科学家发现了COVID-19病毒如何导致小鼠多器官衰竭

加州大学洛杉矶分校的研究人员首次在老鼠身上创造了一种COVID-19，展示了这种疾病是如何损害肺部以外的器官的。利用他们的模型，科学家们发现SARS-CoV-2病毒可以关闭心脏、肾脏、脾脏和其他器官细胞的能量生产。

“这小鼠模型是研究生命系统中SARS-CoV-2的一个非常强大的工具，”阿尔琼·德布博士说，他是一篇关于这项研究的论文的联合高级作者，也是加州大学洛杉矶分校Eli和Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心的成员。“了解这种病毒如何劫持我们的细胞，最终可能会找到预防或治疗COVID-19伴随人类器官衰竭的新方法。”

Deb说，同样的模型也可以帮助研究人员更多地了解未来可能出现的其他类似病毒，并且它可能对测试最终的治疗方法有用。

这篇论文发表在该杂志上江森自控的洞察力这项研究由Vaithilingaraja Arumugaswami共同领导，他是加州大学洛杉矶分校David Geffen医学院分子和医学药理学副教授，也是布罗德干细胞研究中心的成员。

研究人员经常研究老鼠理解人类疾病的基本原理，但将人类健康状况转化为动物模型可能很棘手。例如，SARS-CoV-2依靠ACE2蛋白质感染人类。但这种病毒不识别小鼠版的ACE2，因此暴露于SARS-CoV-2病毒的健康小鼠不会生病。

在世界各地其他研究团队之前的实验中，通过基因工程，小鼠的肺部含有人类版本的ACE2，然后通过鼻子感染SARS-CoV-2病毒。尽管这使得病毒能够感染小鼠并引起肺炎，但这些实验中的动物不会像人类那样出现广泛的其他症状。

心脏病学家、分子细胞和发育生物学教授德布说:“在COVID-19患者中，肺部以外的器官受累的患者出现不良结果的风险最大。”“所以我们认为了解病毒如何影响其他器官非常重要。”

对人类的研究表明，SARS-CoV-2可以通过血液循环到达多个器官。因此，在加州大学洛杉矶分校的实验中，研究人员首先在小鼠的心脏和其他重要器官中植入了人类版本的ACE2。然后，他们通过向一半的动物的血液中注射SARS-CoV-2来感染它们。在接下来的几天里，研究人员跟踪了这些动物的整体健康状况，并分析了它们体内某些基因和蛋白质水平的变化。

7天内，所有感染COVID-19的小鼠都停止进食，完全不活动，平均体重减少了约20%。另一方面，那些被改造成携带人类ACE2蛋白但没有感染病毒的动物，体重并没有显著下降。

此外，感染COVID-19的动物的免疫细胞水平发生改变，心脏组织肿胀，脾脏消瘦——这些症状都在COVID-19危重患者身上观察到。

Deb的团队还研究了感染SARS-CoV-2的小鼠体内哪些基因被打开和关闭，他们发现了其他疾病的迹象。帮助细胞产生能量的常见分子过程——通过被称为三羧酸循环(TCA循环)和电子传递链的机制——在心脏、肾脏、脾脏和肺中被关闭。

德布说:“如果一种病毒阻断了身体多个器官的能量生成途径，那将会造成严重破坏。”

最后，该研究还显示，在患有COVID-19的小鼠的整个器官中，一些变化是持久的。除了暂时改变某些基因的开启和关闭细胞在此期间，病毒发生了表观遗传变化——对DNA结构的化学改变，导致更持久的影响。黛布说，这可以解释为什么一些COVID-19患者在体内清除病毒后，症状会持续几周或几个月。

尽管这一发现对治疗COVID-19没有直接影响，但Deb说，小鼠模型将有助于正在进行的关于如何治疗COVID-19的研究病毒感染肺部以外的重要器官，并用于治疗该疾病的新药试验。

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