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编译：阿温，编辑：景行、江舜尧。 原创微文，欢迎转发转载。 在2019年的冠状病毒病（COVID-19）中，高血压和心血管疾病是严重疾病进展的主要危险因素。然而，主要抗高血压药物血管紧张素转换酶抑制剂（ACEIs）和血管紧张素受体阻滞剂（ARBs）的潜在原因和作用仍不清楚。研究人员结合临床数据（n=144）和气道样本的单细胞测序数据（n=48）以及体外实验，观察到高血压患者的免疫细胞具有明显的炎症倾向，与严重的COVID-19进展相关。ACEI治疗与COVID-19相关的炎症反应减弱和细胞内抗病毒反应增强有关，而ARB治疗与上皮-免疫细胞相互作用增强有关。高血压患者的巨噬细胞和中性粒细胞，特别是在ARB治疗下，体现为促炎细胞因子CCL3和CCL4以及趋化因子受体CCR1的高表达。尽管有限的队列规模不允许确定临床疗效，但本研究数据表明ACEI治疗COVID-19高血压患者的临床益处值得进一步研究。 论文ID 原名：Hypertension delays viral clearance and exacerbates airway hyperinflammation in patients with COVID-19 译名：高血压延迟病毒清除并加剧COVID-19患者的气道炎症 期刊：Nature Biotechnology IF：36.558 发表时间：2020年12月 通讯作者：Irina Lehmann 通讯作者单位：柏林洪堡大学 DOI号：10.1038/s41587-020-00796-1 实验设计 1. 根据临床患者评估高血压（HT+）和其他心血管疾病（CVD+）对COVID-19严重程度的影响，然后又进行logistic回归分析评估其他危险因素对COVID-19不良临床进程的影响； 2. 利用qPCR对患者进行SARS-CoV-2的纵向检测，且研究了病毒载量随时间的变化； 3. 对患有或不患有高血压和其他心血管疾病的COVID-19患者的鼻咽样本进行了广泛的单细胞转录组分析； 4. 体内外实验评估了ARB治疗患者病毒清除延迟的潜在分子机制； 5. 使用CellPhoneDB确定了不同条件下所有细胞类型和状态的所有可能的细胞间相互作用； 6. 最后评估了已知的COVID-19病理学的关键介质。 结果 1 ACEI/ARB治疗与COVID-19重症高血压相关风险降低相关 研究者首先评估了高血压（HT+）和其他心血管疾病（CVD+）与抗高血压治疗对COVID-19严重程度的影响（图1a）。这两种疾病都与COVID-19的不良结局有关。因此，比较了Pa-COVID-19同伙25的不同患者组中危重病例与所有其他严重性COVID-19的比例（临床特征见补充表1）。HT+/CVD+/-患者（n=90）出现严重转归的患者比例显著高于伴有COVID-19的HT+/CVD患者（n=54，P=0.002）。对于HT+患者，未经ACEI或ARB治疗的危重COVID-19比例最高：几乎77%的HT+/CVD-未经ACEI或ARB治疗的患者和70%以上未经ACEI或ARB治疗的HT+/CVD+患者显示危重COVID-19（补充表2和图1a）。相比之下，ACEI和ARB治疗与两组（HT+/CVD-和HT+/CVD+）中临界COVID-19的比例降低相关；然而，与ARB治疗相比，ACEI治疗在危重病例中显示出更严重的下降。ACEI治疗的HT+/CVD+/-患者显示出与HT+/CVD-患者几乎相同的严重COVID-19比例（补充表2和图1a）。 为了排除其他危险因素对COVID-19不良临床进程的影响，研究者进行了logistic回归分析，调整了已知的混杂因素，包括年龄、性别、体重指数（BMI）以及与其他常用心血管治疗药物（如他汀类药物和β受体阻滞剂）的联合治疗。该分析证实，高血压合并/不合并心血管疾病（HT+/CVD+/-）患者发生严重COVID-19的风险高于非高血压患者（HT+/CVD-；校正比值比（adjOR）=4.28，95%可信区间（CI）：1.60–11.46，P=0.028；图1a，上面板）。