Porovnania imunologického prostredia medzi pacientmi s COVID-19, chrípkou a respiračným syncyciálnym vírusom pomocou zhlukovej analýzy

Ak sa chcete dozvedieť viac informácií, kontaktujte prosímdavid.wan@wecistanche.com

a b s t r a c t

Pozadie:  COVID-19 má silnejší infekčnosť a a vyššie riziko pre závažnosť než najviac iné nákazlivé dýchacie cesty choroby. The mechanizmov podkladový toto rozdiel zostať nejasné.

Metódy: my porovnávané a imunologické krajina medzi COVID-19 a dva iné nákazlivý respirátske choroby (vfluenza a dýchacie syncyciálny vírus (RSV)) podľa zhlukovanie analýza z a tri dis-zmierňuje založené na 27 imúnny podpisov' skóre.

Výsledky: my identifivyd tri imúnny podtypy: Imunita-H, Imunita-M, a Imunita-L, ktoré dis-hrali vysoká, stredná, a nízka imúnny podpisov, resp. my nájdené20 percent , 35,5 percenta ,a44,5 percenta ochorenia COVID-19 prípady zahrnuté v Imunita-H, Imunita-M, a Imunita-L, resp; všetky vfluenza prípady boli zahrnuté v Imunita-H; 66,7 percentaa33,3 percentaz RSV prípady patrilo do Imunita-H a Imunita-L,resp. Títo údajov naznačiť že najviac COVID-19 pacientov mať slabší imúnny podpisov než vfluenza a RSV pacientov, ako doložené podľa 22 z a 27 imúnny podpisov majúce nižšie skóre obohatenia v COVID-19 než v vfluenza a/alebo RSV. The Imunita-M COVID-19 pacientov mal a najvyšší výraz úrovne z ACE2 a IL-6 a najnižšie vírusový zaťaženie a boli a najmladší.  In kontrast,  imunity-H COVID-19 pacientov mal a najnižšie výraz úrovne z ACE2 a IL-6 a najvyššie vírusový zaťaženie a boli a najstarší. Väčšina imúnny podpisov mal nižšie obohatenie úrovne v a intenzívne starostlivosť jednotka(JIS) než v nie-JIS pacientov. Gene ontológie analýza ukázal že a vrodený a adaptívny imunitné odpovede boli signifištipľavo znížená regulácia v COVID-19 proti zdravý jednotlivcov.

Závery: Porovnané do vfluenza a RSV, COVID-19 zobrazené signifištipľavo rôzne imunológiekal profiles. Vyvýšený imúnny podpisov sú príslušného s a lepšie prognóza v COVID-19 pacientov.

@ 2021 The Autor(s). Uverejnený podľa Elsevier B.V. na v mene z Výskum sieť z Výpočtové a štrukturálne Biotechnológia. Toto je an otvorený prístup článok pod a CC BY-NC-ND licenciu

Kliknutím sem sa dozviete viac o Cistanche

1. Pozadie

The koronavírus choroba 2019 (COVID-19) spôsobil podľa a ťažké akútne dýchacie syndróm koronavírus 2 (SARS-CoV-2) má boli nahlásené do prekročiť 126 miliónov prípady a vyplynulo v viac než2.7 miliónov úmrtia globálne ako z marca 26, 2021 [1]. COVID-19akcií podobný klinické prezentácií s vfluenza a respiračné syncyciálne vírus (RSV), taký ako kašeľ, horúčka, ťažké pľúca infekcií,a príležitostné dýchacie zlyhanie spôsobujúce úmrtia [2], napriek tomu,COVID-19 má tiež preukázané odlišný klinické vlastnosti,

