中美研究發現:眼表含2種新冠感染關鍵蛋白,或為病毒入口
新冠肺炎疫情出現以來,有報告稱部分新冠患者的眼結膜出現症狀,還有研究在患者淚液中檢測到新冠病毒。這些現象引發人們對新冠病毒是否可能通過眼睛進入人體的關注。近日,約翰斯·霍普金斯大學醫學院和中山大學中山眼科中心發現,新冠病毒入侵細胞所需的關鍵蛋白ACE2和TMPRSS2在人眼的結膜、角膜緣和角膜中均有表達,ACE2在結膜和角膜的上皮表層染色最為明顯。研究人員認為,這些發現表明包括結膜在內的眼表細胞易受新冠病毒感染,因此可作為新冠病毒的入口和人與人之間的傳播媒介。該結論突出了戴口罩和注意眼接觸對預防新冠肺炎傳播的重要性。
圖1:ACE2在人角膜和角膜緣的表達和定位。圖中展示了角膜(AC)、角膜緣(EF)和肺(HI)的ACE2表達。D、G、J為對照組。(A)框中的區域在(B,C)中以較高的放大倍數顯示。(E)框中的區域在(F)中以較高的放大倍數顯示。肺上皮和血管內皮分別用紅色和藍色箭頭表示。
此前,香港大學醫學院研究團隊也發現,新冠病毒遠比“非典”病毒更容易感染人類結膜和上呼吸道,而眼睛可能是人類感染新冠肺炎的重要途徑。若人類觸摸受污染的物體表面後擦拭眼睛,傳染性病毒就有可能通過這種方式傳播。
上述約翰斯·霍普金斯大學的研究論文題為“ACE2 and TMPRSS2 are expressed on the human ocular Surface , suggesting susceptibility to SARS-CoV-2 infection”,發表在生物預印本網站bioRxiv。
研究由約翰斯·霍普金斯大學醫學院的兩位眼科教授Charles G. Eberhart和Elia J. Duh領銜。他們和同事分析了ACE2和TMPRSS2在死者全眼和眼科手術結膜標本中的表達。ACE2和TMPRSS2分別是新冠病毒進入細胞所需的受體蛋白和蛋白酶。
研究人員收集了10個死者眼球和5個屈光手術結膜標本作為樣本。10個死者的眼球中,5個來自生前因糖尿病引發視網膜病變的患者,另外5個眼球來自非糖尿病且無眼部疾病的患者。
在研究涉及的所有標本中,研究人員均發現了ACE2在結膜、角膜緣和角膜表達。所有的眼和結膜標本也都有TMPRSS2表達。對同一批樣本使用免疫印跡方法(immunoblotting)進一步證實了ACE2在人的眼表表達。
圖2:死後眼球結膜的ACE2表達及定位。AB,CD來自2個眼球,E為正常IgG對照組。箭頭表示血管內皮細胞(A)和杯狀細胞(D)。
圖3:結膜手術標本的ACE2表達及定位。(A)框中的區域在(B)和(C)以較高的放大倍數顯示。(D)框中的區域在(E)以較高的放大倍數顯示。箭頭表示杯狀細胞(C,E)。
研究人員隨後通過對10個死者眼標本的免疫組化方法確定了ACE2在角膜中的定位。他們發現,ACE2染色在角膜上皮呈陽性,角膜上皮的基底細胞和最淺層細胞呈輕度至中度染色。在某些樣本中,角膜緣ACE2的染色強度比鄰近的角膜上皮強。類似的,研究也確認了ACE2在結膜上皮表達,在許多標本中,ACE2染色在大多數淺表層上皮細胞中尤為明顯。
圖4:角膜和角膜緣的TMPRSS2表達和定位。圖中展示了角膜(AC)、角膜緣(EF)和肺(H)的ACE2表達。
接下來,研究人員用免疫組化方法檢測了TMPRSS2在死後眼角膜中的表達和定位。他們發現,TMPRSS2在所有標本的角膜、角膜緣和結膜上皮層顯示出一致的強染色。與ACE2相比,TMPRSS2的染色強度更高。
圖5:死後眼球結膜的TMPRSS2表達及定位。圖中展示了2個眼球的結膜(AB,CD,EF)。箭頭表示杯狀細胞(D,F)。
圖6:結膜手術標本的TMPRSS2表達及定位。(A)框中的區域在(B)以較高的放大倍數顯示。C為正常IgG對照組。
研究總結稱,結膜和角膜上皮細胞中ACE2和TMPRSS2的存在支持眼表作為呼吸道以外的次要感染部位,甚至可能作為病毒感染人體的初始入口。