logistic回归分析显示，与非高血压患者相比，接受ACEI治疗的高血压患者的临界COVID-19没有显著增加（HT+/CVD-/ACEI+与HT-/CVD-；图1a，中间面板）。相反，与非高血压患者相比，接受ARB治疗的患者发生严重COVID-19的风险仍然增加（HT-/CVD-与HT+/CVD-/ARB+）（adjOR=4.14，95%CI:1.01–17.04，P=0.044；图1a，中幅）。然而，与未经ACEI或ARB治疗的高血压患者相比，这种危重病的风险较低（HT-/CVD-与HT+/CVD-/ACEI-/ARB-：邻接值=8.17，95%CI:1.65–40.52，P=0.009；图1a）。在趋势上，在HT+/CVD+患者中观察到类似的结果（图1a，下图），但未达到显著性水平，可能是由于病例数较少。 研究结果显示，高血压患者发生严重COVID-19的风险增加。ACEI/ARB治疗组的风险较低。ACEI治疗几乎完全消除了与高血压相关的额外风险，而ARB治疗仅与降低风险相关。 图1. Pa-COVID-19队列中抗高血压治疗与COVID-19严重程度和病毒清除率的关系。a、基于WHO分类的无心血管共病患者（HT-/CVD-，n=54）和动脉高血压或心血管疾病患者（HT+/CVD+/-，n=90）COVID-19严重程度的比较。b、与ARB+（n=25）或ACEI+（n=21）HT+/CVD+/-COVID-19患者相比，SARS-CoV-2阳性且无心血管疾病（CVD-/HT-，n=46）患者随时间的病毒清除率。 2 ARB而非ACEI治疗与SARS-CoV-2清除延迟相关 研究者分析了Pa-COVID-19队列中患者SARS-CoV-2清除的动态变化。在住院期间，通过病毒基因组定量聚合酶链反应（qPCR）对患者进行SARS-CoV-2的纵向检测。使用调整后的重复测量混合模型，研究了病毒载量随时间的变化，比较了ACEI+（n=21）或ARB+（n=26）的COVID-19患者和HT-/CVD-的COVID-19患者（n=46）。三组的初始病毒载量相同。尽管ACEI+治疗在第一次阳性试验后16天内没有改变病毒清除率（与HT-/CVD-）相比，ARB治疗与随着时间的推移病毒清除率显著低于HT-/CVD-（P=0.031）或ACEI+（P=0.026）（图1b）。这一发现得到了不同患者组间病毒载量的时间依赖性斜率的支持。与HT-/CVD-相比，ARB+患者倾向于具有更平坦的斜率（P=0.07；扩展数据图1a）。在HT+/CVD+/-患者中也观察到了同样的情况，与HT+/CVD-患者相比，HT+/CVD+/-患者表现出病毒清除较慢的趋势（P=0.08；扩展数据图1b）。 综上所述，研究者发现接受ACEI治疗的HT+/CVD+/-患者的病毒清除率与无心血管疾病并存的COVID-19患者相似，而接受高血压ARB治疗的患者的病毒清除率可能延迟。 3 心血管疾病和SARS-CoV-2感染影响细胞类型分布 为了研究心血管共病和降压治疗对COVID-19严重程度的细胞和分子影响，研究者对患有或不患有高血压和其他心血管疾病的COVID-19患者的鼻咽样本进行了广泛的单细胞转录组分析（临床特征见补充表3）。为了弄清HT和CVD对SARS-CoV-2感染的影响，还纳入了ARB/ACEI治疗下SARS-CoV-2阴性和无HT/CVD患者的镜像队列（图2a）。总的来说，本研究评估了从32例COVID-19患者的鼻咽拭子（n=25例HT+/CVD+/-患者；n=10 ACEI+和n=15 ARB+；治疗见补充表3）和16例SARS-CoV-2-对照组（n=10例HT+/CVD+/-患者；n=6 ACEI+和n=4 ARB+；治疗见补充表3）中获得的114761个单个细胞的转录组（表3）。ACEI治疗组和ARB治疗组患者在取样当天的收缩压和舒张压无显著差异（收缩压：130.6±16.3 mmHg对130.4±14.2 mmHg，P=0.97；舒张压：74.7±9.7 mmHg对69.7±14.7 mmHg，P=0.26）。