Srovnání imunologické krajiny mezi pacienty s COVID-19, chřipkou a respiračním syncyciálním virem pomocí shlukové analýzy

Pro více informací prosím kontaktujtedavid.wan@wecistanche.com

a b s t r a c t

Pozadí:  COVID-19 má silnější infekčnost a a vyšší riziko pro vážnost než většina jiný nakažlivé respirační nemocí. The mechanismy základní tento rozdíl zůstat nejasný.

Metody: My v porovnání a imunologické krajina mezi COVID-19 a dva jiný nakažlivý respirátský nemocí (vfluenza a respirační syncytiální virus (RSV)) podle shlukování analýza z a tři dis-zmírňuje na základě na 27 imunní podpisy' skóre.

Výsledek: My identifivyd tři imunní podtypy: Imunita-H, Imunita-M, a Imunita-L, který dis-hrál vysoký, střední, a nízký imunní podpisy, respektive. My nalezeno20 procent , 35,5 procenta ,a44,5 procenta onemocnění COVID-19 případy zahrnuta v Imunita-H, Imunita-M, a Imunita-L, respektive; Všechno vfluenza případy byly zahrnuta v Imunita-H; 66,7 procentaa33,3 procentaz RSV případy patřil na Imunita-H a Imunita-L,respektive. Tyto data naznačit že většina COVID-19 pacientů mít slabší imunní podpisy než vfluenza a RSV pacientů, tak jako doloženo podle 22 z a 27 imunní podpisy mít dolní skóre obohacení v COVID-19 než v vfluenza a/nebo RSV. The Imunita-M COVID-19 pacientů měl a nejvyšší výraz úrovně z ESO2 a IL-6 a Nejnižší virový zatížení a byli a nejmladší.  v kontrast,  Imunita-H COVID-19 pacientů měl a Nejnižší výraz úrovně z ESO2 a IL-6 a nejvyšší virový zatížení a byli a nejstarší. Většina imunní podpisy měl dolní obohacení úrovně v a intenzivní péče jednotka(JIP) než v ne-JIP pacientů. Gen ontologie analýza ukázal že a vrozený a adaptivní imunitní reakce byli signifipřekotně snížená regulace v COVID-19 proti zdravý Jednotlivci.

Závěry: V porovnání na vfluenza a RSV, COVID-19 zobrazeno signifipřekotně odlišný imunologieCAL profiles. Zvýšená imunní podpisy jsou spojené s a lepší prognóza v COVID-19 pacientů.

@ 2021 The Autor(s). Publikováno podle Elsevier B.V. na jménem z Výzkum Síť z Výpočetní a strukturální Biotechnologie. Tento je an otevřený přístup článek pod a CC PODLE-NC-ND licence

Kliknutím sem se dozvíte více o Cistanche

1. Pozadí

The koronavirus choroba 2019 (COVID-19) způsobil podle a těžké akutní respirační syndrom koronavirus 2 (SARS-CoV-2) má bylo hlášeno na překročit 126 milión případy a výsledkem v více než2.7 milión úmrtí globálně tak jako z březen 26, 2021 [1]. COVID-19akcií podobný klinický prezentace s vfluenza a respirační syncytiální virus (RSV), takový tak jako kašel, horečka, těžké plíce infekce,a příležitostné respirační selhání způsobující úmrtí [2], nicméně,COVID-19 má taky prokázáno odlišný klinický vlastnosti,

