Usporedbe imunološkog krajolika između pacijenata s COVID{0}}, influencom i respiratornim sincicijskim virusom analizom grupiranja

Za više informacija kontaktirajtedavid.wan@wecistanche.com

a b s t r a c t

Pozadina:  COVID-19 ima jači zaraznost i a viši rizik za ozbiljnost od najviše drugo zarazna respiratorna bolesti. The mehanizmima temeljni ovaj razlika ostati nejasno.

metode: Mi u odnosu the imunološki pejzaž između COVID-19 i dva drugo zarazan resgusarski bolesti (ufluenza i dišni sincicijski virus (RSV)) po grupiranje analiza od the tri dis-olakšava temeljen na 27 imun potpisi' rezultati.

Rezultati: Mi identificiratifiizd tri imun podvrste: Imunitet-H, Imunitet-M, i Imunitet-L, koji dis-igrao visoka, srednji, i nizak imun potpisi, odnosno. Mi pronađeno20 posto, 35,5 posto,i44,5 posto od COVID-a-19 slučajeva uključeno u Imunitet-H, Imunitet-M, i Imunitet-L, odnosno; svi ufluenza slučajevi su bili uključeno u Imunitet-H; 66,7 postoi33,3 postood RSV slučajeva pripadao do Imunitet-H i Imunitet-L,odnosno. ove podaci naznačiti da najviše COVID-19 pacijenata imati slabiji imun potpisi nego ufluenza i RSV pacijenata, kao dokazano po 22 od the 27 imun potpisi imajući niži rezultati obogaćivanja u COVID-19 od u ufluenza i/ili RSV. The Imunitet-M COVID-19 pacijenata imao the najviši izraz razine od AS2 i IL-6 i najniža virusni opterećenja i bili the najmlađi.  U kontrast,  imunitet-H COVID-19 pacijenata imao the najniža izraz razine od AS2 i IL-6 i najviši virusni opterećenja i bili the najstariji. Najviše imun potpisi imao niži obogaćivanje razine u the intenzivan briga jedinica(ICU) od u ne-ICU pacijenata. Gen ontologija analiza pokazala da the urođeni i adaptivna imunološki odgovori bili znakovifinagnuto smanjeno regulirano u COVID-19 protiv zdrav pojedinaca.

Zaključci: U odnosu do ufluenza i RSV, COVID-19 prikazano znakovifinagnuto drugačiji imunologkal profiles. Povišen imun potpisi su pridružen s a bolje prognoza u COVID-19 pacijenata.

@ 2021 The Autor(s). Objavljeno po Elsevier B.V. na korist od Istraživanje Mreža od Računalni i Strukturalne Biotehnologija. Ovaj je an otvorenog pristupa članak pod, ispod the CC PO-NC-ND licencija

Kliknite ovdje da saznate više o Cistancheu

1. Pozadina

The koronavirus bolest 2019 (COVID-19) uzrokovano po the teška akutna dišni sindrom koronavirus 2 (SARS-CoV-2) ima prijavljen do premašiti 126 milijuna slučajeva i rezultiralo u više od2.7 milijuna smrtni slučajevi globalno kao od ožujak 26, 2021 [1]. COVID-19dionice sličan klinički prezentacije s ufluenza i respiratorni sincicijski virus (RSV), takav kao kašalj, groznica, teški pluća infekcije,i povremeno dišni neuspjeh izazivanje smrtni slučajevi [2], Štoviše,COVID-19 ima također pokazao različita klinički karakteristike,

