。研究SARS-CoV-2感染的长期影响有助于更好的指导患者治疗和康复。包括蛋白质组学和代谢组学在内的组学技术可以为研究人体组织和液体（包括血浆和尿液）中与疾病相关的蛋白质和代谢物变化提供一个强大的平台，将这些技术应用于对SARS-CoV-2感染后长期预后的研究有助于揭示病毒感染所致后遗症状的发病机制，并为治疗及康复策略提供新的思路。

近日，天津大学海河医院陈怀永团队在Cell Death & Disease上发表了题为Plasma proteomic and metabolomic characterization of COVID-19 survivors 6 months after discharge的研究成果。该研究团队采用定量蛋白质组学和代谢组学方法分析了健康受试者和COVID-19患者出院6个月后的血浆样本。蛋白质组分析结果显示，与健康受试者相比，COVID-19患者出院6个月后的细胞外基质、免疫和凝血方面存在异常。此外，代谢组学分析结果显示，在COVID-19患者出院6个月后存在脂质代谢改变。COVID-19重症患者与非重症患者比较血清学存在差异。研究结果表明COVID-19感染后可能需要长期康复。

该研究共纳入30名健康受试者和54名出院6个月后的COVID-19患者，其中包括30名非重症患者和24名重症患者。通过蛋白质组学和代谢组学分析其血液样本，鉴定了1019种蛋白质和1091种代谢物。然后对差异表达的蛋白质和代谢物进行GO和KEGG途径分析。在纳入的患者中，41%的COVID-19患者报告了至少一种临床症状，26.5%的患者在出院后6个月仍存在肺部影像学异常。

血浆蛋白质组学和代谢组学分析表明，COVID-19患者出院6个月后与健康对照组比较均存在差异（图1A，图2A）。蛋白质组学的改变主要集中在细胞外基质、免疫反应和止血途径三个方面。补体系统作为体液免疫的重要组成部分，在COVID-19感染中发挥着至关重要的作用。神经菌毛素1（NRP1）是参与SARS-CoV-2感染建立的宿主因子，可促进SARS-CoV-2进入细胞，增加传染性。该研究发现COVID-19患者出院6个月后补体C3水平明显下降，而NRP1水平升高（图2B）。白三烯B4（LTB4）和前列腺素E2（PGE2）对抗病毒免疫应答具有影响，通过代谢组学分析发现，COVID-19患者LTB4表达下调，PGE2表达上调（图3B）。包括5-羟基十二碳五烯酸（5-HETE）、12-羟基十二碳五烯酸（12-HETE）和15-氧碳十二碳五烯酸（15- oxoETE）在内的多种不饱和脂肪酸代谢物水平下调（图3B）。COVID-19患者出院6个月后的甘油三酯（TG）表达水平显著高于健康对照组（图3B），载脂蛋白D（APOD）和载脂蛋白M（APOM）水平降低（图2B）。与肺纤维化相关的转化生长因子β1 （TGFβ1）水平下降，而纤维粘连蛋白1（FN1）水平升高（图2B）。以上改变提示COVID-19患者出院6个月后还存在脂质代谢异常、免疫反应紊乱以及肺纤维化相关的变化。

该研究团队还对COVID-19重症和非重症患者出院6个月蛋白质和代谢物丰度进行聚类分析（图3）。结果显示COVID-19重症患者出院6个月后与非重症患者也存在血清学变化。

▲图1 研究整体设计。(A) 本研究涉及的COVID-19患者纳入和排除流程图。(B)患者队列的概要图。(C) 血浆样本的蛋白质组学数据的PCA图。(D) 血浆样本的代谢组学数据的PCA图。

▲图2 COVID-19患者出院后6个月和健康对照者的血浆样本蛋白质组学分析。(A) COVID-19患者出院后6个月和健康对照者之间显著差异表达蛋白(DEPs)的可视化热图。(B) COVID-19患者出院后6个月和健康对照者之间存在显著差异的6种蛋白质。

▲图3 COVID-19患者出院后6个月和健康对照者的血浆样本代谢组学分析。(A) COVID-19患者出院后6个月和健康对照者之间显著差异代谢物(DEMs)的可视化热图。(B) COVID-19患者出院后6个月和健康对照者之间存在显著差异的6种代谢物。

▲图4 根据蛋白质和代谢物丰度分析出院6个月后重症和非重症COVID-19患者的表达谱。(A-D) Mfuzz聚类分析结果。连续上调的蛋白(A)和连续下调的蛋白(B)。连续上调的代谢产物(C)和连续下调的代谢产物(D)。(E, F) 聚类上调蛋白(E)和聚类下调蛋白(F)的功能富集结果(包括KEGG和GO)。(G, H) 聚类上调代谢物(G) 和聚类下调代谢物(H)的可视化热图。

总之，该研究团队的研究结果表明，COVID-19 患者在出院6个月后表现出持续的蛋白质组学和代谢组学异常。需要对COVID-19幸存者进行更长时间的关注。

论文第一作者为天津大学海河医院呼吸与危重症科李红蔚博士，共同第一作者为天津大学海河医院李雪，吴茜，王星。天津大学海河医院的陈怀永研究员，李莉主任和吴琦教授为该文章的通讯作者。

感谢中国科学院生物物理研究所毕利军教授团队和体必康公司在蛋白组学和代谢组学方面的协助，毕教授团队专注于感染性疾病的研究，在病原与免疫以及生物信息学分析方面有丰富的经验，此次合作由其团队成员王雅果博士协作。

作者简介

陈怀永，天津市肺脏再生医学重点实验室主任，天津大学博士生导师，长期致力于类器官，肺干细胞与肺部疾病之间的关系研究。

李莉，主任医师，呼吸与危重症医学科主任，长期从事呼吸系统疾病诊断和治疗相关工作。

吴琦，主任医师，天津市新冠肺炎医疗救治专家组组长，天津大学临床医学院院长、博士生导师，长期致力于呼吸系统疾病诊断和治疗。

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图文来源 / 天津大学海河医院微信公众平台

责任编辑 / 董玥欣

内容审核 / 万    亮