Primerjave imunološke pokrajine med bolniki s COVID-19, gripo in respiratornim sincicijskim virusom z analizo grozdov

Če želite izvedeti več informacij, kontaktirajtedavid.wan@wecistanche.com

a b s t r a c t

Ozadje:  COVID-19 ima močnejši kužnost in a višje tveganje za resnost kot večina drugo nalezljiva respiratorna bolezni. The mehanizmi podlaga to Razlika ostanejo nejasno.

Metode: mi v primerjavi the imunološki pokrajina med COVID-19 in dva drugo nalezljiv respiratstvo bolezni (vfluenza in dihalni sincicijski virus (RSV)) avtor grozdenje analizo od the tri dis-lajša temelji na 27 imunski podpisi' rezultati.

Rezultati: mi identificiratifiizd tri imunski podtipi: Imuniteta-H, Imuniteta-M, in Imuniteta-L, ki dis-igral visoka, srednje, in nizka imunski podpisi, oz. mi našel20 odstotkov, 35,5 odstotka,in44,5 odstotka bolezni COVID-19 primerih vključeno v Imuniteta-H, Imuniteta-M, in Imuniteta-L, oz; vse vfluenza primeri so bili vključeno v Imuniteta-H; 66,7 odstotkain33,3 odstotkaod RSV primerih pripadal do Imuniteta-H in Imuniteta-L,oz. te podatke kažejo to večina COVID-19 bolniki imajo šibkejši imunski podpisi kot vfluenza in RSV bolniki, kot dokazano avtor 22 od the 27 imunski podpisi imeti nižje rezultati obogatitve v COVID-19 kot v vfluenza in/oz RSV. The Imuniteta-M COVID-19 bolniki imel the najvišji izraz stopnje od ACE2 in IL-6 in najnižja virusno obremenitve in bili the najmlajši.  noter kontrast,  imuniteto-H COVID-19 bolniki imel the najnižja izražanje stopnje od ACE2 in IL-6 in najvišja virusno obremenitve in bili the najstarejši. večina imunski podpisi imel nižje obogatitev stopnje v the intenzivno oskrba enota(ICU) kot v ne-ICU bolniki. Gene ontologija analizo pokazal to the prirojeno in prilagodljivo imunski odzivi bili signifinagnjeno zmanjšano regulirano v COVID-19 proti zdravo posamezniki.

Sklepi: V primerjavi do vfluenza in RSV, COVID-19 prikazano signifinagnjeno drugačen imunologkal profiles. Povišan imunski podpisi so povezana z a boljše napoved v COVID-19 bolniki.

@ 2021 The Avtor(s). Objavljeno avtor Elsevier B.V. na v imenu od Raziskovanje Omrežje od Računalniška in strukturno Biotehnologija. to je an odprt dostop Članek Spodaj the CC BY-NC-ND dovoljenje

Kliknite tukaj, če želite izvedeti več o Cistanche

1. Ozadje

The koronavirus bolezen 2019 (COVID-19) povzročila avtor the huda akutna dihalni sindrom koronavirus 2 (SARS-CoV-2) ima prijavljen do preseči 126 milijonov primerih in povzročila v več kot2.7 milijonov smrti globalno kot od marec 26, 2021 [1]. COVID-19delnice podobno klinični predstavitve z vfluenza in respiratorni sincicijski virus (RSV), takega kot kašelj, vročina, huda pljuča okužbe,in občasno dihalni neuspeh povzročanje smrti [2], kljub temu,COVID-19 ima tudi dokazano izrazit klinični lastnosti,

takega kot prebavil nelagodje, živec rane, in hipogevzija[3,4]. V primerjavi do drugo nalezljiv dihalni bolezni, takega kot vfluenza in RSV, COVID-19 ima močnejši kužnost in a višje -tveganje za resnost,   takega kot dihalni stiska in sistematično vflstreljanje  [3,5].  več resno,  COVID-19  pogosto ima a  dolga inkubacija obdobje to signifinagnjeno poveča njegov prenosljivost[3,5,6]. Za razliko od veliko drugo dihalni virusi, SARS-CoV-2 okužbacija maj rezultat v gostitelj hiperinflammatory odgovor, značilno za a   visoka ravni od kroženje vflammatory citokini in interlevkin-6 (IL-6) [7]. Več študije imajo prikazano to a velika količina od vrsto I interferon napredoval vflammatory citokini proizvodnja in povzročila v smrtonosno pljučnica [8,9]. imunski disfunkcija je tudi a značilnost od COVID-19 [10]; kot prikazano v huda COVID-19 primerih, the skupaj številke od T in B celice so zmanjšano,posledično od preveč proizvedeno pro-vflammatory citokini [11].Za odkriti potencial mehanizmi podlaga the signifičisto drugačen klinični lastnosti od COVID-19,  mi v primerjavi imunološki pokrajina med COVID-19, vfluenza, in Na osnovi RSV na njihov gen izražanje profiles. mi izvedel a analiza grozdenja do identificirati imunski podtipi od COVID-19, vfluenza, in RSV temelji na the obogatitev stopnje od 27 imunski podpisi. Identificirali smo tri imunski podtipi z visoka,  srednje,  in nizka imunost podpisi,  oz,  in seciral te podtipi'molekularni Lastnosti. mi tudi raziskal korelacije med ti imuni podpisi in različno klinični lastnosti v COVID- 19  bolniki. to študija Namerjen do zagotoviti novo vpogledi v imunološki pokrajina od COVID-19.