takav kao gastrointestinalni nelagoda, živac ozljede, i hipogeuzija[3,4]. U odnosu do drugo zarazan dišni bolesti, takav kao ufluenza i RSV, COVID-19 ima jači zaraznost i a viši -rizik za ozbiljnost,   takav kao dišni nevolja i sustavno uflammacija  [3,5].  Više ozbiljno,  COVID-19  često ima a  duga inkubacija razdoblje da znakovifinagnuto povećava se njegov prenosivost[3,5,6]. Za razliku od puno drugo dišni virusi, SARS-CoV-2 infeccija svibanj proizlaziti u domaćin hiperinflammatory odgovor, karakterizira a   visoka razini od kružeći uflammatory citokini i interleukina-6 (IL-6) [7]. Nekoliko studije imati prikazano da a velika količina od tip I interferon unaprijeđen uflammatory citokini proizvodnja i rezultiralo u smrtonosan upala pluća [8,9]. Imun disfunkcijacija je također a karakteristika od COVID-19 [10]; kao prikazano u teški COVID-19 slučajeva, the ukupno brojevima od T i B Stanice su smanjena,rezultirajući iz pretjerano proizveden pro-uflammatory citokini [11].Do otkriti potencijal mehanizmima temeljni the znakovifineznatno drugačiji klinički karakteristike od COVID-19,  mi u odnosu imunološki pejzaž između COVID-19, ufluenza, i Na temelju RSV-a na njihov gen izraz profiles. Mi izvedena a analiza klasteriranja do identificirati imun podvrste od COVID-19, ufluenza, i RSV temeljen na the obogaćivanje razine od 27 imun potpisi. Identificirali smo se tri imun podvrste s visoka,  srednji,  i nizak imunitet potpisi,  odnosno,  i secirao ove podvrste'molekularni značajke. Mi također istraživao korelacije između ovi imuni potpisi i razne klinički karakteristike u COVID- 19  pacijenata. Ovaj studija naciljan do pružiti novi uvide u imunološki pejzaž od COVID-19.

sl. 1.  Identifikation od imun podvrste od COVID-19, ufluenza, i RSV. (A) Hijerarhijski grupiranje prinosi tri podvrste: Imunitet-H, Imunitet-M, i Imunitet-L,

temeljen na the obogaćivanje rezultati od 27 imun potpisi. (B) Usporedbe od the obogaćivanje rezultati od 27 imun potpisi između the tri imun podvrste. (C)Usporedbe od the obogaćivanje rezultati od 27 imun potpisi između COVID-19, ufluenza, i RSV pacijenata. (D) Usporedbe od the izraz razine od AS2 i IL-6između the tri imun podvrste i između the tri imun podvrste koji sadrži COVID-19 samo. (E) Usporedbe od COVID-19 pacijenata' dobi između the tri imuna podvrste. (F) Usporedbe od virusni opterećenja u COVID-19 pacijenata između the tri imun podvrste. (G) Kopljanik poveznica između the izraz razine ofACE2i IL-6 i virusni opterećenja u COVID-19 pacijenata. (H) Pearson poveznica između the izraz razine od AS2 i IL-6 u COVID-19 pacijenata. * P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001.

2. metode

2. 1. Skupovi podataka

Mi prikupljeni osam gen izraz profivrijesak skupovi podataka, uključujući

četiri COVID-19 RNA-seq skupovi podataka [12-15], jedan RSV RNA-seq skup podataka iz the Gen Izraz Omnibus baza podataka (GEO, https://www. ncbi.nlm.NIH.gov/geo/), jedan RSV mikromreža skup podataka [16], jedan ufluenza mikromreža skup podataka iz GEO, i jedan mikromreža skup podataka za oboje RSV i ufluenza [17] (Stol 1). Prvi, mi prikupljeni sirovo podaci iz ove skupovi podataka, sastavljen od 1,036 pacijenata i 273 zdrav kontrolovi. The  1,036  pacijenata uključeno 842  COVID-19, 44  ufluenzas,i  150  RSV  pacijenata.  The medijan dob od ove pacijenata bio je53 godine (interkvartilni domet: 38–67 godine). Među ove pacijenata, 404 (38,96 posto)bili ženke, 348 (33,61 posto)bili mužjaci,  i  284 (27,43 posto)bili neidentičanfiizd.  Tamo bili  100  COVID-19  slučajeva u skup podataka GSE157103, uključujući 50 intenzivan briga jedinica (ICU) slučajevima i  50  ne-ICU slučajeva.  The četiri  COVID-19  skupovi podataka uključeno

pacijenata iz the  SAD.  The dva gripa skupovi podataka uključeni pacijenti iz Kanada i the UK, odnosno, i the dva RSV skupovi podataka uključeno pacijenata iz the UK i the SAD. The pacijenata'tkiva u ove skupovi podataka nastao iz the Gornji dišni put, periferal krv mononuklearni Stanice, leukocita, i krv. Sljedeći, mi poformirana a kvaliteta kontrolirati analiza do otkriti outliers u svaki korištenje skupa podataka WGCNA [7].  Konačno, mi spojeno ove skupovi podataka korištenjem the''sjediniti"  funkcija u the  R  paket  ''baza"  i izvedena prilagodba od serija učinci i normalizacija od the kombinirani podaci korištenjem the ''normalizirati između nizova" funkcija u the R paketdob ''limma. " Jer ovaj studija naciljan do usporediti imun signature između  COVID-19,  ufluenza,  i  RSV,  the bakterijski i druge anoniman virusi-pridružen uzorci bili isključen.