taký ako gastrointestinálne nepohodlie, nerv zranenia, a hypogeúzia[3,4]. Porovnané do iné nákazlivý dýchacie choroby, taký ako vfluenza a RSV, COVID-19 má silnejší infekčnosť a a vyššie -riziko pre závažnosť,   taký ako dýchacie tieseň a systematický vflstreliva  [3,5].  Viac vážne,  COVID-19  často má a  dlhá inkubácia obdobie že signifištipľavo zvyšuje jeho priepustnosť[3,5,6]. Na rozdiel od veľa iné dýchacie vírusy, SARS-CoV-2 nakaziťcie smieť výsledok v hostiteľ hyperínflambulantný odpoveď, vyznačujúce sa tým a   vysoká úrovni z v obehu vflambulantný cytokíny a interleukín-6 (IL-6) [7]. Niekoľko štúdia mať zobrazené že a veľké množstvo z typu I interferón povýšený vflambulantný cytokíny výroby a vyplynulo v smrteľný zápal pľúc [8,9]. Imúnny dysfunkccie je tiež a charakteristický z COVID-19 [10]; ako zobrazené v ťažký COVID-19 prípady, a Celkom čísla z T a B bunky sú znížený,výsledný od nadprodukované pro-vflambulantný cytokíny [11].Komu odkryť potenciál mechanizmov podkladový a signifiúplne inak klinické vlastnosti z COVID-19,  my porovnávané imunologické krajina medzi COVID-19, vfluenza, a založené na RSV na ich gén výraz profiles. my vykonané a zhluková analýza do identifikovať imúnny podtypy z COVID-19, vfluenza, a RSV založené na a obohatenie úrovne z 27 imúnny podpisov. Identifikovali sme tri imúnny podtypy s vysoká,  stredná,  a nízka imunita podpisov,  resp,  a vypreparované títo podtypy'molekulárne Vlastnosti. my tiež preskúmané korelácie medzi tieto imúnne podpisov a rôzne klinické vlastnosti v COVID- 19  pacientov. Toto štúdium zameraný do poskytnúť Nový postrehy do imunologické krajina z COVID-19.

Obr. 1.  Identifikatión z imúnny podtypy z COVID-19, vfluenza, a RSV. (A) Hierarchický zhlukovanie výnosy tri podtypy: Imunita-H, Imunita-M, a Imunita-L,

založené na a obohatenie skóre z 27 imúnny podpisov. (B) Porovnania z a obohatenie skóre z 27 imúnny podpisov medzi a tri imúnny podtypy. (C)Porovnania z a obohatenie skóre z 27 imúnny podpisov medzi COVID-19, vfluenza, a RSV pacientov. (D) Porovnania z a výraz úrovne z ACE2 a IL-6medzi a tri imúnny podtypy a medzi a tri imúnny podtypy obsahujúce COVID-19 iba. (E) Porovnania z COVID-19 pacientov' vekov medzi a tri imúnne podtypy. (F) Porovnania z vírusový zaťaženie v COVID-19 pacientov medzi a tri imúnny podtypy. (G) Spearman korelácia medzi a výraz úrovne ofACE2a IL-6 a vírusový zaťaženie v COVID-19 pacientov. (H) Pearson korelácia medzi a výraz úrovne z ACE2 a IL-6 v COVID-19 pacientov. * P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001.

2. Metódy

2. 1. Súbory údajov

my zhromaždené osem gén výraz profiling množiny údajov, počítajúc do toho

štyri COVID-19 RNA-nasl množiny údajov [12-15], jeden RSV RNA-nasl množina údajov z a Gene Výraz Omnibus databázy (GEO, https://www. ncbi.nlm.NIH.vlád/geo/), jeden RSV microarray súbor údajov [16], jeden vfluenza microarray súbor údajov od GEO, a jeden microarray súbor údajov pre oba RSV a vfluenza [17] (Tabuľka 1). najprv, my zhromaždené surové údaje z títo množiny údajov, zložený z 1,036 pacientov a 273 zdravý kontrolovia. The  1,036  pacientov zahrnuté 842  COVID-19, 44  vfluenzas,a  150  RSV  pacientov.  The medián Vek z títo pacientov bol53 rokov (interkvartil rozsah: 38–67 rokov). Medzi títo pacientov, 404 (38,96 percenta)boli ženy, 348 (33,61 percenta)boli samcov,  a  284 (27,43 percenta)boli unidentifivyd.  Tam boli  100  COVID-19  prípady v súbor údajov GSE157103, počítajúc do toho 50 intenzívne starostlivosť jednotka (JIS) prípady a  50  nie-JIS prípady.  The štyri  COVID-19  množiny údajov zahrnuté

pacientov od a  USA.  The dva chrípka množiny údajov zahŕňali pacientov od Kanada a a UK, resp, a a dva množiny údajov RSV zahrnuté pacientov od a UK a a USA. The pacientov'tkanív v títo množiny údajov vznikol od a horný dýchacích ciest, periferal krvi mononukleárny bunky, leukocyty, a krvi. Ďalšie, my zatvorené a kvality ovládanie analýza do odhaliť odľahlé hodnoty v každý pomocou súboru údajov WGCNA [7].  Konečne, my zlúčené títo množiny údajov použitím a''zlúčiť"  funkciu v a  R  balík  ''základňu"  a vykonané úprava z dávka účinky a normalizácie z a kombinované údaje použitím a ''normalizovať medzi poliami" funkciu v a R balenieVek ''limma. " Pretože toto štúdium zameraný do porovnať imúnny signatúry medzi  COVID-19,  vfluenza,  a  RSV,  a bakteriálne a ďalšie anonymný vírusy-príslušného vzorky boli vylúčené.

