在流感大流行初期，COVID-19就与心脏问题有关，包括泵血能力下降和心律失常。但是，这些问题是由感染心脏的病毒引起的，还是由身体其他部位的病毒感染引起的炎症反应，这一直是一个悬而未决的问题。这些细节有助于理解如何最好地治疗影响心脏的冠状病毒感染。
圣路易斯华盛顿大学医学院的一项新研究提供了证据，证明COVID-19患者的心脏损伤是由病毒侵入和复制心肌细胞引起的，导致细胞死亡和干扰心肌收缩。研究人员利用干细胞来设计心脏组织，以模拟人类感染，并有助于研究疾病和开发可能的治疗方法。
这项研究发表在2月26日的《美国心脏病学院学报：转化科学基础》上。
“在大流行早期，我们有证据表明“这种冠状病毒能导致一般健康人的心力衰竭或心脏损伤，这一点令心脏病学界感到震惊，”资深作者、医学副教授KoryJ.Lavine博士说甚至一些在COVID-19感染后获准重返竞技体育的大学生运动员，后来也出现了心脏疤痕。关于这是由于心脏直接感染还是由于肺部感染引起的全身炎症反应一直存在争议。
“我们的研究是独特的，因为它明确地表明，在出现心力衰竭的COVID-19患者中，病毒感染心脏，特别是心肌细胞。”
拉文和他的同事——包括合作者迈克尔S.戴蒙德，医学博士，赫伯特S.盖瑟医学教授和迈克尔J.格林伯格博士，一位生物化学和分子生物物理学的助理教授也用干细胞来设计组织，模拟人类心脏组织的收缩。通过研究这些心脏组织模型，他们确定病毒感染不仅杀死心肌细胞，而且破坏负责心肌收缩的肌纤维单位。
他们还表明，即使在没有炎症的情况下，这种细胞死亡和心肌纤维丢失也可能发生。
“炎症可能是除病毒造成的损伤外第二次打击，炎症本身并不是心脏损伤的最初原因，”拉文说。
其他病毒感染长期以来一直与心脏损伤有关，但拉文说，引起COVID-19的病毒SARS-CoV-2对心脏的作用是独特的，特别是在对心脏有反应的免疫细胞中感染了。在COVID-19中，被称为巨噬细胞、单核细胞和树突状细胞的免疫细胞主导免疫反应。对于大多数其他影响心脏的病毒，免疫系统的T细胞和B细胞都出现了。
“与其他病毒相比，COVID-19在心脏引起了不同的免疫反应，我们还不知道这意味着什么，”Lavine说一般来说，免疫细胞对其他病毒的反应往往与一种相对较短的疾病有关，这种疾病通过支持性治疗得以解决。但是我们在COVID-19心脏病患者身上看到的免疫细胞往往与慢性疾病有关，这种慢性疾病可能会产生长期的后果。这些都是联系，因此我们需要更多的研究来了解正在发生的事情。”
这些关于心脏损伤因果关系的问题很难回答的部分原因是研究COVID-19患者的心脏组织很困难。研究人员通过研究与感染相关的4名COVID-19心脏损伤患者的组织来验证他们的发现，但还需要更多的研究。
为此，Lavine和Diamond正致力于开发心脏损伤的小鼠模型。为了强调这项工作的紧迫性，拉文指出了COVID-19可能引起的心脏损害的潜在性质。
“即使是症状非常轻微的年轻人以后也会出现心脏问题，从而限制了他们的运动能力，”拉文说我们想了解发生了什么，这样我们就可以预防或治疗它。同时，我们希望每个人都认真对待这种病毒，尽最大努力采取预防措施并阻止其传播，这样我们就不会在未来出现更大规模的可预防心脏病流行。”
这项工作得到了美国国家卫生研究院（NIH）的资助，资助号为R01HL141086、R01 HL138466、R01 HL139714，75N93019C00062和R01 AI127828；巴勒斯欢迎基金，授权号1014782；国防高级研究计划局，授权号HR001117S0019；迪姆斯基金会，授权号FY18-BOC-430198；巴恩斯犹太医院基金会，授权号8038-88；华盛顿大学儿童发现研究所和圣路易斯儿童医院，批准号CH-II-2017-628和pM-LI-2019-829。成像在华盛顿大学细胞成像中心（WUCCI）进行，该中心部分由华盛顿大学儿童发现研究所和圣路易斯儿童医院资助，批准号CDI-CORE-2015-505和CDI-CORE-2019-813；巴恩斯犹太医院基金会，批准号3770。作者感谢Cynthia Goldsmith博士帮助解释电子显微镜显微照片，感谢华盛顿大学医学院McDonnell基因组研究所（MGI）协助进行测序和分析
Journal Reference:
Adam L. Bailey, Oleksandr Dmytrenko, Lina Greenberg, Andrea L. Bredemeyer, pan Ma, Jing Liu, Vinay penna, Emma S. Winkler, Sanja Sviben, Erin Brooks, Ajith p. Nair, Kent A. Heck, Aniket S. Rali, Leo Simpson, Mehrdad Saririan, Dan Hobohm, W. Tom Stump, James A. Fitzpatrick, Xuping Xie, Xianwen Zhang, pei-Yong Shi, J. Travis Hinson, Weng-Tein Gi, Constanze Schmidt, Florian Leuschner, Chieh-Yu Lin, Michael S. Diamond, Michael J. Greenberg, Kory J. Lavine. SARS-CoV-2 Infects Human Engineered Heart Tissues and Models COVID-19 Myocarditis. JACC: Basic to Translational Science, 2021; DOI: 10.1016/j.jacbts.2021.01.002
Washington University School of Medicine. "COVID-19 can kill heart muscle cells, interfere with contraction: Study reveals details of how coronavirus infects heart; models of tissue damage may help develop potential therapies." ScienceDaily. ScienceDaily, 2 March 2021. <www.sciencedaily.com/releases/2021/03/210302150016.htm>.
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