又一項(xiàng)研究證實(shí)，香煙煙霧會(huì)在嚙齒動(dòng)物和人肺中引起新冠病毒受體ACE2水平增加，進(jìn)而加重吸煙者患重癥新冠肺炎的風(fēng)險(xiǎn)。

美國(guó)冷泉港實(shí)驗(yàn)室的研究人員通過單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，ACE2（血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2）在呼吸道分泌細(xì)胞中表達(dá)，而長(zhǎng)期暴露于煙霧中會(huì)促進(jìn)該細(xì)胞群的擴(kuò)張，導(dǎo)致ACE2表達(dá)的增加。與非吸煙者相比，吸煙者的肺上皮細(xì)胞樣本顯示出的ACE2水平要多出約30％-55％。相反，戒煙會(huì)減少這些分泌細(xì)胞并降低ACE2水平。

該研究成果于當(dāng)?shù)貢r(shí)間5月16日發(fā)表在國(guó)際發(fā)育生物學(xué)雜志《發(fā)育細(xì)胞》（Developmental cell）上，題為“Cigarette smoke exposure and inflammatory signaling increase the expression of the SARS-CoV-2 receptor ACE2 in the respiratory tract”。

該研究的團(tuán)隊(duì)來自多個(gè)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重磅機(jī)構(gòu)，包括非盈利私人科學(xué)研究與教育中心冷泉港實(shí)驗(yàn)室、紐約州立大學(xué)石溪分校、約翰斯·霍普金斯大學(xué)、霍夫斯特拉大學(xué)以及谷歌公司等，通訊作者為冷泉港實(shí)驗(yàn)室癌癥中心研究員、麻省理工學(xué)院博士Jason M. Sheltzer。

在這項(xiàng)研究之前，南卡羅來納大學(xué)貝勒醫(yī)學(xué)院的團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《美國(guó)呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)雜志》上的報(bào)告也發(fā)現(xiàn)，在有吸煙史的人群中，附著在呼吸道外表面的ACE2水平增加了25%。

最新的研究發(fā)現(xiàn)，ACE2的表達(dá)對(duì)炎癥信號(hào)有反應(yīng)，并會(huì)通過病毒感染或干擾素（一類糖蛋白，具有抗病毒、抑制細(xì)胞增殖、調(diào)節(jié)免疫及抗腫瘤作用）治療而增加。干擾素分泌會(huì)增加相鄰細(xì)胞內(nèi)ACE2的表達(dá)，從而使這些細(xì)胞更易于感染新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）并加速其傳播。

吸煙者肺部ACE2水平比不吸煙者高出30％-55％

不吸煙者（左）與吸煙者（右）情況對(duì)比，吸煙者有更高水平的ACE2表達(dá)

此前已有一些研究證明，吸煙與新冠肺炎（COVID-19）的不良后果密切相關(guān)。

為了調(diào)查吸煙是否會(huì)影響ACE2水平，研究人員首先評(píng)估了小鼠肺中的基因表達(dá)。研究團(tuán)隊(duì)分析了一組持續(xù)5個(gè)月、每天暴露在稀釋香煙煙霧中2、3或4小時(shí)的小鼠，令人驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)根據(jù)煙霧暴露時(shí)間的不同，小鼠肺部的ACE2表達(dá)呈劑量依賴性增加（即煙霧暴露時(shí)間越長(zhǎng)，ACE2表達(dá)水平越高）。

暴露在不同劑量稀釋香煙煙霧中的小鼠體內(nèi)ACE2水平比較

與對(duì)照組的小鼠相比，暴露于最高劑量的香煙煙霧的小鼠肺中表達(dá)的ACE2含量高出約80％。

為了確定這種關(guān)聯(lián)是否也存在于人類中，研究人員對(duì)吸煙者和從不吸煙者的組織采樣進(jìn)行了對(duì)比分析。通過纖維支氣管鏡從氣管、大氣道和小氣道取樣的肺上皮分泌細(xì)胞表明，在這三種組織細(xì)胞中，與非吸煙者相比，吸煙者的樣本顯示出的ACE2水平要多出約30％-55％。