2.2. Zhlukovanie

my vykonané an rozsiahle literatúre Vyhľadávanie pre imúnny signatúry príslušného s dýchacie vírus infekcia a zhromaždené27 imúnny podpisov zahŕňajúce  136 marker génov [18-21]. myfiprvý kvantifivyd a obohatenie úrovne z a 27 imúnny podpisy v každý vzorka podľa a slobodný-vzorka gén-nastaviť obohatenie analýza(ssGSEA) [22]. Na základe na a ssGSEA skóre z a 27 imúnny signatúry, my vykonané hierarchické zhlukovanie z a vzorky v zlúčenie súbor údajov založené na a euklidovský metriky.

2.3. Gene-nastaviť obohatenie analýza

my identifivyd gén ontológie (Ísť) a KEGG cesty upregu-

neskoro a znížená regulácia v COVID-19, vfluenza, RSV, a ich

imúnny podtypy podľa GSEA [23] (R implementáciu) s a mlátiťstarý z upravená P-hodnota< 0.05.

Obr. 2.  Identifikatión z rozdielne vyjadrený génov a gén ontológie (Ísť) medzi COVID-19 pacientov a vfluenza a RSV pacientov. (A) Porovnania z a úrovne expresie z ACE2 a TMPRSS2 medzi vírus-infikovaný pacientov a zdravý ovládacie prvky. (B) IFITM3 relácie signifištipľavo nižšie výraz úrovne v COVID-19 než v vfluenza a RSV pacientov a silný pozitívne výraz korelácie s imúnny-propagovanie podpisov. Ísť podmienky upregulované a znížená regulácia v COVID-19 (C), vfluenza (D), a

RSV (E) pacientov proti zdravý ovládacie prvky. (F) Ísť podmienky vysoko obohatený v COVID-19 proti vfluenza. * P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001.

2.4. Identifikatión z gén modulov obohatený v imúnny podtypy

my použité  WGCNA  [7]  do identifikovať gén modulov signifinenápadne obohatený v imúnny podtypy založené na gén spol-výraz netpráca analýza. Na základe na a výraz korelácie medzi gén modulov' stredisko génov, my identifivyd a Ísť podmienky signifidobre korelovať do špecfic vlastnosti.

2.5. Štatistické analýza

In a porovnanie z rôzne skupiny z údajov, my použité Študent's t-test alebo ANOVA test ak oni boli normálne distribuovaný; inak,my použité a Mann–Whitney U test alebo Kruskal–Wallis test. my použil Pearson korelácia koeffistarodávny (R) do ohodnotiť a výrazová korelácia medzi dva génov a a Spearman korelácia koeffistarodávny  (p)  do posúdiť korelácie medzi iné premenné.  Prispôsobili sme sa P hodnoty v viacnásobné testy použitím a falošný objav sadzba(FDR), ktoré bol vypočítané podľa a Benjamini-Hochberg metóda.my vykonané všetky štatistické analýzy použitím R programovanie (version 4.0.2).

3. Výsledky

3. 1. The imúnny podtypy z COVID- 19, vfluenza, a RSV

Na základe na a  27  imúnny podpisov'  obohatenie skóre,  my hierarchicky zoskupené a  809  vírus-infikovaný pacient na základe vzoriek na a euklidovský vzdialenosť metrický. my získané tri jasný

klastre,   nazvaný   Imunita-H,   Imunita-M,   a   Imunita-L,ktoré zobrazené a najvyššie, stredná, a najnižšie imúnny podpis úrovne, resp (Obr. 1A). In skutočnosť, medzi a 27 imunitné podpisy, 21 zobrazené signifištipľavo vyššie obohatenie skóre v Imunite-H než v   Imunita-M a   Imunita-L  (jeden-spôsobom ANOVA test, P< 0.05) (Obr. 1B). my nájdené20 percent , 35,5 percenta ,a44,5 percentaz  COVID-19  prípady zahrnuté v  Imunita-H,  Imunita-M,  a Imunita-L,   resp;   všetky vfluenza prípady boli zahrnuté v   Imunita-H; 66,7 percentaa33,3 percentaz   RSV   prípady patrilo Imunita-H a Imunita-L, resp. Títo výsledky indikat že najviac COVID-19 pacientov mať slabší imúnny podpisy než a pacientov infikovaný s iné vírusy. Toto bol doložené týmaže 22 z a 27 imúnny podpisov zobrazené nižšie obohatiťment skóre v COVID-19 než v vfluenza a/alebo RSV pacientov(Obr. 1C).

