用抑制劑靶向這些特定的細胞因子可能會平息免疫反應並防止肺組織損傷。目前，研究人員正在利用一種阻斷對CCL2免疫反應的藥物對COVID-19重癥患者進行臨床試驗研究。
研究還發現，COVID-19重癥的幸存者，其肺部的抗病毒T細胞比死亡患者更豐富，這說明這些T細胞可能是幫助患者控制病毒、防止免疫反應失控的關鍵。
這項研究於3月12日在線發表在《免疫》雜志上，是首次研究重癥COVID-19住院患者肺部和血液內實時展開的免疫反應的研究之一。
COVID-19重癥患者需要的治療方法
COVID-19重癥患者通常肺部受損，患者需要補充氧氣。死亡率的風險超過40%。
“我們想看看嚴重疾病中肺部的免疫反應，因為正是這些反應保護瞭器官或造成瞭損傷，”領導這項研究的微生物學與免疫學教授、外科系George H. Humphreys II教授Donna Farber博士說。“即使個人正在接種疫苗，嚴重的COVID-19癥狀仍然是某些人面臨的重大風險，我們需要找到治療重癥患者的方法。”
眾多的COVID-19研究都集中在確定血液中的免疫反應；少數研究考察瞭來自單一時間點或屍檢的氣道樣本。很少有研究考察呼吸道中對SARS-CoV-2的免疫反應，因為從患者身上獲得這種樣本是很有挑戰性的。但哥倫比亞大學的研究人員幾年前瞭解到，他們可以從每天例行的氣管內管的生理鹽水清洗中檢索呼吸道免疫細胞，這些管子將插管病人連接到呼吸機上。
成對的氣道和血液樣本實時顯示完整的免疫反應
在這項新研究中，研究人員從15名已插管的COVID-19患者身上收集瞭呼吸道免疫細胞。這些患者用呼吸機治療的時間為4到7天，每天研究人員都會獲得氣道和血液樣本。
所有樣本都被檢查是否存在細胞因子和不同類型的免疫細胞。對於其中4名患者，研究人員測量瞭每個免疫細胞的基因表達，以詳細瞭解細胞的活動情況。
“似乎很明顯，呼吸道中的免疫反應會推動呼吸道病毒引起的疾病，但我們不知道這些過程是什麼，以及它們如何與系統性反應一起工作，” Farber說。“這裡的新內容是，我們已經能夠隨著時間的推移同時對呼吸道和血液進行采樣，並將所涉及的反應以及局部和系統反應如何共同工作的更完整的畫面放在一起。”
兩種細胞因子似乎是肺部損傷的驅動力
盡管研究人員發現血液中許多細胞因子的水平升高，但更多類型的細胞因子存在於肺部，並且水平高度升高。
“人們指的是患者在血液中經歷瞭細胞因子風暴，但我們在肺部看到的是另一個層面，”Farber說。“肺部的免疫細胞進入超速狀態，釋放出這些細胞因子。”
"有人認為全身性細胞因子在驅動嚴重的疾病，但我們的結果表明，延續疾病的炎癥過程來自肺部，" Farber說。
肺部釋放的CCL2和CCL3細胞因子在嚴重疾病中似乎特別重要，因為被吸引到肺部的單核細胞表達瞭這些分子的受體。"正常情況下，這些細胞永遠不會進入氣道，但在COVID重癥患者中，它們在整個肺部積累，並堵塞肺泡空間，"Farber說。
這些發現也可以解釋為什麼其他細胞因子抑制劑的試驗，包括tocilizumab，顯示出不同的療效。Farber表示，tocilizumab可抑制細胞因子IL-6，IL-6在COVID-19重癥患者中升高，但似乎不是肺部炎癥的主要成分。
幸存者的肺部有高水平的T細胞
在該研究的15名患者中，有8人死亡，所有幸存者的年齡都在60歲以下。這些幸存者的肺部有明顯更多的T細胞，這些細胞被“動員”到肺部清除病毒，而炎癥巨噬細胞和單核細胞的比例較低。
一般來說，年輕人的T細胞反應更強，而老年人的炎癥細胞基線水平更高；這兩個因素可能有助於解釋為什麼老年重癥COVID-19患者表現更差。
活著的患者和死去的患者之間的細胞差異有可能導致預測哪些患者更有可能發展成重癥，盡管這種差異隻在肺部明顯，而不是在血液中。重要的是，氣道免疫細胞頻率的預測價值優於肺部和器官損傷的標準臨床測量。
“我們的下一步是試圖找到一種更容易獲得的生物標志物，預測嚴重的COVID-19癥狀，這樣我們就可以嘗試更早地給風險最高的患者提供治療，”Farber說。
“瞭解嚴重COVID-19的免疫反應在這一點上真的很關鍵，”Farber補充道，“因為我們可能會在下一次新冠病毒爆發時再次看到這種情況。這就是新冠病毒在最糟糕的情況下所做的事情，這就是它們的M.O.。”
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