为什么SARS-CoV-2在上呼吸道复制得更好

伯尔尼大学传染病研究所(IFIK)和联邦病毒学和免疫学研究所(IVI)的一组研究人员评估了呼吸道病毒生长和细胞防御机制的激活。他们已经证明，上呼吸道和下呼吸道存在的自然温度差异对SARS-CoV-2的复制以及随后在人类细胞中的先天免疫激活有着深远的影响。这一发现有助于开发抗病毒药物和预防措施。

“SARS-CoV-2和SARS-CoV在基因上高度相似，产生同源的病毒蛋白库，并使用相同的受体进行感染人类细胞。然而，尽管有这些相似之处，这两种病毒之间也有重要的差异，”伯尔尼大学传染病研究所(IFIK)的Ronald Dijkman说。例如,冠感染以严重疾病和下呼吸道炎症为特征，感染者只有在症状出现后才具有传染性，使其更容易识别和中断感染链。

相比之下，SARS-CoV-2优先在上呼吸道(鼻腔、咽、气管)复制，并能在疾病症状出现之前有效地从一个人传染给另一个人。此外，SARS-CoV-2感染的结果因人而异，可表现为无症状、轻微或严重疾病。老年人以及具有某种潜在能力的人医疗条件(心脏病、糖尿病、癌症)发展成严重疾病的风险更大，通常与下呼吸道组织感染、高水平炎症和肺衰竭有关。

温度是关键

为了更好地理解为什么感染SARS-CoV和SARS-CoV-2会导致如此不同的临床结果，伯尔尼大学的研究人员使用了专门的人类气道细胞培养，研究了呼吸道温度对SARS-CoV和SARS-CoV-2复制的影响。的细胞来源于人体样本，模拟呼吸道细胞的复杂性。它们生长在特殊的容器中，从底部吸取营养，从顶部暴露在空气中，就像人类气管中的细胞一样。培养物也会产生粘液并产生快速跳动的纤毛。Dijkman解释说:“因为这些细胞的组织与人类组织中的细胞非常相似，它们是一个相关的系统，可以用于实验室研究呼吸道病毒。”

目前，研究人员首次利用现有模型研究了呼吸温度对SARS-CoV和SARS-CoV-2复制的影响。他们发现温度起着重要作用，因为SARS-CoV-2倾向于在上呼吸道的温度(33°C)下复制。较低的孵育温度使病毒复制速度更快，复制程度也比在37℃下模拟肺下部环境时更高。与SARS-CoV-2不同，SARS-CoV的复制不受不同孵化温度的影响。这些实验在国际医学研究所高度安全的实验室(Mittelhäusern)和伯尔尼大学传染病研究所生物安全实验室(IFIK)进行，该实验室位于瑞士转化医学和创业研究所sitem-insel的大楼内。

温度也会影响上皮细胞的反应

该团队还分析了哪些基因在感染SARS-CoV和SARS-CoV-2后被打开和关闭，以了解来自人类呼吸道的细胞如何对感染做出反应，哪些先天免疫程序被激活。先天免疫系统是我们身体抵御病原体入侵的“第一道防线”，它不仅对遏制入侵者至关重要，而且对教会免疫系统的其他分支如何做出适当反应也至关重要。

在模拟上呼吸道的条件(33°C)时，研究小组发现，SARS-CoV-2感染并不像模拟上呼吸道条件时那样强烈地刺激这些细胞的先天免疫反应下呼吸道(37°C)。Dijkman说:“由于先天免疫反应的强度可以直接影响病毒复制的程度，这可能有助于解释为什么SARS-CoV-2在低温下更有效地复制。”虽然建立一种强大的先天免疫反应来对抗病毒通常是有益的，但值得注意的是，在某些情况下先天免疫反应可能会过度激活。这反过来又可能对感染者有害，因为高水平的炎症也会导致组织损伤并加速疾病进展——这一现象经常在患有严重covid - 19的患者中出现。

“详细分析了SARS-CoV-2的复制和温度Dijkman解释说:“这种病毒对宿主先天免疫防御机制的改变有助于解释为什么SARS-CoV-2在上呼吸道复制如此好，也可能是为什么SARS-CoV-2表现出比SARS-CoV更高的人际传传性。”

抗击冠状病毒感染的重要知识

在受控的实验室环境中使用这种真实的细胞培养模型被证明准确地反映了两种类似病毒在大流行背景下的不同行为。Dijkman说:“这种独特的系统提供了对感染期间病毒和宿主之间发生的分子斗争的深入了解，并强调了病毒-宿主微环境中可能影响病毒复制和传播的细微变化的重要性。”了解这一过程中哪些关键角色参与其中，以及它们是偏爱宿主还是病毒这为建立高针对性干预策略和开发新型药物化合物提供了新的机会，有助于抗击冠状病毒感染。

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