angiotenzín-konvertovanie enzým 2 (ACE2) je a hostiteľ bunka receptor z SARS-CoV a SARS-CoV-2 [3]. my nájdené že ACE2 expression úrovne boli a najvyššie a najnižšie v  Imunita-M a Imunita-H,  resp  (dva-chvostový  Študent's t-test,  P< 0.05) (Obr. 1D). IL-6 má Bol uvedené ako an nepriaznivé prognostika ochorenia COVID-19. Pozoruhodne, a výraz úrovne z IL-6 boli a najvyššie a najnižšie v   Imunita-M a    Imunita-H,   resp(P< 0.05) (Obr.  1D). Kedy a prípady z vfluenza a RSV boli vylúčené, a výraz úrovne z ACE2 a IL-6 boli stále a vysoká-odhad a najnižšie v  Imunita-M a  Imunita-H,  resp(P< 0.05) (Obr.  1D).  to uvedené že a  COVID-19  prípady v Imunite-M a  Imunita-H smieť mať rôzne prognózami.Naozaj, a COVID-19 pacientov boli a najmladší a najstarší v Imunite-M a Imunita-H, resp (Kruskal–Wallis test, P = 0.003) (Obr. 1E). Navyše, a COVID-19 pacientov mal a nízkaodhad a najvyššie vírusový zaťaženie v  Imunita-M a  Imunita-H,resp (P = 0.004) (Obr.  1F). The výraz  úrovne z ACE2a IL-6 boli naopak koreloval s vírusový zaťaženie v COVID-19pacientov (Spearman korelácia, p = — 0.29, P< 0.001,p = — 0.12, P < 0.015,="">resp) (Obr. 1G). Medzitým, my pozorované a silný výraz   korelácia   medzi  ACE2   a   IL-6   v   COVID-19pacientov (Pearson korelácia R = 0.65, P< 0.001) (Obr. 1H).

Celkovo, títo výsledky naznačiť že a hostiteľ imúnny odpoveď na SARS-CoV-2  infekcia je pravdepodobné do byť viac ťažko dysregulovaný než a odpoveď do a iné vírusy' infekcia.

Obr. 3.  Gene modulov obohatený v imúnny podtypy a choroby. 12 gén modulov (uvedené v tyrkysová, zelená, Fialová, opálenie, purpurová, žltá, Modrá, hnedá, čierna, Ružová,zelená-žltá, a červená farby) signifištipľavo diferencované títo pacientov podľa imúnny podtyp (A) a choroba (B) identifivyd podľa WGCNA. The reprezentatívny gén ontológie (Ísť)pre gén modulov,  korelácia koefficientov,  a P hodnoty  (v zátvorka)  sú zobrazené. TheŠedá modul obsahuje nepriradený génov a má č  Ísť príslušného s to.  (Na výklad z a referencie do farba v toto figure legenda, a čitateľ je uvedené do a web verzia z toto článok.) (Pre výklad z a referencie do farba v totofigure legenda, a čitateľ je uvedené do a web verzia z toto článok.)