在針對(duì)這些組織位置的數(shù)據(jù)的組合分析中，研究人員發(fā)現(xiàn)，ACE2屬于在煙霧暴露環(huán)境下失調(diào)最嚴(yán)重的前2％基因中。

接下來，研究人員試圖確定人類ACE2表達(dá)是否與香煙煙霧也顯示出劑量依賴性關(guān)系。

團(tuán)隊(duì)從兩個(gè)人類數(shù)據(jù)集中收集了數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：一是一組接受胸外科手術(shù)的吸煙者的肺部樣本組織；二是癌癥和腫瘤基因圖譜（TCGA）計(jì)劃患者中病理上正常的肺組織。

從上述兩組數(shù)據(jù)的分析結(jié)果來看，吸煙量最大的患者的肺樣本也表達(dá)了最高水平的ACE2。研究人員用“年包（Pack-years）”為單位計(jì)算患者的吸煙量，其數(shù)值為吸煙者每天吸煙的數(shù)量（包）乘以吸煙的年數(shù)（例如1年包相當(dāng)于吸煙1年，每天吸1包煙，即20支香煙）。

在研究樣本中，吸煙量超過80年包的患者相對(duì)于吸煙量少于20年包的患者表現(xiàn)出的ACE2表達(dá)增加了約100％。

不同吸煙量的人體內(nèi)ACE2表達(dá)水平比較

研究人員還調(diào)查了其他人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征是否可以解釋吸煙者肺中ACE2表達(dá)的增加。多元線性回歸分析證實(shí)，即使控制了患者的年齡、性別、種族和身體質(zhì)量指數(shù)，吸煙史也是ACE2表達(dá)的重要預(yù)測(cè)指標(biāo)。

最后，研究人員發(fā)現(xiàn)，吸煙對(duì)ACE2表達(dá)的這種影響是可逆的。在包含吸煙者和戒嚴(yán)至少12個(gè)月的既往吸煙者的研究隊(duì)列中，戒煙與ACE2表達(dá)降低約40％相關(guān)。同時(shí)，ACE2是受戒煙影響最大的基因中排名前5％的基因之一。

通常情況下，包括絲氨酸蛋白酶TMPRSS2、組織蛋白酶B/L等宿主蛋白酶可促進(jìn)冠狀病毒感染，這些宿主蛋白酶可裂解并激活病毒刺突（S）蛋白。值得注意的是，研究人員觀察到在暴露于香煙煙霧的小鼠和人類中，組織蛋白酶B的表達(dá)持續(xù)升高，但TMPRSS2或組織蛋白酶L的表達(dá)卻未升高。

在對(duì)氣管、大氣道和小氣道的薈萃組織分析中，組織蛋白酶B是受煙霧影響最大的基因中排名前11％的基因之一

因此，吸煙不僅會(huì)增加嚙齒動(dòng)物和人類呼吸組織中新冠病毒受體ACE2的表達(dá)，還會(huì)增加一種能夠用于激活病毒的蛋白酶表達(dá)，同時(shí)戒煙使這一過程可逆。

吸煙引起肺分泌細(xì)胞增加，導(dǎo)致ACE2水平升高

據(jù)此前研究，長(zhǎng)期接觸香煙煙霧會(huì)誘導(dǎo)肺部分泌性杯狀細(xì)胞的增加，從而產(chǎn)生更多粘液，保護(hù)呼吸道免受吸入性刺激。因此，吸煙者肺中ACE2的表達(dá)增加可能是吸煙引起的分泌細(xì)胞增生的副產(chǎn)物。

為了證實(shí)該假設(shè)，研究人員分析了從當(dāng)前吸煙者和從未吸煙者的氣管中收集的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄物組的數(shù)據(jù)集，并鑒定了表達(dá)與ACE2相關(guān)的基因的轉(zhuǎn)錄本。

在所有細(xì)胞中，ACE2水平與幾種黏蛋白基因（包括MUC1、MUC4、MUC15和MUC16）以及與上皮屏障相關(guān)的其他基因呈現(xiàn)強(qiáng)相關(guān)關(guān)系。基因本體分析表明，與ACE2相關(guān)的轉(zhuǎn)錄本富含涉及分泌、糖基化和對(duì)有毒物質(zhì)的反應(yīng)的基因，這與氣道上皮細(xì)胞粘液生產(chǎn)和異物屏障的作用相一致。

