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미세구조 연구를 통해 코로나19의 기관지폐포액에서 단일 및 이형 융합세포의 형성을 확인했습니다

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Oct 12, 2023

미세구조 연구를 통해 코로나19의 기관지폐포액에서 단일 및 이형 융합세포의 형성을 확인했습니다

바이러스학 저널

바이러스학 저널 20권, 논문 번호: 97(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

SARS-CoV-2는 세포 융합을 유도하여 바이러스 복제, 전파, 면역 회피 및 염증 반응을 촉진할 수 있는 다핵 융합체를 형성하는 것으로 보고되었습니다. 본 연구에서는 전자현미경을 통해 코로나19 질병의 여러 단계에서 융합체 형성에 관여하는 세포 유형을 보고했습니다.

경증(n = 8, SpO2 > 95%, 저산소증 없음, 감염 후 2~8일 이내), 중등도(n = 8, 실내 공기 중 SpO2 90%~93%, 호흡률 ≥ 24/분)의 기관지폐포액 , 호흡 곤란, 감염 후 9~16일 이내) 및 중증(n = 8, SpO2 < 90%, 호흡률 > 30/분, 외부 산소 공급, 감염 후 17일 후) 코로나19 환자를 PAP로 검사했습니다( 세포 유형 식별), 면역형광법(바이러스 감염 수준에 대한), 스캐닝(SEM) 및 투과(TEM) 전자 현미경을 통해 융합체를 식별합니다.

각 융합체의 면역형광 연구(S 단백질 특이적 항체)는 매우 높은 감염 수준을 나타냅니다. 경미하게 감염된 환자에서는 융합 세포를 찾을 수 없습니다. 그러나 중등도로 감염된 환자의 TEM에서는 동일(호중구 또는 2형 폐포세포) 및 이형(호중구-단핵구) 원형질막 초기 융합(융합 시작을 나타냄)이 관찰되었습니다. SEM 하에서 호중구, 단핵구 및 대식세포 기원의 중증 급성 호흡 곤란 증후군(ARDS 유사) 환자에서 완전히 성숙한 대형(20-100 μm) 융합 세포가 발견되었습니다.

코로나19 환자의 융합세포에 대한 이 초미세구조 연구는 융합체 형성에 관여하는 질병의 단계와 세포 유형을 밝혀줍니다. 융합체 형성은 처음에는 동형 융합에 의해 제2형 폐세포에서 유도되었고 나중에는 질병의 중등도 단계(9~16일)에서 이형 융합에 의해 조혈 세포(단핵구 및 호중구)에서 유도되었습니다. 성숙한 융합체는 질병의 후기 단계에서 보고되었으며 20~100μm의 큰 거대 세포를 형성했습니다.

융합체는 분자/바이러스 감염과 같은 외부/내부 영향 요인 하에서 두 개 이상의 유사하거나 다른 유형의 세포가 융합되어 생성되는 비정상적으로 큰 다핵 세포입니다[1]. 두 개 이상의 세포의 원형질막은 융합되어 단일 지질 이중층을 형성하며, 결과적으로 세포질은 합쳐지지만 핵은 합쳐지지 않습니다[2, 3]. 당연히 융합체 형성은 융합원 단백질에 의해 매개되며 근육 섬유, 태반 장벽 및 뼈 파골세포에서 보고되었습니다[3,4,5]. 그러나 기계적으로는 외피 바이러스의 막이 세포의 원형질막과 융합하는 바이러스 매개 세포 융합에 의해 유도되었습니다. hCoV-HKU1, hCoV-NL63 및 hCoV-229E와 같은 몇몇 일반적인 감기 코로나바이러스는 세포 배양 모델에서 융합체를 형성하는 것으로 보고되었지만, 생체 내 융합체 형성에 대한 보고는 없습니다[6, 7].

융합체 형성은 SARS-CoV-1, MERS-CoV 또는 SARS-CoV-2에 감염된 세포 배양 및 조직에서도 관찰됩니다[8,9,10,11,12,13,14,15]. SARS-CoV-2에 의해 유발된 융합체는 중증 감염된 COVID-19 환자의 폐 조직 부검 샘플에서 보고되었습니다[1, 12, 14, 16,17,18,19,20]. SARS-CoV-2는 폐에서 폐세포와 림프구의 융합으로 in vitro[21,22,23,24] 및 in vivo[12, 16, 20, 22]에서 융합체 형성을 유도했습니다[12, 20 ].

코로나19 질병의 여러 단계에서 융합세포 융합에 관여하는 세포의 생성과 유형은 드물게 보고되었습니다. 이 보고서는 PAP(Papanicolaou), IF(면역형광), SEM(주사전자현미경) 및 TEM(투과)을 사용하여 초구조 수준에서 현미경 기반 접근 방식을 사용하여 코로나19 환자의 융합 세포 형성에 대한 이해를 강화하기 위해 이러한 격차를 해결합니다. 전자현미경) 이미징. 우리는 코로나19로 유발된 ARDS 유사(급성 호흡 곤란 증후군) 환자의 BALF(기관지폐포 세척액)에 단일 및 다중 기원 융합 세포가 존재함을 보고했습니다.

 95%, no oxygen support, only upper respiratory tract symptoms with mild fever and without shortness of breath or hypoxia, 2–8 days after first symptoms), (B) moderate infection (n = 8, respiratory rate ≥ 24/min, breathlessness, and SpO2 level 90% to ≤ 93% on room air, external oxygen support, 9–16 days after first symptoms), and (C) Severe ARDS-like patients (ARDS-like, n = 8; respiratory rate > 30/min, breathlessness, SpO2 level < 90% on room air, and admitted to HDU/ICU with external oxygen support, 17th day onwards)[26, 27]. There was very high variability in the patient's response to the infection and level of COVID-19 disease with respect to the days after the infection. The maximum number of patients were recorded with a mild disease-like symptoms within 2–8 days, moderate disease-like symptoms within 8–16 days, and severe disease-like symptoms > 17 days after infection [26, 27]. Thus, we collected the samples from only those patients who fulfilled disease conditions (ICMR guideline) and timelines criteria for this study [25]. RT-PCR test was performed to confirm the COVID-19 infection for all the patients recruited in the study (recorded but not included)./p> 95%) and resolve automatically within four to seven days by symptom-based medication. Some patients who developed primary ARDS-like conditions need hospitalization with moderate severity (respiratory rate ≥ 24/min, breathlessness, and SpO2 level 90% to ≤ 93% on room air). A maximum number of patients showed moderate disease-like symptoms between 8 and 15 days after the first symptoms. However, 2–5% of COVID-19 patients developed severe ARDS-like conditions with frequent breathing problems, low SpO2 (< 90%), and high CT scores (> 16) [30, 31]. A higher number of patients were reported after the 17th day of the disease. Syncytia formation is associated with the severity of COVID-19. However, it is possible that syncytia formation may also be related to the duration of the infection, as well as other factors such as the patient's immune response and viral load. It is still not fully understood how syncytia formation contributes to the pathogenesis of COVID-19. Thus, we have taken both parameters as disease severity and the day of sample collection after the infection to equalize the patient conditions./p>