HT-/CVD患者（收缩压：118.9±17.0 mmHg；舒张压：67.7±10.3 mmHg）与ACEIs或ARBs治疗的患者（收缩压：P=0.21；舒张压：P=0.36）相比也没有差异。只有被诊断为严重到严重COVID-19或SARS-CoV-2对照的个体才有资格纳入这部分研究（补充表3）。 研究者确定了9个免疫细胞群和12个上皮细胞群（图2b、c和扩展数据图2）。总的来说，SARS-CoV-2感染导致大多数上皮细胞和免疫细胞以及细胞状态发生显著变化（图2c和扩展数据图3）。在HT+/CVD+/-患者中，与HT+/CVD-患者相比，已知主要受病毒感染的分泌细胞和纤毛细胞倾向于显著减少。伴随着非常驻巨噬细胞（nrMa）和单核细胞源性巨噬细胞（moMa）的扩张，与它们的降压治疗无关（图2c和扩展数据图3）。 4 抗高血压治疗与SARS-CoV-2进入受体ACE2的表达改变无关 SARS-CoV-2通过受体ACE2和蛋白酶TMPRSS2进入人体细胞。据推测，ARB和ACEI作为RAAS的调节剂，可能改变ACE2的表达，从而改变SARS-CoV-2的感染性。由于ACE2在人气道中的表达通常较低，对每个样本的总ACE2表达进行了量化。与先前的研究一致，研究者发现SARS-CoV-2感染后ACE2（P=0.0025；扩展数据图4a）和TMPRSS2（P=0.0002；扩展数据图4b）的表达总体增加。然而，抗高血压治疗并没有改变ACE2的表达，无论是对SARS-CoV-2阳性的患者还是对SARS-CoV-2阴性的患者，这与Lee等人最近的观察结果一致。 研究者的结论是，进入因子的表达并不使ACEI或ARB治疗的患者易患SARS-CoV-2感染。这一发现与观察性研究一致，这些研究没有显示ACEI或ARB治疗对HT或其他CVDs患者的SARS-CoV-2感染风险有任何影响。 5 ARB治疗的COVID-19患者细胞内抗病毒反应降低 接下来评估了上述Pa-COVID-19队列中ARB治疗患者病毒清除延迟的潜在分子机制。基于显著差异表达的前100个基因（对数倍变化>0.25，错误发现率（FDR）<0.05，与HT-/CVD-组相比，任一抗高血压治疗组中>10%的细胞中的表达显示ARB+HT+/CVD+/-COVID-19患者的纤毛细胞中参与应激和炎症反应以及抗原处理的基因激活（图3a，扩展数据图5a和补充表4a）。对于ACEI+HT+/CVD+/-具有COVID-19的患者，纤毛细胞中与防御反应和病毒基因组复制调控相关的通路丰富。在这些与病毒基因组复制调控有关的基因中，研究者发现两个治疗组中有几个在统计学上显著上调的I型和III型干扰素（IFN）诱导的基因（例如，IFI6、IFI27和ISG15；图3a、b）。 在分泌细胞中，ACEI治疗与负调节免疫系统对病毒反应的基因上调有关。有趣的是，ARB治疗与分泌细胞中参与趋化性和炎症反应的基因的强烈诱导相关（图3a，扩展数据图5a和补充表4a），包括招募和激活中性粒细胞（Neu）的CXCL1、CXCL6和IL-8，以及单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞的趋化剂CXCL17（图3a，c）。 最近，越来越多的证据表明，导致早期I/III型IFN应答的细胞内抗病毒信号在控制SARS-CoV-2复制中起着重要作用。细胞内在反应的关键信号分子（如TRIF、TBK1、IRF3和IRF7）中的失活突变（单核苷酸多态性）与病毒清除延迟和COVID-19的严重临床病程密切相关。然而，缺乏或延迟产生IFN会导致感染后期过量的IFN，很可能是由免疫细胞产生的。这种“外源性”干扰素信号似乎无法清除感染，相反，有助于炎症和免疫病理。因此，试图理清病毒感染引起的细胞内源性反应和通过I/III型干扰素信号转导引起的细胞外源性反应。在体外使用A549细胞，研究了SARS-CoV-2感染诱导的外源性和内源性转录反应。通过IRF3触发原型抗病毒信号的高度特异性RIG-I配体或通过ISGF3诱导原型IFN信号的IFNβ和INFλ的组合刺激细胞（图3d）。尽管SARS-CoV-2的主要模式识别受体仍然难以捉摸，但所有潜在的抗病毒途径都集中在转录因子IRF3/IRF7和NF-κB上，引起类似的转录反应（补充表4b）。 