3.2. Rozdielne vyjadrený génov a cesty medzi COVID- 19pacientov a vfluenza a RSV pacientov

ACE2 a TMPRSS2 sú dva rozhodujúce molekuly pre SARS-CoV-2invázia hostiteľ bunky [24].  my nájdené že ACE2  výraz úrovne boli signifištipľavo vyššie v  COVID-19  pacientov než v zdravýovládacie prvky, vfluenza, a RSV pacientov (P< 0.05) (Obr. 2A). TMPRSS2výraz úrovne boli signifištipľavo nižšie v  COVID-19  pacientov než v zdravý ovládacie prvky,  zatiaľ čo to bol signifištipľavo vyššie v COVID-19 pacientov než v vfluenza a RSV pacientov (P< 0.05) (Obr.  2A).  Ďalej,  my identifivyd  41  génov zobrazujúci signifištipľavo rôzne výraz úrovne medzi COVID-19 pacientov a zdravý ovládacie prvky (FDR< 0.1,zložiť zmeniť väčší než 2). Medzi nimi, 12 génov kódovanie transkripčné faktory (TF) boli upregulovaný v COVID-19 pacientov. The 12 TF zahrnuté five vírusový replikacie a bunkový odpoveď inhibítory (AK SI TO3, DDX58, MX1, OAS1, a TRIM22), jeden chemokín (CXCL10), dva interferón-gama signál-ing mediátorov (XAF1 a GBP1), jeden makrofág aktivácia modulator  (EPSTI1),  dva imúnny odpoveď modulátory  (STAT1  a EIF2AK2),   a jeden interferón's antivírusové činnosť modulátor(IFITM3). In vfluenza a RSV pacientov, 14 a 40 TF génov boli upregulované príbuzný do ich zdravý ovládacie prvky, resp. IFITM3bol a iba TF gén bežne upregulované v COVID-19, vfluen-za,  a  RSV  pacientov.  Avšak,  IFITM3  mal signifištipľavo nižší výraz úrovne v COVID-19 než v vfluenza a RSV pacientov a ukázal silný pozitívne výraz korelácie s imunitné podpisy (Obr. 2B). Opäť, títo výsledky naznačiť a rozdiely v hostiteľ imúnny odpoveď v COVID-19 proti vfluenza a RSV pacientov.

GSEA identifivyd 81 Ísť podmienky obohatený v COVID-19 pacientov,ktoré boli hlavne zapojené v a regulácia z metabolizmus,extracelulárny matice,  Mýto-Páči sa mi to receptory  (TLR),  Hroch signalizácia,a imúnny odpoveď. In kontrast, dva Ísť podmienky zapojené v reg ubikvitín  a  vrodený  imunita  boli  znížená regulácia  v

COVID-19 pacientov (Obr. 2C). In doplnenie, GSEA identifivyd 272 Podmienky GO obohatený v vfluenza pacientov, najviac z ktoré boli zapojené v a regulácia z vflambulantný a imúnny odozvy (Obr. 2D). 49 Ísť podmienky boli obohatený v RSV pacientov, najviac z ktoré boli spojené s imúnny regulácia  (Obr.  2E).  Prekvapivo,  žiadny z títo Ísť podmienky boli bežne upregulované alebo znížená regulácia medzi a tri skupiny z vírus-infikovaný pacientov,  označujúci jedinečný molekulárne zmeny v každý skupina z vírus-infikovaných pacientov.

my tiež vedený a porovnanie z gén výraz profimenej medzi a COVID-19 pacientov a vfluenza a RSV pacientov.my nájdené  126  Ísť podmienky vysoko obohatený v  COVID-19,  najviac Z ktorých boli zapojené v a regulácia z metabolizmus, chemokíny,a cytokíny. In doplnenie, 32 Ísť podmienky boli znížená regulácia v COVID-19, ktoré boli hlavne príslušného s genomický regulácia stability (Obr. 2F a Doplnkové Obr. S1A). Okrem toho, my com-orezaný gén výraz profiles medzi Imunita-H, Imunita- M, a Imunita-L. my nájdené 107 Ísť podmienky signifištipľavo upreguneskoré v Imunita-H proti Imunita-L, a 136 Ísť podmienky signifžiarlivo upregulované v     Imunita-M proti     Imunita-H (Doplnkové Obr. S1B, C, D). Ako očakávané, títo Ísť podmienky boli hlavne zapojené v a regulácia z a imúnny systém. Collecaktívne,  títo výsledky naznačiť že a hostiteľ imúnny odpoveď na SARS-CoV-2 je signifištipľavo rôzne od že z a iné vírusy a že SARS-CoV-2 infekcia smieť ovplyvniť a hostiteľa metabolické proces a genomický stabilitu.

Obr. 4. združenia medzi imúnny podpisov a klinické Vlastnosti v COVID-19 pacientov. (A) Porovnania z a obohatenie úrovne z 27 imúnny podpisov medzi JIS a nie-JIS prípady. Dva-chvostový Študent's t-test P hodnoty sú uvedené. (B) Tepelná mapa zobrazujúci Spearman korelácie medzi a obohatenie úrovne z 27 imúnny podpisy a klinické parametre v COVID-19. * P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001.The výsledky v (A, B) boli získané podľa analyzovanie a súbor údajov GSE157103.