多項(xiàng)分析表明，吸煙者呼吸道中分泌細(xì)胞區(qū)存在顯著擴(kuò)展。研究人員發(fā)現(xiàn)，一部分肺部分泌細(xì)胞表達(dá)新冠病毒受體ACE2，而香煙煙霧則促進(jìn)了該細(xì)胞群的擴(kuò)展。這也是吸煙者肺部ACE2水平顯著升高的原因。

研究人員還調(diào)查了ACE2的表達(dá)是否受到其他肺部疾病和/或致癌物暴露的影響。實(shí)際上，慢性阻塞性肺疾?。–OPD）和特發(fā)性肺纖維化（IPF）的患者體內(nèi)ACE2表達(dá)常常增加。值得注意的是，COPD和IPF都與患者的香煙接觸史密切相關(guān)，特別是COPD已被確定為嚴(yán)重COVID-19的危險(xiǎn)因素。

但是，研究人員排除了ACE2表達(dá)受其他肺部疾病或致癌物的影響的情況。大量的來自哮喘患者或患有肺結(jié)節(jié)病患者的肺樣本中ACE2表達(dá)沒有顯著差異；囊性纖維化小鼠模型的肺組織以及暴露于多種致癌物的小鼠中，ACE2的表達(dá)也未改變。

綜上所述，肺中ACE2表達(dá)的增加與患者吸煙史密切相關(guān)。

炎癥反應(yīng)與干擾素治療也會(huì)導(dǎo)致ACE2表達(dá)增加

此前的研究認(rèn)為，免疫反應(yīng)失調(diào)是影響COVID-19死亡率的關(guān)鍵因素，炎癥細(xì)胞因子水平升高的患者更有可能患重癥新冠肺炎。研究發(fā)現(xiàn)，以循環(huán)炎癥細(xì)胞因子水平高為特征的“細(xì)胞因子風(fēng)暴”與COVID-19相關(guān)的死亡關(guān)系密切。但迄今為止，科學(xué)家對(duì)于宿主因子調(diào)控如何影響病毒感染程度的免疫病理學(xué)知之甚少。

香煙煙霧也是一種炎癥因子，吸煙者血液中與炎癥相關(guān)的血清學(xué)標(biāo)志物水平通常有所升高。為了研究炎癥與宿主因子表達(dá)之間的潛在聯(lián)系，研究人員分析了已發(fā)布的呼吸道上皮細(xì)胞數(shù)據(jù)集受到不同病毒攻擊的ACE2水平。

研究人員觀察到，兩種RNA病毒：流感病毒和呼吸道合胞病毒會(huì)使患者氣道細(xì)胞中ACE2的表達(dá)增加；此外SARS和MERS病毒的感染也會(huì)導(dǎo)致ACE2水平升高。

這些結(jié)果表明，炎癥信號(hào)（如吸煙或病毒感染觸發(fā)的信號(hào)）能夠增加呼吸道上皮細(xì)胞中ACE2的表達(dá)。

體外研究還表明，暴露于干擾素會(huì)導(dǎo)致ACE2表達(dá)的顯著增加。

IFN-a、IFN-b和IFN-g的治療會(huì)增加氣管細(xì)胞中ACE2的表達(dá)，而IFN-a與IFN-b的治療方案則會(huì)影響小氣道細(xì)胞中的ACE2水平。這些結(jié)果表明，ACE2為干擾素調(diào)節(jié)基因，同時(shí)炎癥刺激可能是加速SARS-CoV-2感染的潛在機(jī)制。

此外，研究人員推測(cè)，ACE2的干擾素依賴性增加可能會(huì)導(dǎo)致SARS-CoV-2感染的“正反饋閉環(huán)”。也就是說，被感染后的治療過程中，干擾素分泌可能會(huì)增加相鄰細(xì)胞內(nèi)ACE2的表達(dá)，從而使這些細(xì)胞更易于感染SARS-CoV-2并加速病毒傳播。

因此，減弱免疫應(yīng)答的臨床干預(yù)措施可以部分地打破這種“閉環(huán)”，或能使患者受益。