嗅觉障碍被认为是新冠病毒感染的重要症状之一。欧洲地区一项大型多中心调查发现,高达85%的新冠肺炎患者出现嗅觉障碍,而这背后的机制尚不明确。近日,约翰斯·霍普金斯大学医学院发表在生物预印本网站bioRxiv上的一项研究揭示出新型冠状病毒与嗅觉丧失之间的关联。
该院耳鼻喉头颈科的研究人员确定了新冠病毒受体血管紧张素转化酶2(ACE2)在人类上呼吸道中的细胞位置。他们发现,相比于鼻黏膜呼吸区上皮细胞和气管上皮细胞,ACE2显著富集在嗅神经上皮中,细胞切片的荧光强度高出200-700倍。
研究人员指出,这种细胞嗜性(cellular tropism)可能是新冠病毒具有高传染性且与嗅觉功能障碍有关的原因,同时提示或可用鼻腔疗法处理病毒库。对病毒细胞嗜性的研究是理解其传播和发病机制的关键。
他们在论文中提到,《新英格兰医学杂志》和《美国医学会杂志》此前发表的两项研究显示,与支气管肺泡灌洗液或咽拭子相比,鼻腔拭子中的病毒拷贝数最高。而且,在新冠病毒感染早期,病毒RNA很容易在上呼吸道标本中检测到,而不是在血液、尿液或粪便当中。
“这些发现,结合ACE2蛋白的细胞定位,提示活跃的病毒感染和复制发生鼻腔和嗅区黏膜顶层。”
上述研究题为《嗅神经上皮ACE2高表达:与嗅觉缺失和上呼吸道新冠病毒进入和复制的关系》(Elevated ACE2 expression in the olfactory neuroepithelium: implications for anosmia and upper respiratory SARS-CoV-2 entry and replication),发布于当地时间5月9日。共同责任作者是约翰斯·霍普金斯大学医学院耳鼻喉科头颈外科教授Andrew Lane和博士后研究员Mengfei Chen。
需要指出,发在预印本平台bioRxiv上的论文尚未经过同行评议,也未在正式期刊上发表,不应该被视为是结论性的,也不应该用于指导临床及健康行为。
已知新冠病毒进入细胞的机制是通过与ACE2结合,研究人员由此认为,ACE2蛋白水平及其在呼吸道中的亚细胞定位可能是新冠肺炎感染、出现症状和预后的决定因素。
Andrew Lane等人在论文中指出,ACE2蛋白在人类的肺、肾和小肠中广泛表达。此前,《柳叶刀呼吸医学》一项针对新冠肺炎死者的病例分析显示,患者肺部组织有实质性损伤,提示呼吸道是新冠病毒的主要入口和靶点。
英国维康桑格研究所4月24日在《自然-医学》发表的研究进一步表明,上呼吸道是新冠病毒感染的初始部位。而Andrew Lane等人的这篇论文具体揭示了新冠受体在上呼吸道中的细胞位置。
为确定ACE2蛋白在鼻腔和气管中的位置,Andrew Lane和同事进行了免疫组织切片分析。共聚焦成像显示,ACE2染色的位置主要在嗅神经上皮Krt18支持细胞(Krt18 sustentacular cells)的顶端,但不存在于嗅神经元中。
研究中,11例嗅区黏膜活检样本均检出高强度的ACE2染色。在邻近的鼻黏膜呼吸区上皮中,ACE2也位于顶端表面,但表达水平明显低于嗅上皮。只有47.4%的鼻黏膜呼吸区上皮活检样本检出ACE2阳性。研究人员进一步检测了气管上皮中的ACE2蛋白,在7个样本中,只有2个样本检测到ACE2的低表达。
Andrew Lane等人总结称,嗅神经上皮中相对高的ACE2表达,提示了新冠病毒的嗅觉丧失机制,以及病毒进入中枢神经并引起神经症状的潜在切入点。
他们认为,ACE2在嗅神经上皮和呼吸区上皮中的差异表达可能有助于解释相关鼻部症状,也可能提供新冠肺炎的新疗法。“生理盐水冲洗鼻腔是治疗鼻腔疾病的一种常用方法,对治疗新冠病毒感染是否有益或有副作用尚待确定。”“应考虑对鼻腔和鼻咽病毒库局部使用抗病毒添加剂,如清洗剂或聚维酮碘。”