3.3. Gene modulov obohatený v imúnny podtypy a choroby

my použité  WGCNA [7]  do identifikovať podobný spol-výraz génové moduly že diferencované pacientov podľa podtyp  (Imunita-H,Imunita-M,  a  Imunita-L)  alebo choroba  (COVID-19,  vfluenza,a RSV). my identifivyd 12 gén modulov zvýraznené v rôzne farby: tyrkysová, zelená, Fialová, opálenie, purpurová, žltá, Modrá, hnedá,čierna,  Ružová,  zelená-žltá,  a červená  (Obr.  3A).  Ako očakávané,  imunita odpoveď, a reprezentatívny Ísť termín pre a žltá modul,bol vysoko obohatený v  Imunita-H proti  Imunita-M a Imunita-L  (r  =  0.26,  P  =  4.0  x  10 — 14 ). The  vírusový  prepisbol tiež vysoko obohatený v Imunita-H (r = 0.77, P = 3.0  x 10 — 160 ), zatiaľ čo to bol ochudobnený v Imunita-M (r = —0.28, P = 2 .0 x 10 — 16 ) a Imunita-L (r = —0.47, P = 2.0 x 10 —46 ). to je rea-

rozumné pretože vysoká úrovne z vírusový replikácie smieť spôsobiť a stronger hostiteľ imúnny odpoveď. The extracelulárny matice bol  vysoko obohatené v Imunita-M (r = 0.47, P = 2.0  x 10 —46 ), zatiaľ čo to bola znížená regulácia v Imunita-H (r = —0.52, P =  1.0  x 10 —57 ). Obrana  odpoveď do vírus bol tiež  upregulované  v  Imunita-M (r  =  0.12,  P  =  5.0   x  10 —4 ),  zatiaľ čo  to  bol  znížená regulácia  v Imunite-L (r = —0.15, P = 1.0 x 10 —5 ) a ukázal č signifinemôže korelácia s Imunita-H (r = 0.045, P = 0.2). to uvedené že imunita-M a  Imunita-L mal a najsilnejší a najslabšia obrana odpoveď do vírus infekcia medzi a tri podtypy.The epitelové bunka šírenie bol vysoko obohatený v Imunita- L a Imunita-M, zatiaľ čo to bol znížená regulácia v Imunita-H.

Podobne, WGCNA identifivyd 12 gén modulov že signifiťažko diferencované títo pacientov podľa choroba (COVID-19, vfluenza, a RSV) (Obr. 3B). Pozoruhodne, desať gén modulov zobrazené vyššie obohatiťment v COVID-19 príbuzný do vfluenza a RSV. Zaujímavé, imunita odpoveď bol vysoko obohatený v COVID-19 proti chrípka a RSV (r = 0.46, P = 8.0 x 10 —44 ). The obrana odpoveď na vírus bol tiež obohatený v COVID-19 porovnávané do vfluenza a RSV (r = 0.1, P = 0.004). to navrhuje že COVID-19 pacientov mať silnejší imúnny odpoveď do vírus infekcia než vfluenza a RSV pacientov, ktoré smieť byť popísané ako an vflambulantný odpovedať na antigénne podnet. In doplnenie, dva gén modulov pre ktoré repzastupujúci Ísť podmienky boli jadro a chromozóm, resp,boli signifištipľavo upregulované v COVID-19. In kontrast, a vírusová transkripcia bol signifištipľavo znížená regulácia v COVID-19 oproti vfluenza a RSV (r = —0.72, P = 6.0 x 10 — 127 ).