2.2. Grupiranje

Mi izvedena an opsežna književnost traži za imun signature pridružen s dišni virus infekcija i prikupljeni27 imun potpisi uključujući  136 marker geni [18-21]. Mifiprvi kvantifiizd the obogaćivanje razine od the 27 imun potpisi u svaki uzorak po the singl-uzorak gen-postaviti obogaćivanje analiza(ssGSEA) [22]. Na temelju na the ssGSEA rezultati od the 27 imun signature, mi izvedena hijerarhijski grupiranje od the uzorci u spajanje skup podataka temeljen na the euklidski metrika.

2.3. Gen-postaviti obogaćivanje analiza

Mi identificiratifiizd gen ontologija (IĆI) i KEGG putovi upregu-

kasno i smanjeno regulirano u COVID-19, ufluenza, RSV, i njihov

imun podvrste po GSEA [23] (R implementacija) s a mlatitistar od prilagođen P-vrijednost< 0.05.

sl. 2.  Identifikation od diferencijalno izrazio geni i gen ontologija (IĆI) između COVID-19 pacijenata i ufluenza i RSV pacijenata. (A) Usporedbe od the razine izražavanja od AS2 i TMPRSS2 između virus-zaražen pacijenata i zdrav kontrole. (B) IFITM3 pokazuje znakovifinagnuto niži izraz razine u COVID-19 od u ufluenza i RSV pacijenata i snažna pozitivan izraz korelacije s imun-promicanje potpisi. IĆI Pojmovi unaprijed reguliran i smanjeno regulirano u COVID-19 (C), ufluenza (D), i

RSV (E) pacijenata protiv zdrav kontrole. (F) IĆI Pojmovi visoko obogaćen u COVID-19 protiv ufluenza. * P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001.

2.4. Identifikation od gen moduli obogaćen u imun podvrste

Mi koristi se  WGCNA  [7]  do identificirati gen moduli znakovifineznatno obogaćen u imun podvrste temeljen na gen co-izraz netoraditi analiza. Na temelju na the izraz korelacije između gen moduli' središte geni, mi identificiratifiizd the IĆI Pojmovi znakovifislabo korelirani do specific osobine.

2.5. Statistički analiza

U the usporedba od drugačiji skupine od podaci, mi koristi se Student's t-test ili ANOVA test ako oni bili normalno, redovno distribuiran; inače,mi koristi se the Mann–Whitney U test ili Kruškal–Wallis test. Mi upotrijebio Pearson poveznica koefficient (R) do procijeniti the korelacija izraza između dva geni i the Kopljanik poveznica koefficient  (p)  do procijeniti korelacije između drugo varijable.  Prilagodili smo se P vrijednosti u višestruki testovi korištenjem the lažno otkriće stopa(FDR), koji bio je proračunati po the Benjaminija-Hochberg metoda.Mi izvedena svi statistički analize korištenjem R programiranje (version 4.0.2).

3. Rezultati

3. 1. The imun podvrste od COVID- 19, ufluenza, i RSV

Na temelju na the  27  imun potpisi'  obogaćivanje rezultati,  mi hijerarhijski grozdasti the  809  virus-zaražen pacijent na temelju uzoraka na the euklidski udaljenost metrički. Mi dobiveno tri čisto

klasteri,   terminirano   Imunitet-H,   Imunitet-M,   i   Imunitet-L,koji prikazano the najviši, srednji, i najniža imun potpis razine, odnosno (sl. 1A). U činjenica, među the 27 imunološki potpisi, 21 prikazano znakovifinagnuto viši obogaćivanje rezultati u Imunitet-H od u   Imunitet-M i   Imunitet-L  (jedan-način ANOVA test, P< 0.05) (sl. 1B). Mi pronađeno20 posto, 35,5 posto,i44,5 postood  COVID-19  slučajeva uključeno u  Imunitet-H,  Imunitet-M,  i imunitet-L,   odnosno;   svi ufluenza slučajeva bili uključen u   Imunitet-H; 66,7 postoi33,3 postood   RSV   slučajeva pripadao Imunitet-H i Imunitet-L, odnosno. ove rezultate indimačka da najviše COVID-19 pacijenata imati slabiji imun potpisi nego the pacijenata zaražen s drugo virusi. Ovaj bio je svjedoči potheda 22 od the 27 imun potpisi prikazano niži obogatitiment rezultati u COVID-19 od u ufluenza i/ili RSV pacijenata(sl. 1C).