takový tak jako gastrointestinální nepohodlí, nerv zranění, a hypogeuzie[3,4]. V porovnání na jiný nakažlivý respirační nemocí, takový jako vfluenza a RSV, COVID-19 má silnější infekčnost a a vyšší -riziko pro vážnost,   takový tak jako respirační nouze a systematický vflstřelivo  [3,5].  Více vážně,  COVID-19  často má a  dlouhá inkubace doba že signifipřekotně zvyšuje své propustnost[3,5,6]. Na rozdíl od mnoho jiný respirační viry, SARS-CoV-2 infekcení smět výsledek v hostitel hyperinflamatorní Odezva, vyznačující se tím a   vysoký úroveň z obíhající vflamatorní cytokiny a interleukin-6 (IL-6) [7]. Několik studie mít zobrazeno že a velké množství z typ I interferon povýšen vflamatorní cytokiny Výroba a výsledkem v smrtící zápal plic [8,9]. Imunní dysfunkcení je taky a charakteristický z COVID-19 [10]; tak jako zobrazeno v těžký COVID-19 případy, a celkový čísla z T a B buňky jsou snížena,výsledný z nadprodukce pro-vflamatorní cytokiny [11].Na odhalit potenciál mechanismy základní a signifidosti odlišné klinický vlastnosti z COVID-19,  my v porovnání imunologické krajina mezi COVID-19, vfluenza, a založené na RSV na jejich gen výraz profiles. My provedeno a shluková analýza na identifikovat imunní podtypy z COVID-19, vfluenza, a RSV na základě na a obohacení úrovně z 27 imunní podpisy. Identifikovali jsme tři imunní podtypy s vysoký,  střední,  a nízká imunita podpisy,  respektive,  a vypreparován tyto podtypy'molekulární funkce. My taky prozkoumány korelace mezi tyto imunní podpisy a rozličný klinický vlastnosti v COVID- 19  pacientů. Tento studie zaměřené na poskytnout Nový postřehy do imunologické krajina z COVID-19.

Obr. 1.  Identifikation z imunní podtypy z COVID-19, vfluenza, a RSV. (A) Hierarchický shlukování výnosy tři podtypy: Imunita-H, Imunita-M, a Imunita-L,

na základě na a obohacení skóre z 27 imunní podpisy. (B) Srovnání z a obohacení skóre z 27 imunní podpisy mezi a tři imunní podtypy. (C)Srovnání z a obohacení skóre z 27 imunní podpisy mezi COVID-19, vfluenza, a RSV pacientů. (D) Srovnání z a výraz úrovně z ESO2 a IL-6mezi a tři imunní podtypy a mezi a tři imunní podtypy obsahující COVID-19 pouze. (E) Srovnání z COVID-19 pacientů' věky mezi a tři imunní podtypy. (F) Srovnání z virový zatížení v COVID-19 pacientů mezi a tři imunní podtypy. (G) Spearman korelace mezi a výraz úrovně ofACE2a IL-6 a virový zatížení v COVID-19 pacientů. (H) Pearson korelace mezi a výraz úrovně z ESO2 a IL-6 v COVID-19 pacientů. * P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001.

2. Metody

2. 1. Soubory dat

My shromážděné osm gen výraz profiling datové sady, počítaje v to

čtyři COVID-19 RNA-seq datové sady [12-15], jeden RSV RNA-seq datová sada od a Gen Výraz Omnibus databáze (GEO, https://www. ncbi.nlm.NIH.vlád/geo/), jeden RSV microarray datový soubor [16], jeden vfluenza microarray datový soubor z GEO, a jeden microarray datový soubor pro oba RSV a vfluenza [17] (Stůl 1). První, my shromážděné drsný údaje z tyto datové sady, složen z 1,036 pacientů a 273 zdravý ošidittrolové. The  1,036  pacientů zahrnuta 842  COVID-19, 44  vfluenzas,a  150  RSV  pacientů.  The medián stáří z tyto pacientů byl53 let (mezikvartilní rozsah: 38–67 let). Mezi tyto pacientů, 404 (38,96 procenta)byli samice, 348 (33,61 procenta)byli muži,  a  284 (27,43 procenta)byli unidentifivyd.  Tam byli  100  COVID-19  případy v datový soubor GSE157103, počítaje v to 50 intenzivní péče jednotka (JIP) případy a  50  ne-JIP případy.  The čtyři  COVID-19  datové sady zahrnuta

pacientů z a  USA.  The dva chřipka datové sady včetně pacientů z Kanada a a Spojené království, respektive, a a dva RSV datové sady zahrnuta pacientů z a Spojené království a a USA. The pacientů'papírové kapesníky v tyto datové sady vznikl z a horní dýchacích cest, periferal krev mononukleární buňky, leukocyty, a krev. další, my zavytvořený a kvalitní řízení analýza na zjistit odlehlé hodnoty v každý pomocí datové sady WGCNA [7].  Konečně, my sloučeny tyto datové sady použitím a''spojit"  funkce v a  R  balík  ''základna"  a provedeno úprava z šarže efekty a normalizace z a kombinovaná data použitím a ''normalizovat mezi poli" funkce v a R balíčekstáří ''limma. " Protože tento studie zaměřené na porovnat imunní signatur mezi  COVID-19,  vfluenza,  a  RSV,  a bakteriální a další anonymní viry-spojené Vzorky byli vyloučeno.