通过将体外实验中确定的特异性内源性和外源性抗病毒应答基因集与COVID-19患者分泌细胞和纤毛细胞中的差异表达基因重叠（补充表4b），观察到，总体ACEI而非ARB治疗与强细胞内源性抗病毒相关SARS-CoV-2阳性患者分泌细胞的反应（图3e-f和补充表4c）。 值得注意的是，在SARS-CoV-2阴性的患者中，ACEI/ARB的降压治疗与分泌细胞中参与细胞内在抗病毒防御的基因的诱导有关，而与纤毛细胞中的基因无关（图3e-f和补充表4c）。在分泌细胞中，ACEI治疗的HT+/CVD+/-COVID-19患者的固有抗病毒反应的预激活进一步增强（图3e）。在ARB治疗的HT+/CVD+/-COVID-19患者中，细胞内在抗病毒反应没有增加。根据最近的文献，研究者推测这可能是导致这些患者SARS-CoV-2清除延迟的原因。 在经ACEI或ARB治疗的SARS-CoV-2呈阴性的HT/CVD/−患者中，显示外源性IFN信号的基因集被预激活。只有在SARS-CoV-2感染后，HT+/CVD+/-经ACEIs或ARBs治疗的COVID-19患者的纤毛细胞和分泌细胞中才诱导强烈的外源性抗病毒反应（图3e，f）。对分泌细胞中差异调节基因的转录因子结合基序分析证实，通过转录因子如IRF3、IRF1和ISGF3（ISRE）的经典细胞内源性抗病毒信号在ACEI+处理的患者中富集，而在ARB+处理的HT+/CVD+/-COVID-19患者中不富集（扩展数据图5b）。相反，ARB+治疗的患者表现出对NF-κB控制的基因的强烈偏向，NF-κB是炎症状态的标志性转录因子。 6 上皮细胞和免疫细胞之间的串扰与COVID-19患者的降压治疗相关 上述ACEI/ARB的差异基因表达揭示了炎症和趋化基因的明显诱导。因此，使用CellPhoneDB确定了不同条件下所有细胞类型和状态的所有可能的细胞间相互作用（图4）。基底细胞、分泌细胞、纤毛细胞、常驻巨噬细胞（rMa）、nrMa、Neu和细胞毒性T淋巴细胞（CTL）在COVID-19患者的鼻咽粘膜内具有最高数量的相互作用（图4a，b）。共存的CVD与前面提到的大多数细胞类型的细胞-细胞相互作用的数量增加相关，在SARS-CoV-2感染时获得大约500个额外的相互作用（图4a）。 在SARS-CoV-2阴性的患者中，ACEI+和ARB+的相互作用在数量和类型上非常相似（图4a和扩展数据图6a）。相反，对于COVID-19患者，ACEI治疗伴随着相互作用的减少，而ARB治疗中的相互作用与HT+/CVD+/-患者相比几乎没有变化。 细胞间的特异性相互作用被归类为胞内室间相互作用（免疫:免疫和上皮:上皮对比免疫:上皮之间细胞室交互作用，扩展数据图6b）。总的来说，不管SARS-CoV-2感染状况如何，上皮细胞都表现出与自身更多的潜在相互作用，而免疫细胞则表现出与上皮细胞更多的室间相互作用。在比较SARS-CoV-2阴性患者和SARS-CoV-2阳性患者之间的相互作用时，普遍观察到在所有情况下，上皮细胞的室内相互作用减少，而与免疫细胞的室间相互作用增加。与具有COVID-19的HT-/CVD-患者相比，具有COVID-19的HT-/CVD-患者中免疫细胞的室间和室内相互作用倾向于增加（扩展数据图6b和补充表5）。因此，SARS-CoV-2感染后，免疫细胞类型间的相互作用仅在统计学上显著增加，而上皮细胞间的相互作用减少（补充表5）。 值得注意的是，这一发现主要受ARB治疗的影响，因为ARB+/HT+/CVD+/-患者表现出免疫细胞相互作用的总体增加，而ACEI+/HT+/CVD+/-患者与具有COVID-19的HT+/CVD-患者相似（扩展数据图6b和补充表5）。特别是，由nrMa介导的趋化因子-趋化因子受体相互作用（图4c）反映了HT-/CVD-和ACEI治疗的COVID-19患者之间的相似性。HT+/CVD+/-和ARB治疗的COVID-19患者在相互作用模式上相似，而在ACEI+中，CCL3/CCL4和CCR5之间以及CCR5和CCL7之间的相互作用富集程度分别降低（图4c）。