Angiotenzin-pretvaranje enzim 2 (AS2) je the domaćin ćelija receptor od SARS-CoV i SARS-CoV-2 [3]. Mi pronađeno da AS2 izrazitision razine bili the najviši i najniža u  Imunitet-M i imunitet-H,  odnosno  (dva-repasti  Student's t-test,  P< 0.05) (sl. 1D). IL-6 ima bio naznačeno kao an nepovoljan prognostičar od COVID-a-19. Posebno, the izraz razine od IL-6 bili the najviši i najniža u   Imunitet-M i    Imunitet-H,   odnosno(P< 0.05) (sl.  1D). Kada the slučajeva od ufluenza i RSV bili isključeni, the izraz razine od AS2 i IL-6 bili još the visoka-procjena i najniža u  Imunitet-M i  Imunitet-H,  odnosno(P< 0.05) (sl.  1D).  To naznačeno da the  COVID-19  slučajeva u Imunitet-M i  Imunitet-H svibanj imati drugačiji prognoze.Doista, the COVID-19 pacijenata bili the najmlađi i najstariji u Imunitet-M i Imunitet-H, odnosno (Kruškal–Wallis test, P = 0.003) (sl. 1E). Štoviše, the COVID-19 pacijenata imao the nizakprocjena i najviši virusni opterećenja u  Imunitet-M i  Imunitet-H,odnosno (P = 0.004) (sl.  1F). The izraz  razine od AS2i IL-6 bili obrnuto korelirani s virusni opterećenja u COVID-19pacijenata (Kopljanik poveznica, p = — 0.29, P< 0.001,p = — 0.12, P < 0.015,="">odnosno) (sl. 1G). U međuvremenu, mi promatranom a jak izraz   poveznica   između  AS2   i   IL-6   u   COVID-19pacijenata (Pearson poveznica R = 0.65, P< 0.001) (sl. 1H).

Sve u svemu, ove rezultate naznačiti da the domaćin imun odgovor na SARS-CoV-2  infekcija je Vjerojatno do biti više jako neregulirano nego the odgovor do the drugo virusi' infekcija.

sl. 3.  Gen moduli obogaćen u imun podvrste i bolesti. 12 gen moduli (naznačeno u tirkiz, zelena, ljubičasta, preplanuli ten, magenta, žuta boja, plava, smeđa, crno, ružičasta,zelena-žuta boja, i Crvena boje) znakovifinagnuto diferenciran ove pacijenata po imun podtip (A) i bolest (B) identificiratifiizd po WGCNA. The predstavnik gen ontologija (IĆI)za gen moduli,  poveznica koefficienti,  i P vrijednosti  (u zagrada)  su prikazano. TheSivo modul sadrži nedodijeljen geni i ima Ne  IĆI pridružen s to.  (Za tumačenje od the reference do boja u ovaj figure legenda, the čitač je uputiti do the mreža verzija od ovaj članak.) (Za tumačenje od the reference do boja u ovajfigure legenda, the čitač je uputiti do the mreža verzija od ovaj članak.)

