编译：微科盟橙子，编辑：微科盟Tracy、江舜尧。
微科盟原创微文，欢迎转发转载。
几乎一半的COVID-19患者有肝损伤症状，然而，COVID-19肝脏的分子特征尚不清楚。我们认为COVID-19的肝损伤可能与病毒感染直接相关，研究人员在COVID-19患者的肝脏中发现了显著的蛋白质组学变化，他们检测了几种蛋白的表达水平差异，这些蛋白介导了SARS-CoV-2感染引起的特征性细胞宿主反应。他们也在COVID-19患者的肺组织中检测到多种炎症因子的差异表达，暗示肺组织中存在细胞因子风暴。此外，COVID-19患者可能更容易患脂肪肝，而脂肪肝患者应注意保护肝脏免受进一步脂肪变性的影响，由于免疫途径的激活，也应注意肝炎的风险。最后，我们提出了202个潜在的治疗药物靶点，以制定可能的对策，防止COVID-19肝损伤。
论文ID
内容
目前，世界几乎一半的COVID-19患者都有肝损伤症状；然而，COVID-19肝脏的分子特征尚不清楚。因此，对SARS-CoV-2在肝脏中的感染性和致病性进行研究势在必行。在本篇文章中，我们首次在COVID-19患者的肝脏中发现了显著的蛋白质组学变化。研究人员检测了几种蛋白的表达水平差异，这些蛋白介导了SARS-CoV-2感染引起的特征性细胞宿主反应。
首先，我们对SARSCoV-2的病毒结构蛋白（spike）及其功能受体（ACE2）进行共染色，发现它们在门静脉（PV）周围富集（图1a和补充图S1）。接下来，我们采用综合定量蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学方法检测肝脏中的蛋白质组学变化（补充图S2和补充表S1和S2），其中，COVID-19组与对照组相比，共有1043个蛋白质（933个上调，110个下调）和200个磷酸化位点（185个上调，15个下调）差异表达（BH调整p值<0.01，补充图S3和补充表S3），结果进一步显示，第一阶段药物代谢酶（如CPY3A4）和一些第三阶段转运体的水平显著下调（补充图S4a，b），药物、血红素、脂质和细胞核的转运体显著增加，而胆汁酸和胆盐转运体减少（补充图S4c），表明COVID-19患者肝脏物质转运系统的能力可能受到损害；而尿素循环成分、第二阶段药物代谢、肝脏特异性转录因子和功能标记物受影响较小（补充图S4a）。肝功能的空间特异性显示，在COVID-19中，中央静脉（CV）中的糖酵解、脂肪生成、血红素和酮类生物合成的内稳态以及肝PV中的糖异生、脂肪酸氧化和胆固醇生物合成的内稳态不平衡（补充图S5a，b）。LEPR-JAK1-STAT3和ADIPOR-AMPK被激活，介导β-氧化激活，从而导致胰岛素抵抗（图1b和补充图S6a）；此外，胰岛素信号被激活，激活了mTORC1（AKT2-P、mTORP和EIF4E2）和mTORC2（mTOR-P、PRKC、ACACA-P和ACACBP）通路，从而导致蛋白质合成、细胞骨架组织和脂肪酸生物合成（补充图S6a）。值得注意的是，这些差异表达的蛋白质与糖尿病和血浆高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）疾病相关，暗示COVID-19患者存在胰岛素抵抗和脂肪肝的风险（补充图S5a）。进一步分析表明，脂肪酸转运蛋白（CD36、SLC27A1和SLC27A4）、脂肪酸乙酰化酶（CPT1）和脂质合成相关酶（AGPAT1和AGPAT5）在COVID-19患者的肝脏中高度表达，可能会通过激活β-氧化途径导致脂滴的产生（图1c）。我们在COVID-19肝脏的CV中观察到脂肪滴的富集（图1d和补充图S7）；COVID-19患者肝脏中低密度脂蛋白转运体（APOB）的低表达也可能导致肝脏脂质积聚（图1d）。此外，与上皮-间充质转化（EMT）相关的蛋白质上调，而与间充质-上皮转化（MET）相关的一些蛋白质在COVID-19组中下调（补充图S5c），表明代谢途径的改变可能导致COVID-19患者的肝纤维化。
我们在COVID-19患者的肺组织中检测到多种炎症因子的差异表达，暗示肺组织中存在细胞因子风暴。我们的结果显示，COVID-19肝脏中的高表达蛋白富含RIG-I、TNF和IL1R信号，这些信号最终整合到NF-κB介导的炎症途径中（图1b和图S6a）；此外，我们证实RIG-I和IPS-1具有高表达，并观察到RELA进入CV和PV周围肝细胞的细胞核（图1e）。值得注意的是，在COVID-19肝细胞中，NF-κB/RELA途径下游的干扰素（IFNα）和白细胞介素（IL8）的表达显著高于对照组（补充图S6b）；此外，我们在COVID-19患者的肝脏中发现异常NF-κB/RELB通路增加（补充图S6a）。