与明显的趋化因子-趋化因子受体相互作用一致，ARB+中CCL2、CCL3、CCL4和CCL7的表达上调，同时其受体（例如CCR1、CCR2和CCR5）的表达表明，与ACEI治疗相比，ARB下nrMa具有更高的相互作用（扩展数据图6c）。 7 高血压相关的免疫细胞炎症启动在ACEI治疗的患者中不太明显 过度炎症是COVID-19不良病程的标志。因此，研究评估了已知的COVID-19病理学的关键介质，包括免疫细胞募集的趋化因子，如CCL2、CCL3和CCL4，以及T细胞分泌的炎性细胞因子或细胞毒性介质，如IL1β、IL8、PRF1和颗粒酶。在SARS-CoV-2感染后，HT+/CVD+/-患者的免疫细胞显示出与HT+/CVD-患者相比这些炎症介质的表达显著增加（图5a）。 当对比图5a中描述的所有基因在SARS-CoV-2+ HT+/CVD+/-ACEI+或HT+/CVD+/-ARB+之间的表达时，大多数基因在ARB+中的表达显著增强（图5b和补充表6）。 例如，在所有巨噬细胞亚型中，与HT+/CVD+/-ACEI+相比，HT+/CVD+/-ARB+中CCL3和CCL4的表达以及Neu（ITGAM和ICAM1）的浸润潜能增加（图5b和补充表6）。这种高炎症表型不仅存在于上呼吸道，也存在于支气管灌洗（BL）中，与HT−CVD−患者（BIH-SCV2-25；扩展数据图7b）相比，COVID-19高血压患者（BIH-SCV2-30）的BL-nrMa和BL-Neu的激活更强。 在没有SARS-CoV-2感染的情况下，HT+/CVD+/-患者的特征是炎症启动主要发生在nrMA、Neu和NKT中，而不是rMa和CTL中，与抗高血压治疗无关（图5a、b、补充表6和扩展数据图7a）。ACEI治疗和ARB治疗减轻了SARS-CoV-2感染引起的高血压相关炎症反应（补充表6）。 8 在ARB治疗的高血压患者中观察到CCL3和CCL4的加剧表达与疾病严重程度相关 接下来评估观察到的高血压相关的免疫细胞炎症倾向是否有助于增加患严重COVID-19的风险。所有显示高血压相关炎症启动的基因（补充表7a）都与关键性COVID-19表达显著高于非关键性COVID-19的基因重叠（补充表7b和图6a）。由此产生的交叉点包括三个基因，即CCL3、CCL4和CXCR4（图6a）。采用logistic回归模型，将年龄、性别、症状出现后天数和研究中心作为潜在的混杂因素，证实了来自nrMa的CCL4表达（adjOR/95%CI=1.04/1.00-1.07，P=0.027）和来自Neu的CCL3表达（adjOR/95%CI=1.13/1.01-1.27，P=0.02），严重COVID-19风险增加（图6b）。值得注意的是，CCR1（CCL3和CCL4结合的受体）在nrMa和Neu中的表达随着COVID-19的严重程度而增加，支持CCR1作为治疗靶点的潜力（图6c）。 综上所述可得出结论，与ACEI治疗相比，ARB治疗在缓解高血压相关的炎症方面没有那么有效，特别是在nrMa和Neu中，这可能导致严重的COVID-19病程（图6d）。 结论 这项研究表明，在COVID-19的作用下，高血压患者的免疫活性大大增强，这可能解释了与这些患者的炎症反应相关的不良病程。本研究数据与一般指南建议一致，不鼓励停止ACEI或ARB治疗。事实上，本研究的结果可能提示ACEI在COVID-19期间可能是更有益的降压治疗。尽管这项研究是对COVID-19患者呼吸系统最大的单细胞研究之一，但必须指出，单细胞RNA测序（scRNA-seq）研究通常仅限于有限数量的患者。因此，不能确定疗效或研究其他潜在的有趣的混杂因素，如基因型和其他因素，如目前患者人数的患者联合治疗。因此，需要进行随机对照试验，以评估ACEI与ARB治疗COVID-19患者的临床效果，目前已有多项试验正在进行中(如NCT04591210、NCT04493359和DRKS00021732)。 更多推荐 1 科研│SCI IMMUNOL：COVID-19和流感的免疫表型凸显I型干扰素在重症COVID-19发展中的作用 END |
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