3.2. Diferencijalno izrazio geni i putovi između COVID- 19pacijenata i ufluenza i RSV pacijenata

AS2 i TMPRSS2 su dva presudno molekule za SARS-CoV-2napadački domaćin Stanice [24].  Mi pronađeno da AS2  izraz razine su bile znakovifinagnuto viši u  COVID-19  pacijenata od u zdravkontrole, ufluenza, i RSV pacijenata (P< 0.05) (sl. 2A). TMPRSS2izraz razine bili znakovifinagnuto niži u  COVID-19  pacijenata nego u zdrav kontrole,  dok to bio je znakovifinagnuto viši u COVID-u-19 pacijenata od u ufluenza i RSV pacijenata (P< 0.05) (sl.  2A).  Nadalje,  mi identificiratifiizd  41  geni pokazivanje znakovifinagnuto drugačiji izraz razine između COVID-19 pacijenata i zdravo kontrole (FDR< 0.1,presavijati promijeniti veća od 2). Među njima, 12 geni kodiranje transkripcijski čimbenici (TF-ovi) bili upreguliran u COVID-19 pacijenata. The 12 TF-ovi uključeno five virusni replikacija i stanični odgovor inhibitori (AKO3, DDX58, MX1, OAS1, i TRIM22), jedan kemokin (CXCL10), dva interferon-gama signal-ing posrednici (XAF1 i GBP1), jedan makrofaga aktiviranje modulator  (EPSTI1),  dva imun odgovor modulatori  (STAT1  i EIF2AK2),   i jedan interferon's antivirusno aktivnost modulator(IFITM3). U ufluenza i RSV pacijenata, 14 i 40 TF geni bili regulirani relativna do njihov zdrav kontrole, odnosno. IFITM3bio je the samo TF gen obično unaprijed reguliran u COVID-19, ufluen-za,  i  RSV  pacijenata.  Međutim,  IFITM3  imao znakovifinagnuto niži izraz razine u COVID-19 od u ufluenza i RSV pacijenata i pokazala snažna pozitivan izraz korelacije s imunološki potpisi (sl. 2B). Opet, ove rezultate naznačiti the razlike u domaćin imun odgovor u COVID-19 protiv ufluenza i RSV pacijenti.

GSEA identificiratifiizd 81 IĆI Pojmovi obogaćen u COVID-19 pacijenata,koji bili uglavnom uključeni u the regulacija od metabolizam,izvanstanični matrica,  Cestarina-Kao receptore  (TLR-ovi),  Konj signalizacija,i imun odgovor. U kontrast, dva IĆI Pojmovi uključeni u reg ubikvitin  i  urođeni  imunitet  bili  smanjena  u

COVID-19 pacijenata (sl. 2C). U dodatak, GSEA identificiratifiizd 272 GO uvjeti obogaćen u ufluenza pacijenata, najviše od koji bili uključeni u the regulacija od uflammatory i imun odgovori (sl. 2D). 49 IĆI Pojmovi bili obogaćen u RSV pacijenata, najviše od koji bili povezani s imun regulacija  (sl.  2E).  Iznenađujuče,  nijedan od ove IĆI Pojmovi bili obično unaprijed reguliran ili smanjeno među the tri skupine od virus-zaražen pacijenata,  ukazujući na jedinstvenost molekularni preinake u svaki skupina od virus-zaraženih pacijenata.

Mi također provedeno a usporedba od gen izraz profiles između the COVID-19 pacijenata i ufluenza i RSV pacijenata.Mi pronađeno  126  IĆI Pojmovi visoko obogaćen u  COVID-19,  najviše od kojih bili uključeni u the regulacija od metabolizam, kemokini,i citokini. U dodatak, 32 IĆI Pojmovi bili smanjena u COVID-u-19, koji bili uglavnom pridružen s genomski regulacija stabilnosti (sl. 2F i Dopunski sl. S1A). osim, mi com-pared gen izraz profiles između Imunitet-H, Imunitet- M, i Imunitet-L. Mi pronađeno 107 IĆI Pojmovi znakovifinagnuto upregukasno u Imunitet-H protiv Imunitet-L, i 136 IĆI Pojmovi significantly unaprijed reguliran u     Imunitet-M protiv     Imunitet-H (Dopunski sl. S1B, C, D). Kao očekivano, ove IĆI Pojmovi bili su uglavnom uključeni u the regulacija od the imun sustav. Prikupititivno,  ove rezultate naznačiti da the domaćin imun odgovor na SARS-CoV-2 je znakovifinagnuto drugačiji iz da od the drugo virusi i da SARS-CoV-2 infekcija svibanj utjecati the domaćinov metabolički proces i genomski stabilnost.

sl. 4. Udruge između imun potpisi i klinički značajke u COVID-19 pacijenata. (A) Usporedbe od the obogaćivanje razine od 27 imun potpisi između JIL i ne-ICU slučajeva. Dva-repasti Student's t-test P vrijednosti su naznačeno. (B) Toplinska karta pokazivanje Kopljanik korelacije između the obogaćivanje razine od 27 imun potpisi i klinički parametri u COVID-19. * P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001.The rezultate u (A, B) bili dobiveno po analizirajući the skup podataka GSE157103.