2.2. Shlukování

My provedeno an rozsáhlý literatura Vyhledávání pro imunní signatur spojené s respirační virus infekce a shromážděné27 imunní podpisy zahrnující  136 popisovač geny [18-21]. Myfiprvní kvantifivyd a obohacení úrovně z a 27 imunní podpisy v každý vzorek podle a singl-vzorek gen-soubor obohacení analýza(ssGSEA) [22]. Na základě na a ssGSEA skóre z a 27 imunní signatur, my provedeno hierarchický shlukování z a Vzorky v sloučení datový soubor na základě na a euklidovský metriky.

2.3. Gen-soubor obohacení analýza

My identifivyd gen ontologie (JÍT) a KEGG cesty upregu-

pozdě a snížená regulace v COVID-19, vfluenza, RSV, a jejich

imunní podtypy podle GSEA [23] (R implementace) s a mlátitstarý z upraveno P-hodnota< 0.05.

Obr. 2.  Identifikation z diferenciálně vyjádřený geny a gen ontologie (JÍT) mezi COVID-19 pacientů a vfluenza a RSV pacientů. (A) Srovnání z a úrovně exprese z ESO2 a TMPRSS2 mezi virus-infikovaný pacientů a zdravý řízení. (B) IFITM3 ukazuje signifipřekotně dolní výraz úrovně v COVID-19 než v vfluenza a RSV pacientů a silný pozitivní výraz korelace s imunní-prosazování podpisy. JÍT podmínky upregulované a snížená regulace v COVID-19 (C), vfluenza (D), a

RSV (E) pacientů proti zdravý řízení. (F) JÍT podmínky vysoce obohacený v COVID-19 proti vfluenza. * P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001.

2.4. Identifikation z gen moduly obohacený v imunní podtypy

My použitý  WGCNA  [7]  na identifikovat gen moduly signifinenápadně obohacený v imunní podtypy na základě na gen co-výraz síťpráce analýza. Na základě na a výraz korelace mezi gen moduly' rozbočovač geny, my identifivyd a JÍT podmínky signifidobře korelovat na specific rysy.

2.5. Statistický analýza

v a srovnání z odlišný skupiny z data, my použitý Student's t-test nebo ANOVA test -li ony byli normálně distribuováno; v opačném případě,my použitý a Mann–Whitney U test nebo Kruskal–Wallis test. My použil Pearson korelace koeffistarověký (R) na hodnotit a výrazová korelace mezi dva geny a a Spearman korelace koeffistarověký  (p)  na posoudit korelace mezi jiný proměnné.  Upravili jsme se P hodnoty v násobek testy použitím a Nepravdivé objev hodnotit(FDR), který byl vypočítané podle a Benjamini-Hochberg metoda.My provedeno Všechno statistický analýzy použitím R programování (version 4.0.2).

3. Výsledek

3. 1. The imunní podtypy z COVID- 19, vfluenza, a RSV

Na základě na a  27  imunní podpisy'  obohacení skóre,  my hierarchicky shlukovaný a  809  virus-infikovaný trpěliví na základě vzorků na a euklidovský vzdálenost metrický. My získané tři Průhledná

shluky,   nazvaný   Imunita-H,   Imunita-M,   a   Imunita-L,který zobrazeno a nejvyšší, střední, a Nejnižší imunní podpis úrovně, respektive (Obr. 1A). v skutečnost, mezi a 27 imunitní podpisy, 21 zobrazeno signifipřekotně vyšší obohacení skóre v Imunitě-H než v   Imunita-M a   Imunita-L  (jeden-způsobem ANOVA test, P< 0.05) (Obr. 1B). My nalezeno20 procent , 35,5 procenta ,a44,5 procentaz  COVID-19  případy zahrnuta v  Imunita-H,  Imunita-M,  a Imunita-L,   respektive;   Všechno vfluenza případy byli obsažen v   Imunita-H; 66,7 procentaa33,3 procentaz   RSV   případy patřil k Imunita-H a Imunita-L, respektive. Tyto Výsledek indikočka že většina COVID-19 pacientů mít slabší imunní podpisy než a pacientů infikovaný s jiný viry. Tento byl doloženo tímaže 22 z a 27 imunní podpisy zobrazeno dolní obohatitment skóre v COVID-19 než v vfluenza a/nebo RSV pacientů(Obr. 1C).