3.4. združenia medzi imúnny podpisov a klinické Vlastnosti v

COVID- 19 pacientov

my ďalej analyzované združenia medzi a 27 imúnny sigpovahy a klinické Vlastnosti v COVID-19 pacientov v GSE157103.The klinické Vlastnosti zahrnuté  JIS,  a  Akútna  Fyziológia a chronická Zdravie Hodnotenie (APACHE II), a Sekvenčné Organ Neúspechurčite Hodnotenie (POHOVKA), Charlson skóre, C-Reaktívny Proteín (CRP), D-dimér, feritín, fibrinogén, NEMOCNICA zadarmo dni (45 dni sledovať-hore), laktát, prokalcitonín, a ventilátor-zadarmo dni. Obaja APACHE II a POHOVKA skóre opatrenie a závažnosť z JIS pacientov [25]. Charlson skóre predpovedá a desať-rok úmrtnosť pre a pacient s rozsah z komorbidný podmienky [26]. The CRP, D-dimér, feritín, fibrinogén, laktát, a prokalcitonín sú laboratórium merania, ktorých vysoká úrovne boli koreloval s a závažnosť z COVID-19 [27]. Pozoruhodne, my nájdené že 20 imúnny podpisov mal signifištipľavo nižšie obohatenie úrovne  (ssGSEA skóre)  v  JIS  než v non-JIS pacientov (P< 0.05) (Obr. 4A). Iba dva imúnny podpisov(typu II IFN odpoveď a vflambulantný cytokíny) mal signifio dosť vyššie ssGSEA skóre v JIS než v nie-JIS pacientov. Navyše,najviac z títo imúnny podpisov' ssGSEA skóre boli negatívne koreluje s a úrovne z CRP, D-dimér, feritín, fibrinogén, laktát, a prokalcitonín (Obr. 4B). In kontrast, a väčšina z tieto imúnne podpisov' ssGSEA skóre boli pozitívne koreloval s hospital-freedni a ventilátor-zadarmo dni.  Kolektívne,  tieto výsledky navrhnúť že zvýšené imúnny podpisov sú pravdepodobné do byť spojený s a lepšie prognóza v COVID-19 pacientov.

4. Diskusia a závery

Respiračné trakte infekcia je zodpovedný pre nenáležité choroba záťaž[28]. The vrodený a adaptívny imúnny odozvy do respiračný vírus infekcia sú kritický pre udržiavanie a zdravý dýchacie systém a predchádzanie pľúcne choroba [29]. Hoci COVID-19 akcií istý primárny príznaky s vfluenza a RSV [30,31],jeho priepustnosť a ničivosť ďaleko prekročiť vfluenza a RSV [1]. The jedinečný hostiteľ imúnny odpoveď v COVID-19 pacienti mohli veľmi prispieť do toto choroba's vysoká priepustnosť a ničivosť  [32].  Pre príklad,  SARS-CoV-2  infekcia možno nie vždy zamestnať interferón výroby ale meškanie alebo potlačiť interferón II alebo III výroby v pľúca tkanív [33].

Na infekcia, a vfluenza vírus je uznaný podľa hostiteľ cez bunky patogén-príslušného molekulárne vzory  (PAMP)  [34].PAMP sú uznaný podľa TLR, RIG-I, a NLRP3 do generovať pro-vflambulantný cytokíny a typu I interferón výroby, ktorý má silný antivírusové činnosť podľa obmedzujúce vírus replikácie v hostiteľské bunky. Typ I interferóny môcť vyvolať STAT aktivácia a prepis z a interferón-stimulované gén do vfluence vrodený a adaptívne imúnny odozvy.  Ďalej,  hostiteľ imúnny bunky sa rekrutujú alveolárnych makrofágy do Aktivovať apoptotické vflvírus uenza-infikovaný bunky,  zatiaľ čo krvi-odvodené makrofágy infikovaný vfluenza vírusy produkovať veľký sumy z    pro-vflambulantný cytokíny [34]. RSV infekcia vyvoláva a silný vrodená imunita odpoveď, najmä dýchacie trakte neutrofil odpoveď[35]. The vrchol z neutrofil odpoveď často súhlasí s maxi-mama klinické závažnosť a vírusový naložiť. Avšak, pretože RSV infekcia môcť znížiťaprirodzené zabijak  (NK)  bunka počítať do regulovať vflambulantný odpoveď, a nižšie NK bunka počítať je koreloval s viac vážne infekcia [36].  Na akútna infekcia,  a adaptívna imunita odpoveď medzi RSV pacientov je aktivovaný cez náborové CD8plusT bunky do jasný vírusy. Medzitým, B bunky hrať an dôležitá úloha v a výroby z ochranný protilátky. RSV infekcia tiež spúšťa interferón II výroby, ktoré hrá a silný ochrannú úlohu proti vírus infekcia [37].  náš výsledky preukázané že porovnával do COVID-19, vfluenza a RSV pacientov vyvolal a stronger vrodený imúnny odpoveď, e.g., viac interferóny I výroby,makrofágy, NK bunky, a dendritický bunky. Ďalej, vfluenzaa  RSV  pacientov vyvolal a  silnejší adaptívny imúnny opísaná odpoveď podľa viac B a T bunka výroby.

