English文献解读|Virol J（5.913）：2019冠状病毒疾病与细菌性败血症之间的转录差异
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论文ID
原名：Transcriptional differences between coronavirus disease 2019 and bacterial sepsis
译名：2019冠状病毒疾病与细菌性败血症之间的转录差异
期刊：Virol J
影响因子：5.913
发表时间：2022.11.28
DOI号：10.1186/s12985-022-01930-y
背 景
由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）引起的2019年冠状病毒病（COVID-19）已导致全球范围内的重大公共卫生危机。病毒和细菌激活免疫应答的方式都是与血液免疫细胞表面模式识别受体结合，激活细胞因子转录，从而诱发炎症。但是， COVID-19和致病菌结合的模式识别受体有所不同。目前，虽然大量研究对COVID-19患者血液样中免疫相关基因的mRNA表达情况进行了分析。然而，COVID-19患者和细菌性败血症患者血液中RNA表达谱特征还未见报道。本研究通过转录组测序技术分析COVID-19患者和细菌性败血症患者的血液mRNA表达差异，这将有助于我们进一步理解COVID-19和细菌性败血症的致病机制。
实验设计
结 果
01
患者临床特征
COVID-19患者、败血症患者和健康对照组的平均年龄分别为72、81和47岁；BMI指数分别为23.7、24.2和23.1 kg/m2。COVID-19患者同时患有糖尿病的比例显著高于尿毒症患者，COVID-19患者均在ICU治疗，死亡率为12.5%（表1）。
表1 COVID-19、败血症患者和健康对照组的临床特征
02
COVID‑19和败血症患者血液的差异表达基因（DEGs）分析
和败血症患者相比，COVID‑19患者血液中有2240个显著上调基因；反之，和COVID‑19患者相比，败血症患者血液中有2415个显著上调基因（图1A，B）。GO分析表明，COVID‑19组的上调基因显著富集在线粒体相关类目，如线粒体基因表达、线粒体翻译等；败血症组的上调基因则显著富集在中性粒细胞相关类目，如免疫应答过程中的中性粒细胞激活、中性粒细胞免疫调节、中性粒细胞脱粒等（图2）。COVID‑19组中，和线粒体基因表达相关的PNPT1基因上调倍数最大，其次为MRPL24 和 MRPS12；败血症组中，和中性粒细胞激活相关MMP8基因上调倍数最大，其次为OLFM4和RETN（图3）。
图1 COVID‑19和败血症患者血液的DEGs
图2 COVID‑19和败血症组各自的前五条GO类目
图3 线粒体基因表达和中性粒细胞激活类目中的上调基因
通过和健康对照组相比，在COVID‑19和败血症组中一共鉴定到1999个下调基因和3743个上调基因；此外，835个下调基因和943个上调基因是COVID‑19组特有的，而760个下调基因和994个上调基因则是败血症组特有的（图4）。GO分析表明，在两个患病组中上调的基因显著富集到中性粒细胞激活类目，其次为中性粒细胞介导的免疫和中性粒细胞脱粒；在两个患病组中下调的基因显著富集到ncRNA处理类目。此外，仅在COVID‑19组上调的基因显著富集到线粒体翻译延伸类目，其次是线粒体翻译终止、线粒体翻译、线粒体转录组表达等，败血症组的下调基因也富集到这些类目中（图5）。结果表明，和中性粒细胞相关的基因在两种疾病中均上调。相比之下，无论是COVID-19组和败血症组进行比较，还是疾病组和健康对照组进行比较，和线粒体相关的基因在败血症组中下调，而在COVID-19组中上调。
图4 患病组和健康对照组之间DEGs的Venn图
图5 患者组和健康对照组之间DEGs的GO分析
03
内源性凋亡相关转录物分析
由于线粒体在内源性凋亡过程中发挥重要作用，作者因此对凋亡相关基因进行分析。GO分析发现， 线粒体外膜通透性相关类目仅在COVID‑19组中富集，几个促凋亡基因（BAK1、 CYCS、BBC3、CASP7、CASP8）在COVID‑19组中显著上调，而抗凋亡基因（如BCL2L11、 BCL2L1）则在败血症组显著上调，其中BCL2基因在两个患病组中均下调（图6）。这表明，COVID-19患者体内存在内源性细胞凋亡，但在败血症患者体内的内源性细胞凋亡过程并不完全，这种称为凋亡失败。进一步分析发现，在5个与凋亡失败相关的GO类目中，败血症组的上调基因显著富集了4个，但在COVID-19组中未富集（表2）。这表明败血症样品倾向于具有凋亡特征。
图6 与内源性凋亡相关基因的倍数变化
表2 和凋亡失败相关的KEGG类目
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结 论
本研究通过转录组测序研究了COVID-19和细菌性败血症患者全血转录组的差异表达。结果表明：线粒体和中性粒细胞影响COVID-19和细菌性败血症血液转录组的差异表达。这些发现从分子水平上揭示了宿主对感染源的不同免疫反应的差异，并有助于开发针对新冠肺炎的特异性治疗方法。
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