Angiotensin-konvertování enzym 2 (ESO2) je a hostitel buňka receptor z SARS-CoV a SARS-CoV-2 [3]. My nalezeno že ESO2 expression úrovně byli a nejvyšší a Nejnižší v  Imunita-M a Imunita-H,  respektive  (dva-ocasatý  Student's t-test,  P< 0.05) (Obr. 1D). IL-6 má byl uvedeno tak jako an nepříznivý prognostik onemocnění COVID-19. Zejména, a výraz úrovně z IL-6 byli a nejvyšší a Nejnižší v   Imunita-M a    Imunita-H,   respektive(P< 0.05) (Obr.  1D). Když a případy z vfluenza a RSV byli vyloučeni, a výraz úrovně z ESO2 a IL-6 byli ještě pořád a vysoký-odhad a Nejnižší v  Imunita-M a  Imunita-H,  respektive(P< 0.05) (Obr.  1D).  To uvedeno že a  COVID-19  případy v Imunitě-M a  Imunita-H smět mít odlišný prognózy.Vskutku, a COVID-19 pacientů byli a nejmladší a nejstarší v Imunitě-M a Imunita-H, respektive (Kruskal–Wallis test, P = 0.003) (Obr. 1E). navíc, a COVID-19 pacientů měl a nízkýodhad a nejvyšší virový zatížení v  Imunita-M a  Imunita-H,respektive (P = 0.004) (Obr.  1F). The výraz  úrovně z ESO2a IL-6 byli obráceně koreloval s virový zatížení v COVID-19pacientů (Spearman korelace, p = — 0.29, P< 0.001,p = — 0.12, P < 0.015,="">respektive) (Obr. 1G). Mezitím, my pozorováno a silný výraz   korelace   mezi  ESO2   a   IL-6   v   COVID-19pacientů (Pearson korelace R = 0.65, P< 0.001) (Obr. 1H).

Celkově, tyto Výsledek naznačit že a hostitel imunní Odezva na SARS-CoV-2  infekce je pravděpodobně na být více těžce dysregulovaný než a Odezva na a jiný viry' infekce.

Obr. 3.  Gen moduly obohacený v imunní podtypy a nemocí. 12 gen moduly (uvedeno v tyrkysový, zelená, nachový, opálení, purpurová, žlutá, modrý, hnědý, Černá, růžový,zelená-žlutá, a Červené barvy) signifipřekotně diferencované tyto pacientů podle imunní podtyp (A) a choroba (B) identifivyd podle WGCNA. The zástupce gen ontologie (JÍT)pro gen moduly,  korelace koefficientů,  a P hodnoty  (v závorka)  jsou zobrazeno. TheŠedá modul obsahuje Nepřiřazeno geny a má Ne  JÍT spojené s to.  (Pro výklad z a Reference na barva v tento figuru legenda, a čtenář je odkazoval na a web verze z tento článek.) (Pro výklad z a Reference na barva v tentofiguru legenda, a čtenář je odkazoval na a web verze z tento článek.)

