研究揭示了吸烟如何加重感染新冠后的呼吸道感染

11/17/2020

带有细胞核(蓝色)和感染sars -cov-2细胞(绿色)的人类干细胞衍生的呼吸道组织模型显微图像；暴露在香烟烟雾中的组织(右图)比未暴露的组织(左图)感染的细胞多2到3倍。

加州大学洛杉矶分校的研究人员利用由人类干细胞制造的呼吸道组织模型，准确地指出了吸烟是如何在肺部气道中导致更严重的SARS-CoV-2感染的。SARS-CoV-2是导致新冠肺炎的病毒。

该研究由来自加州大学洛杉矶分校Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research再生医学和干细胞研究中心的科学家主导并在Cell Stem Cel上进行了发表。该研究将帮助研究人员更好的理解吸烟者患新冠肺炎的风险，以及发展帮助减少吸烟者患严重疾病风险的新的治疗策略。

吸烟是导致肺癌和慢性阻塞性肺病等肺部疾病的最常见原因之一，对新冠患者的人口统计研究表明，当前吸烟者严重感染和死亡的风险增加。但原因还不完全清楚。

帮助理解吸烟如何影响SARS-CoV-2在细胞和分子水平上进行感染, Brigitte Gomperts博士与文章的第二作者分子和医学药理学副教授Vaithilingaraja Arumugaswami，以生物化学教授Kathrin Plath一同重建模拟吸烟者感染SARS-CoV-2的呼吸道模型。

该团队利用了一种被称为空气-液体界面培养的平台，这一平台由人类气道干细胞培养而来，复制了人体呼吸道的行为和功能。呼吸道将从鼻子和嘴吸入的空气输送到肺部，是人体抵御病毒、细菌和烟雾等空气传播病原体的第一道防线。

“我们的模型复制了呼吸道的上半部分，这是病毒首先攻击的地方，”UCLA Health琼森综合癌症中心成员，肺医学教授Gomperts说道。“这部分具备产生粘液捕获病毒、细菌和毒素的功能，并且包含手指状突起的细胞，这些细胞将黏液向上拍打并释放出去。”

研究中使用的空气-液体界面培养物是从五个年轻、健康、不吸烟的组织捐赠者的肺中提取的气道干细胞中培养出来的。为了重现吸烟的效果，研究人员将这些气道培养物暴露在香烟烟雾中，每天三分钟，持续四天。

”该类型的模型被用来研究肺部疾病以超过十余年，已被证明能够模仿吸烟人士呼吸道的变化，“Gomperts博士说，世卫组织还研究副主席在加州大学洛杉矶分校儿童发现小儿血液病与创新研究所。

接下来，研究小组将活的感染SARS-CoV-2病毒暴露在香烟烟雾中的培养物和未暴露在相同环境中的培养物，进行比较。在暴露于烟雾中的模型中，研究人员发现感染细胞增加了两到三倍。

通过进一步研究，研究人员确定，吸烟会导致更严重的SARS-CoV-2感染，至少部分感染是通过阻断免疫系统信使蛋白干扰素的活动而导致的。干扰素在人体早期免疫反应中扮演着重要的角色，它触发受感染细胞产生蛋白质来攻击病毒，从免疫系统中召集额外的支持，并提醒未受感染的细胞准备对抗病毒。众所周知，香烟烟雾可以减少气道中的干扰素反应。

Gomperts博士说:“ 如果你把呼吸道想象成保护城堡的高墙，吸烟就像是在这些高墙上制造洞。”“吸烟会降低人体的自然防御能力，从而导致病毒的入侵。”

这项研究的共同首席作者是来自加州大学洛杉矶分校的Arunima Purkayastha, Chandani Sen, Gustavo Garcia Jr.和Justin Langerman。

这项工作是由美国国家卫生研究院，加州大学洛杉矶分校医学科学家培训计划，加州大学洛杉矶分校大卫格芬医学院泛医学干细胞研究中心新冠研究奖，加州再生医学研究所，加州大学洛杉矶分校临床与转化科学研究所,与烟草相关的疾病的研究项目, 还有加州大学洛杉矶分校琼森综合癌症中心和加州大学洛杉矶分校泛干细胞研究中心的Ablon学者项目所共同支持。