从一名死于COVID-19的患者身上获得的肺部组织显微镜图像:肺泡巨噬细胞(红色，细胞核蓝色)摄入了SARS-CoV-2病毒物质(绿色)。在这些巨噬细胞之间，图像显示了一个人类肺泡上皮细胞，该细胞因感染而与肺泡组织分离(图左)。右边的图片显示了这些死亡细胞是如何被肺泡巨噬细胞和任何病毒物质摄取和清除的。
图片来源:Charité I Andreas Hocke
全球的研究人员继续努力，以提高我们对COVID-19感染以及偶尔与之相关的肺炎和肺损伤的机制的理解。研究人员分析了SARS-CoV-2病毒在人肺内的传播和免疫激活。研究人员特别关注肺泡内的细胞和肺泡巨噬细胞。后者是先天免疫系统的吞噬细胞，通过摄入和消除外来颗粒(包括病毒和细菌等感染性病原体)来清洁肺部。
由Charité大学传染病和呼吸内科教授Andreas Hocke带领的研究小组发现，SARS-CoV-2感染的肺泡表面上皮细胞非常少，这意味着它对组织的直接损伤非常小。在这方面，该病毒与中东呼吸综合征冠状病毒和流感病毒都有显著不同。通过综合光谱显微镜分析，研究人员还能够表明，只有极少数肺泡上皮细胞具有ACE2受体，这是SARS-CoV-2进入宿主细胞所需的。
“利用人类肺和肺类器官——利用从人类肺组织中提取的干细胞开发的人类肺泡模型——我们能够表明，SARS-CoV-2直接依赖于其受体。通过这样做，我们能够排除其他替代受体，”该研究的第一作者，Charité传染病和呼吸内科的Katja Hönzke博士解释说。当大量SARS-CoV-2从上呼吸道到达肺泡时，它们不会在肺上皮细胞内广泛传播，而在其他严重病毒感染中往往是这样。相反，它们会被巨噬细胞吞噬。“通过详细的生物信息学分析和COVID-19尸检样本，我们观察到巨噬细胞在摄入冠状病毒后发生变化，”波黑的Benedikt Obermayer-Wasserscheid博士说。这些变化又会引发一系列与肺炎相关的反应。巨噬细胞释放炎性信使，偶尔会引发严重的炎症级联反应。研究人员还观察到，病毒不会在这些免疫细胞内复制。
Hocke教授在解释研究人员的发现时说:“我们的研究表明，COVID-19中严重的肺损伤更可能是由于巨噬细胞诱导的免疫激活，而不是直接的病毒诱导的肺泡损伤。因此，它对我们理解潜在的COVID-19肺炎早期阶段的疾病进展做出了重大贡献，并表明了为什么与MERS冠状病毒相比，大多数SARS-CoV-2感染病例的疾病严重程度相对较轻。”因此，可以肯定地认为，在大多数SARS-CoV-2感染病例中，人肺组织内的局部免疫机制能够有效地清除病毒并限制炎症反应。如果这种情况没有发生——这种情况可能受到个人风险因素的影响——在极少数情况下，感染可能被证明是严重的，甚至是致命的。Hocke教授继续说:“我们使用的肺模型提供了一个很好的例子，说明以人类细胞为基础的替代动物模型在人畜共患病研究中特别有用。我们能够做到这一点要感谢我们与Charité的密切合作R该机构致力于开发动物研究的替代方案。”
后续研究将集中于患者衍生的类器官模型，用于更详细的研究一般风险因素，如年龄、性别、伴随疾病和不同药物如何影响免疫反应的激活。这一知识将有助于识别针对免疫系统的可能治疗方法。
Human lungs show limited permissiveness for SARS-CoV-2 due to scarce ACE2 levels but virus-induced expansion of inflammatory macrophages.