鼻腔蛋白水平可能预测新冠风险

一项新研究发现，鼻腔中ACE2和TMPRSS2的高表达显著增加了未来SARS-CoV-2感染的风险，并且某些鼻腔微生物组物种会影响这些蛋白质的表达。

《eBioMedicine》杂志最近的一项研究确定了测量鼻腔中跨膜丝氨酸蛋白酶2（TMPRSS2）和血管紧张素转换酶2（ACE2）水平以预测未来新冠病毒疾病（COVID-19）风险的潜力，并探讨了宿主鼻腔微生物组是否调节这些蛋白质的表达。

严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）进入细胞是由病毒与呼吸道上皮中的ACE2受体结合介导的，这伴随着TMPRSS2对病毒刺突蛋白的切割。鼻腔通常是病原体暴露的第一个部位，表现出高水平的ACE2表达。鼻腔也是鼻腔微生物组的家园，鼻腔微生物组由不同的鼻腔社区状态类型（CSTs）组成。每个CST由一个不同的优势物种表征，其中包括肠杆菌科、莫拉克菌、表皮葡萄球菌、棒状杆菌属、金黄色葡萄球菌和多洛西格兰氏菌。

到目前为止，尚不清楚鼻腔微生物组内的某些因素如何影响宿主对SARS-CoV-2感染的易感性。同样，很少有研究探讨鼻腔中ACE2和TMPRSS2表达在未来COVID-19风险中的作用。

在华盛顿特区进行的两项回顾性病例对照研究利用了1,548个自我收集的鼻拭子样本。鼻拭子来自社区居住成人的基于人群的监测测试。

第一项回顾性病例对照研究是一项横断面研究，包括111例病例和343例对照，以及纵向研究，包括97例病例和286例对照。还进行了428例病例的鼻腔微生物组研究。

病例包括SARS-CoV-2检测呈阳性的个体，根据检测日期和年龄与对照匹配。分析了感染前样本，并使用逆转录定量聚合酶链反应（RT-qPCR）估计鼻腔ACE2/TMPRSS2表达。

鼻腔微生物组通过基于16S核糖体RNA（rRNA）基因的qPCR和测序进行表征。还使用机器学习和回归分析模型来确定鼻腔中TMPRSS2和ACE2的表达是否可以预测COVID-19。

在阳性SARS-CoV-2检测之前的测试（t-1）平均发生在阳性SARS-CoV-2检测（t0）前12天。t-1时病例的鼻腔ACE2和TMPRSS2水平高于对照。

根据交叉点（Cp）值，识别出三个区域可以预测未来的SARS-CoV-2感染。低区域没有ACE2或TMPRSS2表达，而中等区域未检测到ACE2，TMPRSS2 Cp值超过32。高区域表现出ACE2表达或TMPRSS2 Cp值为32或更低。

与对照相比，鼻腔中ACE2和TMPRSS2的高表达与SARS-CoV-2感染风险增加3.6倍相关。男性比女性更可能表现出更高的ACE2和TMPRSS2表达。

在考虑五个时间点（t-5至t-1）的纵向研究中，病例在病毒感染前表现出独特的纵向鼻腔ACE2/TMPRSS2模式。病例更可能在表达类别之间切换，在不同时间点表现出持续高表达类别，并且ACE2/TMPRSS2表达不稳定。

在428名个体的鼻腔微生物组研究中，27%属于高类别，51%属于中等类别，22%属于低类别。鉴定出一种新的由流感嗜血杆菌主导的鼻腔CST，而肠杆菌科主导的CST缺失。

棒状杆菌属主导的CST是最普遍的物种，其次是切布杆菌属、表皮葡萄球菌、多洛西格兰氏菌和金黄色葡萄球菌主导的CST。最少见的CST是流感嗜血杆菌和卡他莫拉克/非液化莫拉克菌主导的CST。CST在鼻腔表达类别之间没有显著差异。

D. pigrum、M. catarrhalis/nonliquefaciens、H. influenzae和S. aureus显著影响鼻腔ACE2/TMPRSS2基因表达。

D. pigrum的绝对丰度较高与较低的鼻腔ACE2/TMPRSS2表达相关。D. pigrum的有益影响可能由其绝对丰度驱动，而不是与其他细菌的比例丰度。

相比之下，M. catarrhalis/nonliquefaciens、H. influenzae和S. aureus的丰度与SARS-CoV-2感染风险增加相关。

结论

鼻腔中ACE2和TMPRSS2表达水平较高的成年人在未来不久感染SARS-CoV-2的可能性显著更高。未来的研究需要进一步探讨SARS-CoV-2感染与鼻腔微生物组之间的关系，以制定新的策略来预防或治疗COVID-19。

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