3.2. Diferenciálně vyjádřený geny a cesty mezi COVID- 19pacientů a vfluenza a RSV pacientů

ESO2 a TMPRSS2 jsou dva rozhodující molekul pro SARS-CoV-2invazní hostitel buňky [24].  My nalezeno že ESO2  výraz úrovně byly signifipřekotně vyšší v  COVID-19  pacientů než v zdravýřízení, vfluenza, a RSV pacientů (P< 0.05) (Obr. 2A). TMPRSS2výraz úrovně byli signifipřekotně dolní v  COVID-19  pacientů než v zdravý řízení,  zatímco to byl signifipřekotně vyšší v COVID-19 pacientů než v vfluenza a RSV pacientů (P< 0.05) (Obr.  2A).  Dále,  my identifivyd  41  geny ukazovat signifipřekotně odlišný výraz úrovně mezi COVID-19 pacientů a zdravý řízení (FDR< 0.1,složit změna větší než 2). Mezi nimi, 12 geny kódování transkripční faktory (TF) byli upregupravená v COVID-19 pacientů. The 12 TF zahrnuta five virový replikaní a buněčný Odezva inhibitory (POKUD SI TO3, DDX58, MX1, OAS1, a TRIM22), jeden chemokin (CXCL10), dva interferon-gama signál-Ing mediátoři (XAF1 a GBP1), jeden makrofág aktivace modulator  (EPSTI1),  dva imunní Odezva modulátory  (STAT1  a EIF2AK2),   a jeden interferon's antivirový aktivita modulátor(IFITM3). v vfluenza a RSV pacientů, 14 a 40 TF geny byly upregulovány relativní na jejich zdravý řízení, respektive. IFITM3byl a pouze TF gen běžně upregulované v COVID-19, vfluen-za,  a  RSV  pacientů.  nicméně,  IFITM3  měl signifipřekotně nižší výraz úrovně v COVID-19 než v vfluenza a RSV pacientů a ukázal silný pozitivní výraz korelace s imunitní podpisy (Obr. 2B). Znovu, tyto Výsledek naznačit a rozdíly v hostitel imunní Odezva v COVID-19 proti vfluenza a RSV pacientů.

GSEA identifivyd 81 JÍT podmínky obohacený v COVID-19 pacientů,který byli hlavně zapojený v a nařízení z metabolismus,extracelulární matice,  Mýtné-jako receptory  (TLR),  Hroch signalizace,a imunní Odezva. v kontrast, dva JÍT podmínky zapojený v reg ubikvitin  a  vrozený  imunita  byli  snížená regulace  v

COVID-19 pacientů (Obr. 2C). v přidání, GSEA identifivyd 272 Podmínky GO obohacený v vfluenza pacientů, většina z který byli zahrnutý do něčeho, zůčastnit se čeho a nařízení z vflamatorní a imunní odpovědi (Obr. 2D). 49 JÍT podmínky byli obohacený v RSV pacientů, většina z který byly spojeny s imunní nařízení  (Obr.  2E).  Překvapivě,  žádný z tyto JÍT podmínky byli běžně upregulované nebo downregulated mezi a tři skupiny z virus-infikovaný pacientů,  označující jedinečné molekulární změny v každý skupina z virus-infikovaných pacientů.

My taky provedl a srovnání z gen výraz profiles mezi a COVID-19 pacientů a vfluenza a RSV pacientů.My nalezeno  126  JÍT podmínky vysoce obohacený v  COVID-19,  většina z toho byli zapojený v a nařízení z metabolismus, chemokiny,a cytokiny. v přidání, 32 JÍT podmínky byli snížená regulace v COVID-19, který byli hlavně spojené s genomický regulace stability (Obr. 2F a Doplňkový Obr. S1A). kromě, my com-osekaný gen výraz profiles mezi Imunita-H, Imunita- M, a Imunita-L. My nalezeno 107 JÍT podmínky signifipřekotně upregupozdní v Imunita-H proti Imunita-L, a 136 JÍT podmínky signifkřiklavě upregulované v     Imunita-M proti     Imunita-H (Doplňkový Obr. S1B, C, D). Tak jako očekávaný, tyto JÍT podmínky byly hlavně zapojený v a nařízení z a imunní Systém. Collecaktivně,  tyto Výsledek naznačit že a hostitel imunní Odezva na SARS-CoV-2 je signifipřekotně odlišný z že z a jiný viry a že SARS-CoV-2 infekce smět postihnout a hostitele metabolické process a genomický stabilita.

Obr. 4. Asociace mezi imunní podpisy a klinický funkce v COVID-19 pacientů. (A) Srovnání z a obohacení úrovně z 27 imunní podpisy mezi JIP a ne-JIP případy. Dva-ocasatý Student's t-test P hodnoty jsou uvedeno. (B) Teplotní mapa ukazovat Spearman korelace mezi a obohacení úrovně z 27 imunní podpisy a klinický parametry v COVID-19. * P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001.The Výsledek v (A, B) byli získané podle analyzování a datový soubor GSE157103.