3.3. Gen moduli obogaćen u imun podvrste i bolesti

Mi koristi se  WGCNA [7]  do identificirati sličan co-izraz genskih modula da diferenciran pacijenata po podtip  (Imunitet-H,Imunitet-M,  i  Imunitet-L)  ili bolest  (COVID-19,  ufluenza,i RSV). Mi identificiratifiizd 12 gen moduli istaknuto u različite boje: tirkiz, zelena, ljubičasta, preplanuli ten, magenta, žuta boja, plava, smeđa,crno,  ružičasta,  zelena-žuta boja,  i Crvena  (sl.  3A).  Kao očekivano,  imunološki odgovor, a predstavnik IĆI termin za the žuta boja modul,bio je visoko obogaćen u  Imunitet-H protiv  Imunitet-M i imunitet-L  (r  =  0.26,  P  =  4.0  x  10 — 14 ). The  virusni  transkripcijabio je također visoko obogaćen u Imunitet-H (r = 0.77, P = 3.0  x 10 — 160 ), dok to bio je osiromašio u Imunitet-M (r = —0.28, P = 2 .0 x 10 — 16 ) i Imunitet-L (r = —0.47, P = 2.0 x 10 —46 ). To je rea-

razuman jer visoka razine od virusni replikacija svibanj uzrok a jaknjem domaćin imun odgovor. The izvanstanični matrica bio je  visoko obogaćen u Imunitet-M (r = 0.47, P = 2.0  x 10 —46 ), dok to bio je smanjen u Imunitet-H (r = —0.52, P =  1.0  x 10 —57 ). Obrana  odgovor do virus bio je također  unaprijed reguliran  u  Imunitet-M (r  =  0.12,  P  =  5.0   x  10 —4 ),  dok  to  bio je  smanjeno regulirano  u Imunitet-L (r = —0.15, P = 1.0 x 10 —5 ) i pokazala Ne znakovificant korelacija s Imunitet-H (r = 0.045, P = 0.2). To naznačeno taj Imunitet-M i  Imunitet-L imao the najjača i najslabija obrana odgovor do virus infekcija među the tri podvrste.The epitelni ćelija proliferacija bio je visoko obogaćen u Imunitet- L i Imunitet-M, dok to bio je smanjena u Imunitet-H.

Također, WGCNA identificiratifiizd 12 gen moduli da znakovifislabo diferenciran ove pacijenata po bolest (COVID-19, ufluenza, i RSV) (sl. 3B). Posebno, deset gen moduli prikazano viši obogatitiment u COVID-19 relativna do ufluenza i RSV. Zanimljivo, imunološki odgovor bio je visoko obogaćen u COVID-19 protiv gripa i RSV (r = 0.46, P = 8.0 x 10 —44 ). The obrana odgovor na virus bio je također obogaćen u COVID-19 u odnosu do ufluenza i RSV (r = 0.1, P = 0.004). To sugerira da COVID-19 pacijenata imati jači imun odgovor do virus infekcija od ufluenza i RSV pacijenata, koji svibanj biti opisao kao an uflammatory odgovor na antigenski poticaj. U dodatak, dva gen moduli za koji predstavnikreprezentativan IĆI Pojmovi bili jezgra i kromosom, odnosno,bili znakovifinagnuto unaprijed reguliran u COVID-19. U kontrast, the virusna transkripcija bio je znakovifinagnuto smanjena u COVID-19 naspram influenza i RSV (r = —0.72, P = 6.0 x 10 — 127 ).