Porovnané do vfluenza a RSV, COVID-19 je pravdepodobné do zobrazenie nižšie imúnny podpisov a vyššie  IFN  II  výroby,  viesť k chudobný prognóza a horšie výsledky. The vrodený a adaptívna imunita odozvy sú signifištipľavo nižšie v  COVID-19  než v iné vírusy-infikovaný pacientov,    zatiaľ čo chemoatraktívny proteín-1 (IL-6) je upregulované v COVID-19 pacientov. Medzitým,my nájdené že pro-vflambulantný cytokíny boli pozoruhodne vyššie v COVID-19 než v vfluenza a RSV pacientov. In kontrast,anti-vflambulantný cytokíny boli signifištipľavo nižšie v COVID-19pacientov, ktoré smieť popísať a cytokíny búrka medzi COVID- 19 pacientov. Zaujímavé, COVID-19 pacientov zobrazené a  vyšší výraz z cytolytický perforín než a pacientov infikovaný s iné vírusy. Avšak, odkedy perforín's dôležité úlohu lži v cytotoxický činnosť proti patogény, abnormálne výroby z toho proteín mohol byť zodpovedný pre odpor do a cytotoxická aktivita z NK  a  CD8plusT  bunky.  to má Bol zobrazené že cieľový patogén bunky mohol zamestnať rôzne uniknúť mechanizmov proti perforínu činnosť [38].

The zhlukovanie analýza ukázal že    Imunita-M a Imunita-L ukrýval80 percentz COVID-19 pacientov, navrhovanie že väčšina COVID-19 pacientov mať an nedostačujúca imúnny odpoveď na vírus infekcia. Ďalej, my nájdené že molekulárne a klinické príznaky boli signifištipľavo rôzne medzi COVID-19 pacientov v Imunite-M a Imunita-H. Pre príklad, Imunita-M pacienti mali signifištipľavo vyššie výraz úrovne z ACE2 a IL-6 kým nižšie vírusový zaťaženie než Imunita-H pacientov. Imunita-M pacienti boli mladší než Imunita-H pacientov. The nižšie vírusový zaťaženie v Imunite-M než v Imunita-H pacientov mohol vysvetliť prečo bývalý mal a slabší imúnny odpoveď než a posledne menované. In doplnenie,my nájdené že a výraz úrovne z ACE2 a IL-6 mal a negatívna korelácia s vírusový zaťaženie v  COVID-19  pacientov. The negatívnezdruženia medzi ACE2 a vírusový zaťaženie mohol byť pripísané k tomu ACE2 môcť znížiť vírusový zaťaženie [39].

Zaujímavé, mladší COVID-19 pacientov mať a nižšie imunitná odpoveď a menej vírusový zaťaženie v Imunita-M než starší pacientov v Imunita-H. A potenciál vysvetlenie mohol byť že a imúnnysystém je často nefunkčné a heterogénne v starší ľudí[40]. Cez starnutie, a imúnny systém často zmeny v dva spôsoby[40]. Jeden je imunosenescencia; že je, nefunkčné bunky stať sa epigeneticky zamknuté do a  pro-vflambulantný štát,  vylučujúcich cytokíny a chemokíny. The iné jeden je vflam-starnutie vznikajúceod a nadmerne aktívny a neúčinné upozorniť systém [40]. In doplnenie,kedy starší ľudia alveolárnych TLR odhaliť a patogén, oni reagovať výrobou typu I interferóny do prilákať imúnny bunky do a stránky infekcie.  Ďalej,  hoci a číslo z makrofágov sa zvyšuje s Vek, ich plasticity do konvertovať medzipro-aanti-vflambulantný štátov je znížený  [33].  Preto,  a vyššia imunita podpisov v Imunita-H sú pravdepodobné do byť príslušného s nefunkčným imúnny odozvy v starší COVID-19 pacientov, viesť-ing do horšie klinické výsledky, ako pozorované v a predchádzajúce výsledky.Okrem toho, my nájdené že IFITM3, a gén hranie a kritický úlohu v promoting a imúnny systém's obrana proti vírusy, bolvýrazne znížená regulácia v  COVID-19  proti vfluenza a  RSV pacientov.  Opäť,  to navrhuje an nedostačujúca imúnny odpoveď v COVID-19 proti vfluenza a RSV pacientov, hoci a úrovne pro-vflambulantný cytokíny sú pozoruhodne vyššie v COVID- 19 než v vfluenza a RSV pacientov.