3.3. Gen moduly obohacený v imunní podtypy a nemocí

My použitý  WGCNA [7]  na identifikovat podobný co-výraz genové moduly že diferencované pacientů podle podtyp  (Imunita-H,Imunita-M,  a  Imunita-L)  nebo choroba  (COVID-19,  vfluenza,a RSV). My identifivyd 12 gen moduly zvýrazněno v rozdílné barvy: tyrkysový, zelená, nachový, opálení, purpurová, žlutá, modrý, hnědý,Černá,  růžový,  zelená-žlutá,  a Červené  (Obr.  3A).  Tak jako očekávaný,  imunitní Odezva, a zástupce JÍT období pro a žlutá modul,byl vysoce obohacený v  Imunita-H proti  Imunita-M a Imunita-L  (r  =  0.26,  P  =  4.0  x  10 — 14 ). The  virový  transkripcebyl taky vysoce obohacený v Imunita-H (r = 0.77, P = 3.0  x 10 — 160 ), zatímco to byl ochuzený v Imunita-M (r = —0.28, P = 2 .0 x 10 — 16 ) a Imunita-L (r = —0.47, P = 2.0 x 10 —46 ). To je rea-

rozumné protože vysoký úrovně z virový replikace smět způsobit a stronger hostitel imunní Odezva. The extracelulární matice byl  vysoce obohacené v Imunita-M (r = 0.47, P = 2.0  x 10 —46 ), zatímco to byla snížena regulace v Imunita-H (r = —0.52, P =  1.0  x 10 —57 ). Obrana  Odezva na virus byl taky  upregulované  v  Imunita-M (r  =  0.12,  P  =  5.0   x  10 —4 ),  zatímco  to  byl  snížená regulace  v Imunitě-L (r = —0.15, P = 1.0 x 10 —5 ) a ukázal Ne signifinemůže korelace s Imunita-H (r = 0.045, P = 0.2). To uvedeno ta imunita-M a  Imunita-L měl a nejsilnější a nejslabší obrana Odezva na virus infekce mezi a tři podtypy.The epiteliální buňka proliferace byl vysoce obohacený v Imunita- L a Imunita-M, zatímco to byl snížená regulace v Imunita-H.

Rovněž, WGCNA identifivyd 12 gen moduly že signifitěžko diferencované tyto pacientů podle choroba (COVID-19, vfluenza, a RSV) (Obr. 3B). Zejména, deset gen moduly zobrazeno vyšší obohatitment v COVID-19 relativní na vfluenza a RSV. Zajímavě, imunitní Odezva byl vysoce obohacený v COVID-19 proti chřipka a RSV (r = 0.46, P = 8.0 x 10 —44 ). The obrana Odezva k viróze byl taky obohacený v COVID-19 v porovnání na vfluenza a RSV (r = 0.1, P = 0.004). To navrhuje že COVID-19 pacientů mít silnější imunní Odezva na virus infekce než vfluenza a RSV pacientů, který smět být popsaný tak jako an vflamatorní odpověď na antigenní podnět. v přidání, dva gen moduly pro který zástupcereprezentativní JÍT podmínky byli jádro a chromozóm, respektive,byli signifipřekotně upregulované v COVID-19. v kontrast, a virová transkripce byl signifipřekotně snížená regulace v COVID-19 proti vfluenza a RSV (r = —0.72, P = 6.0 x 10 — 127 ).