接下来，我们探索了肝脏中病毒病理学的分子事件，发现COVID-19样本富含参与转录、翻译、转运和病毒过程的蛋白质（补充图S8a）。对病毒过程的分析表明，SARS-CoV-2在肝脏中的感染是一个动态过程（补充图S9a和图1f），例如，我们证实人类冠状病毒229E/HCoV-229E受体（ANPEP）和中东呼吸综合征冠状病毒受体（DPP4）在COVID-19肝组织中高度表达（补充图S9b），DPP4可能是SARS-CoV-2的潜在受体。通过补充图S9a中病毒相关蛋白与肝脏差异表达功能蛋白之间整合的相互作用组网络，我们观察到病毒相关蛋白的上调也可能导致肝功能的改变（补充图S9c），例如，脂质、能量和药物代谢与病毒应答过程密切相关（比如包括病毒基因组复制、病毒转录和病毒进入）（补充图S9c），EMT的动态变化可能受病毒进入宿主和病毒基因组复制过程的调控（补充图S9c）。
先前的一份报告已经确定SARS-CoV-2-宿主相互作用蛋白（332个蛋白）是潜在的药物靶点，其中，科研人员在COVID-19肝脏样本中鉴定出275种蛋白，包括70种（30种磷酸化）显著上调的蛋白质和2种（1种磷酸化）显著下调的蛋白质（补充图S8b），研究者在275个蛋白质中构建了蛋白质-蛋白质相互作用网络（补充图S9c），以及病毒蛋白质、病毒过程相关蛋白质（补充图S9a）和肝功能相关蛋白质（补充图S4-5）。排名前22的相互作用蛋白包括9种转运相关蛋白、1种tRNA合成酶、1种参与病毒翻译的tRNA修饰酶、2种膜组织相关蛋白、6种参与蛋白质组装的蛋白、1种参与蛋白质定位的蛋白和1种脊髓灰质炎病毒受体（PVR）（补充图S9c和补充表S4）。在COVID-19肝组织中高表达的PVR与SARS-CoV-2的开放阅读框蛋白（ORF8）有很强的相互作用（图1f和补充图S9c），表明研究者在SARS-CoV-2感染的肝脏中发现的病毒相互作用蛋白可能是医学干预和药物研究的潜在靶点；此外，研究者在相互作用网络中发现了10种中等和169种病毒蛋白质与COVID-19肝脏蛋白质之间的弱相互作用（补充表S4）。
图1 COVID-19患者肝脏功能特征
（a） COVID-19患者和对照组肝组织中ALB、CK19、ACE2和spike蛋白表达的免疫荧光分析。实心和空心箭头分别指向病毒蛋白（尖峰）和受损细胞核。细胞角蛋白19（CK19）是PV的胆管标志物。（b）COVID-19患者与对照组肝组织差异表达蛋白的KEGG途径富集分析。颜色条表示功能类别。（c）显示代谢过程失调和肝细胞脂滴积聚机制的方案。根据log2（COVID-19与对照组的平均蛋白质丰度之比），改变由上调或下调的蛋白质或磷酸化位点来定义。（d）诊断为COVID-19、脂肪肝（FLD）患者和对照组肝组织中APOB的苏木精伊红染色、油红O染色和免疫组化。（e） COVID-19患者和对照组肝组织中表达的CYP3A4、RIG-I、RELA和ECAD蛋白的免疫荧光分析。箭头指向进入细胞核的RELA蛋白。（f） SARS-CoV-2感染过程的示意图，包括病毒进入宿主细胞、内吞作用、病毒基因组复制和转录、mRNA剪接和翻译、蛋白质加工和组装、以及从宿主细胞的胞吐和释放。
此外，研究者根据蛋白质表达谱、折叠变化率（COVID-19为对照，蛋白质和磷酸化位点）、p值评分（COVID-19为对照）、与SARS-CoV-2蛋白质的相互作用信息，构建了病毒相关生物过程中涉及的蛋白质的综合评分表，肝脏特异性和运输功能蛋白（补充图S10和补充表S5），评分表中的蛋白质被列为潜在的药物靶点，这些蛋白质得分为“A”，表明它们作为药物靶点治疗COVID-19介导肝脏疾病具有相对优越的潜力。
总之，我们认为COVID-19的肝损伤可能与病毒感染直接相关；此外，COVID-19患者可能更容易患FLD。脂肪肝患者应注意保护肝脏免受进一步脂肪变性的影响，而由于免疫途径的激活，应注意肝炎的风险。最后，我们提出了202个潜在的治疗药物靶点，以供研究人员制定可能的对策，防止COVID-19肝损伤。
联系客服