3.4. Udruge između imun potpisi i klinički značajke u

COVID- 19 pacijenata

Mi unaprijediti analizirani udruge između the 27 imun sigprirode i klinički značajke u COVID-19 pacijenata u GSE157103.The klinički značajke uključeno  ICU,  the  Akutna  Fiziologija i Kronični Zdravlje Evaluacija (APACHE II), the Sekvencijalno Orgulje Iznevjeritiure Procjena (SOFA), Charlson postići, C-Reaktivno Protein (CRP), D-dimer, feritin, fibrinogen, bolnica besplatno dana (45 dana slijediti-gore), laktat, prokalcitonin, i ventilator-besplatno dana. Oba APACHE II i SOFA rezultati mjera the ozbiljnost od ICU pacijenata [25]. Čarlson postići predviđa the deset-godina smrtnost za a pacijent s domet od komorbidni Uvjeti [26]. The CRP, D-dimer, feritin, fibrinogen, laktat, i prokalcitonin su laboratorija mjerenja čija visoka razine bili korelirani s the ozbiljnost od COVID-19 [27]. Posebno, mi pronađeno da 20 imun potpisi imao znakovifinagnuto niži obogaćivanje razine  (ssGSEA rezultati)  u  ICU  od u ne-ICU pacijenata (P< 0.05) (sl. 4A). Samo dva imun potpisi(tip II IFN odgovor i uflammatory citokini) imao znakovifineznatno viši ssGSEA rezultati u ICU od u ne-ICU pacijenata. Štoviše,najviše od ove imun potpisi' ssGSEA rezultati bili negativno korelirani s the razine od CRP, D-dimer, feritin, fibrinogen, laktat, i prokalcitonin (sl. 4B). U kontrast, a većina od ovi imuni potpisi' ssGSEA rezultati bili pozitivno korelirani s bolničkim besplatnimdana i ventilator-besplatno dana.  Kolektivno,  ove rezultate predložiti da povišena imun potpisi su Vjerojatno do biti povezan s a bolje prognoza u COVID-19 pacijenata.

4. Rasprava i zaključke

Respiratorni trakt infekcija je odgovoran za nedolično bolest teret[28]. The urođeni i adaptivna imun odgovori do respiratorni virus infekcija su kritično za uzdržavanje a zdrav dišni sustav i sprječavanje plućni bolest [29]. Iako COVID-19 dionice određeni primarni simptoma s ufluenza i RSV [30,31],njegov prenosivost i destruktivnost daleko premašiti ufluenza i RSV [1]. The jedinstvena domaćin imun odgovor u COVID-19 pacijenti bi mogli uvelike doprinositi do ovaj bolest's visoka prenosivost i destruktivnost  [32].  Za primjer,  SARS-CoV-2  infekcija ne može stalno zaposliti interferon proizvodnja ali odgoditi ili potisnuti interferon II ili III proizvodnja u pluća tkiva [33].

Na infekcija, the ufluenza virus je prepoznati po domaćin stanice kroz uzročnik bolesti-pridružen molekularni uzorci  (PAMP-ovi)  [34].PAMP-ovi su prepoznati po TLR-ovi, OPREMITI-I, i NLRP3 do generirati pro-uflammatory citokini i tip I interferon proizvodnja, koji ima snažna antivirusno aktivnost po ograničavajući virus replikacija u stanice domaćina. Tip I interferoni limenka inducirati STAT aktiviranje i transkripcija od the interferon-stimuliran gen do uflutjecaj urođeni i adaptivna imun odgovori.  Nadalje,  domaćin imun stanice regrutiraju alveolarni makrofagi do aktivirati apoptotičan uflvirus uenza-zaražen Stanice,  dok krv-izveden makrofagi zaražen ufluenza virusi proizvoditi velika iznose od    pro-uflammatory citokini [34]. RSV infekcija izaziva a snažna urođeni imuni odgovor, posebno dišni trakt neutrofil odgovor[35]. The vrh od neutrofil odgovor često slaže se s maksi-mama klinički ozbiljnost i virusni opterećenje. Međutim, jer RSV infekcija limenka smanjititheprirodni ubojica  (NK)  ćelija računati do regulirati unutraflammatory odgovor, a niži NK ćelija računati je korelirani s više ozbiljan infekcija [36].  Na akutan infekcija,  the adaptivni imuni odgovor među RSV pacijenata je aktiviran preko novačenje CD8plusT Stanice do čisto virusi. U međuvremenu, B Stanice igra an važna uloga u the proizvodnja od zaštitnički protutijela. RSV infekcija također pokreće interferon II proizvodnja, koji predstave a snažna zaštitnu ulogu protiv virus infekcija [37].  Naše rezultate pokazao to u usporedbi do COVID-19, ufluenza i RSV pacijenata izmamio a jaknjem urođeni imun odgovor, e.g., više interferoni I proizvodnja,makrofagi, NK Stanice, i dendritičan Stanice. Nadalje, ufluenzai  RSV  pacijenata izmamio a  jači adaptivna imun opisan odgovor po više B i T ćelija proizvodnja.