3.4. Asociace mezi imunní podpisy a klinický funkce v

COVID- 19 pacientů

My dále analyzovány sdružení mezi a 27 imunní sigpovahy a klinický funkce v COVID-19 pacientů v GSE157103.The klinický funkce zahrnuta  JIP,  a  Akutní  Fyziologie a chronická Zdraví Hodnocení (APACHE II), a Sekvenční Orgán Selhatjistě Posouzení (POHOVKA), Charlson skóre, C-Reaktivní Protein (CRP), D-dimer, feritin, fibrinogen, NEMOCNICE volný, uvolnit dní (45 dní následovat-nahoru), laktát, prokalcitonin, a ventilátor-volný, uvolnit dní. Oba APACHE II a POHOVKA skóre opatření a vážnost z JIP pacientů [25]. Charlson skóre předpovídá a deset-rok úmrtnost pro a trpěliví s rozsah z komorbidní podmínky [26]. The CRP, D-dimer, feritin, fibrinogen, laktát, a prokalcitonin jsou laboratoř měření, jejichž vysoký úrovně byli koreloval s a vážnost z COVID-19 [27]. Zejména, my nalezeno že 20 imunní podpisy měl signifipřekotně dolní obohacení úrovně  (ssGSEA skóre)  v  JIP  než v non-JIP pacientů (P< 0.05) (Obr. 4A). Pouze dva imunní podpisy(typ II IFN Odezva a vflamatorní cytokiny) měl signifio dost vyšší ssGSEA skóre v JIP než v ne-JIP pacientů. navíc,většina z tyto imunní podpisy' ssGSEA skóre byli negativně koreluje s a úrovně z CRP, D-dimer, feritin, fibrinogen, laktát, a prokalcitonin (Obr. 4B). v kontrast, a většina z tyto imunní podpisy' ssGSEA skóre byli pozitivně koreloval s bez nemocnicední a ventilátor-volný, uvolnit dní.  Kolektivně,  tyto výsledky navrhnout že zvýšené imunní podpisy jsou pravděpodobně na být spojeni s a lepší prognóza v COVID-19 pacientů.

4. Diskuse a závěry

Respirační trakt infekce je odpovědný pro nepatřičné choroba zátěž[28]. The vrozený a adaptivní imunní odpovědi na respirační virus infekce jsou kritický pro udržující a zdravý respirační Systém a předcházení plicní choroba [29]. Ačkoli COVID-19 akcií určitý hlavní příznaky s vfluenza a RSV [30,31],své propustnost a destruktivitu daleko překročit vfluenza a RSV [1]. The unikátní hostitel imunní Odezva v COVID-19 pacienti mohli velmi přispět na tento choroba's vysoký propustnost a destruktivitu  [32].  Pro příklad,  SARS-CoV-2  infekce nesmí vždy zaměstnat interferon Výroba ale zpoždění nebo potlačit interferon II nebo III Výroba v plíce papírové kapesníky [33].

Na infekce, a vfluenza virus je uznáno podle hostitel přes buňky patogen-spojené molekulární vzory  (PAMPy)  [34].PAMPy jsou uznáno podle TLR, RIG-I, a NLRP3 na generovat pro-vflamatorní cytokiny a typ I interferon Výroba, který má silný antivirový aktivita podle omezující virus replikace v hostitelské buňky. Typ I interferony umět vyvolat STAT aktivace a transkripce z a interferon-stimulované gen na vfluence vrozený a adaptivní imunní odpovědi.  Dále,  hostitel imunní buňky rekrutují alveolární makrofágy na aktivovat apoptotický vflvirus uenza-infikovaný buňky,  zatímco krev-odvozený makrofágy infikován vfluenza viry vyrobit velký množství z    pro-vflamatorní cytokiny [34]. RSV infekce vyvolává a silný vrozená imunita Odezva, zvláště respirační trakt neutrofil Odezva[35]. The vrchol z neutrofil Odezva často souhlasí s maxi-maminka klinický vážnost a virový zatížení. nicméně, protože RSV infekce umět snížitapřírodní zabiják  (NK)  buňka počet na regulovat vflamatorní Odezva, a dolní NK buňka počet je koreloval s více vážné infekce [36].  Na akutní infekce,  a adaptivní imunita Odezva mezi RSV pacientů je aktivováno přes náborové CD8PlusT buňky na Průhledná viry. Mezitím, B buňky hrát si an důležitá role v a Výroba z ochranný protilátky. RSV infekce také spouští interferon II Výroba, který hraje a silný ochrannou roli proti virus infekce [37].  Náš Výsledek prokázáno to srovnávalo na COVID-19, vfluenza a RSV pacientů vyvolal a stronger vrozený imunní Odezva, e.g., více interferony I Výroba,makrofágy, NK buňky, a dendritický buňky. Dále, vfluenzaa  RSV  pacientů vyvolal a  silnější adaptivní imunní popsaná reakce podle více B a T buňka Výroba.

