Ультраструктурное исследование подтверждает образование одиночных и гетеротипических синцитиальных клеток в бронхоальвеолярной жидкости при COVID

Журнал вирусологии, том 20, Номер статьи: 97 (2023) Цитировать эту статью

399 Доступов

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Сообщалось, что SARS-CoV-2 индуцирует слияние клеток с образованием многоядерных синцитий, которые могут способствовать репликации, диссеминации вируса, уклонению от иммунитета и воспалительным реакциям. В этом исследовании мы с помощью электронной микроскопии сообщили о типах клеток, участвующих в образовании синцитий на разных стадиях заболевания COVID-19.

Бронхоальвеолярная жидкость от легкой (n = 8, SpO2 > 95%, гипоксии нет, в течение 2–8 дней после заражения), средней степени тяжести (n = 8, SpO2 от 90% до ≤ 93% на комнатном воздухе, частота дыхания ≥ 24/мин). , одышка, в течение 9–16 дней после заражения), и тяжелые (n = 8, SpO2 < 90%, частота дыхания > 30/мин, внешняя кислородная поддержка, после 17-го дня заражения) больных с COVID-19 обследовали методом ПАП ( идентификация типа клеток), иммунофлуоресцентная (для определения уровня вирусной инфекции), сканирующая (SEM) и трансмиссионная (TEM) электронная микроскопия для выявления синцитий.

Иммунофлуоресцентные исследования (антитела, специфичные к S-белку) из каждого синцития указывают на очень высокий уровень инфекции. У легко инфицированных пациентов мы не смогли обнаружить синцитиальных клеток. Однако при ТЭМ у умеренно инфицированных пациентов наблюдалось идентичное (нейтрофилы или пневмоциты 2 типа) и гетеротипическое (нейтрофилы-моноциты) начальное слияние плазматических мембран (что указывает на начало слияния). При СЭМ у пациентов с тяжелым острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС) были обнаружены полностью созревшие синцитиальные клетки крупного размера (20–100 мкм) нейтрофильного, моноцитарного и макрофагального происхождения.

Это ультраструктурное исследование синцитиальных клеток пациентов с COVID-19 проливает свет на стадии заболевания и типы клеток, участвующих в синцитиальных образованиях. Образование синцитиев сначала индуцировали в пневмоцитах II типа путем гомотипического слияния, а затем в среднетяжелой стадии (9–16 дней) заболевания – в гемопоэтических клетках (моноцитах и нейтрофилах) путем гетеротипического слияния. Созревшие синцитии наблюдались на поздней стадии заболевания и образовывали крупные гигантские клетки размером от 20 до 100 мкм.

Синцитии представляют собой необычно крупные многоядерные клетки, образующиеся в результате слияния двух или более сходных/разных типов клеток под воздействием внешних/внутренних факторов, таких как молекулы/вирусная инфекция [1]. Плазматическая мембрана двух и более клеток сливается, образуя единый липидный бислой, в результате чего происходит слияние цитоплазмы, но не ядра [2, 3]. Естественно, образование синцитиев опосредовалось белками слияния и наблюдалось в мышечных волокнах, плацентарном барьере и костных остеокластах [3,4,5]. Однако механически это было вызвано вирусопосредованным слиянием клеток, при котором мембрана оболочечного вируса сливается с плазматической мембраной клеток. Сообщалось, что некоторые коронавирусы простуды, такие как hCoV-HKU1, hCoV-NL63 и hCoV-229E, образуют синцитии на моделях клеточных культур, но сообщений об образовании синцитиев in vivo нет [6, 7].

Образование синцитий наблюдается также в культурах клеток и тканях, инфицированных SARS-CoV-1, MERS-CoV или SARS-CoV-2 [8,9,10,11,12,13,14,15]. Синцитии, индуцированные SARS-CoV-2, были зарегистрированы в аутопсийных образцах легочной ткани у тяжело инфицированных пациентов с COVID-19 [1, 12, 14, 16,17,18,19,20]. SARS-CoV-2 индуцировал образование синцитий in vitro [21,22,23,24], а также in vivo [12, 16, 20, 22] со слиянием пневмоцитов и лимфоцитов в легких [12, 20] ].

О поколении и типе клеток, участвующих в слиянии синцитиальных клеток на разных стадиях заболевания COVID-19, сообщалось скудно. В этом отчете рассматриваются эти пробелы, чтобы улучшить понимание формирования синцитиальных клеток у пациентов с COVID-19 путем использования подходов, основанных на микроскопии на уровне ультраструктуры с использованием PAP (Папаниколау), IF (иммунофлуоресценция), SEM (сканирующая электронная микроскопия) и TEM (трансмиссионная микроскопия). Электронная микроскопия). Мы сообщили о присутствии синцитиальных клеток одного и множественного происхождения в БАЛ (жидкости бронхоальвеолярного лаважа) пациентов с ОРДС (острым респираторным дистресс-синдромом), индуцированным COVID-19.

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>