U odnosu do ufluenza i RSV, COVID-19 je Vjerojatno do prikazati niže imun potpisi i viši  IFN  II  proizvodnja,  dovodi do siromašan prognoza i gore ishodi. The urođeni i adaptivni imuni odgovori su znakovifinagnuto niži u  COVID-19  od u drugo virusi-zaražen pacijenata,    dok kemoatraktantski protein-1 (IL-6) je unaprijed reguliran u COVID-19 pacijenata. U međuvremenu,mi pronađeno da pro-uflammatory citokini bili nevjerojatno viši u COVID-19 od u ufluenza i RSV pacijenata. U kontrast,anti-uflammatory citokini bili znakovifinagnuto niži u COVID-19pacijenata, koji svibanj opisati the citokini oluja među COVID- 19 pacijenata. Zanimljivo, COVID-19 pacijenata prikazano a  viši izraz od citolitički perforin od the pacijenata zaražen s drugo virusi. Međutim, od perforin's važno uloga laži u citotoksični aktivnost protiv uzročnici bolesti, nenormalan proizvodnja od ovog protein mogao biti odgovoran za otpornost do the citotoksično djelovanje od NK  i  CD8plusT  Stanice.  To ima bio prikazano da ciljni patogen Stanice mogao zaposliti razne pobjeći mehanizmima protiv perforina aktivnost [38].

The grupiranje analiza pokazala da    Imunitet-M i imunitet-L utočište80 postood COVID-19 pacijenata, sugerirajući da većina COVID-19 pacijenata imati an neadekvatan imun odgovor na virus infekcija. Nadalje, mi pronađeno da molekularni i kliničke značajke bili znakovifinagnuto drugačiji između COVID-19 pacijenata u Imunitet-M i Imunitet-H. Za primjer, Imunitet-M pacijenti su imali znakovifinagnuto viši izraz razine od AS2 i IL-6 dok niže virusni opterećenja od Imunitet-H pacijenata. Imunitet-M pacijenti su bili mlađi od Imunitet-H pacijenata. The niži virusni opterećenja u Imunitet-M od u Imunitet-H pacijenata mogao objasniti zašto bivši imao a slabiji imun odgovor od the potonji. U dodatak,mi pronađeno da the izraz razine od AS2 i IL-6 imao a negativna korelacija s virusni opterećenja u  COVID-19  pacijenata. The negativanudruga između AS2 i virusni opterećenja mogao biti pripisivati na ono AS2 limenka smanjiti virusni opterećenja [39].

Zanimljivo, mlađi COVID-19 pacijenata imati a niži imunološki odgovor i manje virusni opterećenja u Imunitet-M od stariji pacijenata u Imunitet-H. A potencijal obrazloženje mogao biti da the imunsustav je često nefunkcionalno i heterogena u stariji narod[40]. Kroz starenje, the imun sustav često promjene u dva načine[40]. Jedan je imunosescencija; da je, nefunkcionalno Stanice postati epigenetski zaključan u a  pro-uflammatory država,  lučenje citokina i kemokini. The drugo jedan je uflamm-starenje nastajanjeiz the preaktivan i neučinkovito uzbuna sustav [40]. U dodatak,kada starije osobe alveolarni TLR-ovi otkriti the uzročnik bolesti, oni odgovoriti proizvodnjom tip I interferoni do privući imun Stanice do the mjesto infekcije.  Nadalje,  iako the broj od makrofaga se povećava s dob, njihov plastičnost do Pretvoriti izmeđupro-ianti-uflammatory Države je smanjena  [33].  Stoga,  the viši imunitet potpisi u Imunitet-H su Vjerojatno do biti pridružen s nefunkcionalnim imun odgovori u stariji COVID-19 pacijenata, voditi-ing do gore klinički ishodi, kao promatranom u the prethodni rezultate.osim, mi pronađeno da IFITM3, a gen sviranje a kritično uloga u promotanje the imun sustav's obrana protiv virusi, bio jeznačajno smanjeno regulirano u  COVID-19  protiv ufluenza i  RSV pacijenti.  Opet,  to sugerira an neadekvatan imun odgovor u COVID-u-19 protiv ufluenza i RSV pacijenata, iako the razine pro-uflammatory citokini su izvanredno viši u COVID- 19 od u ufluenza i RSV pacijenata.