V porovnání na vfluenza a RSV, COVID-19 je pravděpodobně na displej níže imunní podpisy a vyšší  IFN  II  Výroba,  vedoucí k chudý prognóza a horší výsledky. The vrozený a adaptivní imunita odpovědi jsou signifipřekotně dolní v  COVID-19  než v jiný viry-infikovaný pacientů,    zatímco chemoatraktant protein-1 (IL-6) je upregulované v COVID-19 pacientů. Mezitím,my nalezeno že pro-vflamatorní cytokiny byli pozoruhodně vyšší v COVID-19 než v vfluenza a RSV pacientů. v kontrast,proti-vflamatorní cytokiny byli signifipřekotně dolní v COVID-19pacientů, který smět popsat a cytokiny bouřka mezi COVID- 19 pacientů. Zajímavě, COVID-19 pacientů zobrazeno a  vyšší výraz z cytolytický perforin než a pacientů infikovaný s jiný viry. nicméně, od té doby perforin's Důležité role lži v cytotoxický aktivita proti patogeny, abnormální Výroba z toho protein mohl být odpovědný pro odpor na a cytotoxická aktivita z NK  a  CD8PlusT  buňky.  To má byl zobrazeno že cílový patogen buňky mohl zaměstnat rozličný uniknout mechanismy proti perforinu aktivita [38].

The shlukování analýza ukázal že    Imunita-M a Imunita-L ukrýval80 procentz COVID-19 pacientů, navrhování že většina COVID-19 pacientů mít an nedostačující imunní Odezva k viróze infekce. Dále, my nalezeno že molekulární a klinické příznaky byli signifipřekotně odlišný mezi COVID-19 pacientů v Imunitě-M a Imunita-H. Pro příklad, Imunita-M pacienti měli signifipřekotně vyšší výraz úrovně z ESO2 a IL-6 zatímco nižší virový zatížení než Imunita-H pacientů. Imunita-M pacienti byli mladší než Imunita-H pacientů. The dolní virový zatížení v Imunitě-M než v Imunita-H pacientů mohl vysvětlit proč bývalý měl a slabší imunní Odezva než a poslední. v přidání,my nalezeno že a výraz úrovně z ESO2 a IL-6 měl a negativní korelace s virový zatížení v  COVID-19  pacientů. The negativnísdružení mezi ESO2 a virový zatížení mohl být připisováno k tomu ESO2 umět snížit virový zatížení [39].

Zajímavě, mladší COVID-19 pacientů mít a dolní imunitní odpověď a méně virový zatížení v Imunita-M než starší pacientů v Imunita-H. A potenciál vysvětlení mohl být že a imunníSystém je často nefunkční a heterogenní v starší lidé[40]. Přes stárnutí, a imunní Systém často Změny v dva způsoby[40]. Jeden je imunosenescence; že je, nefunkční buňky stát se epigeneticky uzamčeno do a  pro-vflamatorní Stát,  vylučující cytokiny a chemokiny. The jiný jeden je vflamm-stárnutí vznikajícíz a nadměrně aktivní a neúčinné upozornění Systém [40]. v přidání,když starší alveolární TLR zjistit a patogen, ony reagovat výrobou typ I interferony na přitahovat imunní buňky na a místo infekce.  Dále,  Ačkoli a číslo z makrofágů přibývá s stáří, jejich plasticity na konvertovat mezipro-aproti-vflamatorní státy je snížena  [33].  Proto,  a vyšší imunita podpisy v Imunita-H jsou pravděpodobně na být spojené s nefunkčním imunní odpovědi v starší COVID-19 pacientů, Vést-Ing na horší klinický výsledky, tak jako pozorováno v a předchozí Výsledek.kromě, my nalezeno že IFITM3, a gen hraní a kritický role v promotání a imunní Systém's obrana proti viry, bylvýrazně snížená regulace v  COVID-19  proti vfluenza a  RSV pacientů.  Znovu,  to navrhuje an nedostačující imunní Odezva v COVID-19 proti vfluenza a RSV pacientů, Ačkoli a úrovně pro-vflamatorní cytokiny jsou pozoruhodně vyšší v COVID- 19 než v vfluenza a RSV pacientů.