sl. 1.  Identifikation od imunski podtipi od COVID-19, vfluenza, in RSV. (A) Hierarhično grozdenje donosi tri podtipi: Imuniteta-H, Imuniteta-M, in Imuniteta-L,

temelji na the obogatitev rezultati od 27 imunski podpisi. (B) Primerjave od the obogatitev rezultati od 27 imunski podpisi med the tri imunski podtipi. (C)Primerjave od the obogatitev rezultati od 27 imunski podpisi med COVID-19, vfluenza, in RSV bolniki. (D) Primerjave od the izražanje stopnje od ACE2 in IL-6med the tri imunski podtipi in med the tri imunski podtipi ki vsebuje COVID-19 samo. (E) Primerjave od COVID-19 bolniki' starosti med the trije imuni podtipi. (F) Primerjave od virusno obremenitve v COVID-19 bolniki med the tri imunski podtipi. (G) Spearman korelacija med the izražanje stopnje ofACE2in IL-6 in virusno obremenitve v COVID-19 bolniki. (H) Pearson korelacija med the izražanje stopnje od ACE2 in IL-6 v COVID-19 bolniki. * P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001.

2. Metode

2. 1. Nabori podatkov

mi zbrani osem gen izražanje profiling nabori podatkov, vključno z

štiri COVID-19 RNA-nasl nabori podatkov [12-15], eno RSV RNA-nasl nabor podatkov iz the Gene Izraz Omnibus zbirka podatkov (GEO, https://www. ncbi.nlm.ameriški nacionalni inštitut za zdravje.gov/geo/), eno RSV mikromreža nabor podatkov [16], eno vfluenza mikromreža nabor podatkov od GEO, in eno mikromreža nabor podatkov za oba RSV in vfluenza [17] (Tabela 1). najprej, mi zbrani surov podatki iz te nabori podatkov, sestavljeno od 1,036 bolniki in 273 zdravo controlli. The  1,036  bolniki vključeno 842  COVID-19, 44  vfluenzas,in  150  RSV  bolniki.  The mediana starost od te bolniki je bil53 leta (interkvartilni obseg: 38–67 leta). Med te bolniki, 404 (38,96 odstotka)bili ženske, 348 (33,61 odstotka)bili samci,  in  284 (27,43 odstotka)bili neidentičenfiizd.  tam bili  100  COVID-19  primerih v nabor podatkov GSE157103, vključno z 50 intenzivno oskrba enota (ICU) primerih in  50  ne-ICU primerih.  The štiri  COVID-19  nabori podatkov vključeno

bolniki od the  ZDA.  The dva gripa nabori podatkov vključenih bolnikov od Kanada in the Združeno kraljestvo, oz, in the dva nabori podatkov RSV vključeno bolniki od the Združeno kraljestvo in the ZDA. The bolniki'tkiva v te nabori podatkov nastala od the zgornji dihalne poti, periferal krvi mononuklearno celice, levkociti, in krvi. Naslednji, mi pernastala a kakovosti nadzor analizo do zaznati odstopanja v vsak uporabo nabora podatkov WGCNA [7].  Končno, mi združeno te nabori podatkov uporabo the''združiti"  funkcijo v the  R  paket  ''osnova"  in izvedel prilagoditev od serija učinki in normalizacija od the kombinirani podatki uporabo the ''normalizira med nizi" funkcijo v the R paketstarost ''limma. " Ker to študija Namerjen do primerjati imunski signature med  COVID-19,  vfluenza,  in  RSV,  the bakterijski in druge anonimen virusi-povezana vzorcev bili izključena.

2.2. Grozdenje

mi izvedel an obsežno literature Iskanje za imunski signature povezana z dihalni virus okužba in zbrani27 imunski podpisi ki vključuje  136 marker geni [18-21]. mifiprvi kvantifiizd the obogatitev stopnje od the 27 imunski podpisi v vsak vzorec avtor the samski-vzorec gen-set obogatitev analizo(ssGSEA) [22]. Temelji na the ssGSEA rezultati od the 27 imunski signature, mi izvedel hierarhično grozdenje od the vzorcev v združevanje nabor podatkov temelji na the evklidsko meritve.

2.3. Gene-set obogatitev analizo

mi identificiratifiizd gen ontologija (POJDI) in KEGG poti upregu-

pozen in zmanjšano regulirano v COVID-19, vfluenza, RSV, in njihov

imunski podtipi avtor GSEA [23] (R izvajanje) z a mlatitistar od Prilagojen P-vrednost< 0.05.

sl. 2.  Identifikation od diferencialno izraženo geni in gen ontologija (POJDI) med COVID-19 bolniki in vfluenza in RSV bolniki. (A) Primerjave od the stopnje izražanja od ACE2 in TMPRSS2 med virus-okužen bolniki in zdravo kontrole. (B) IFITM3 kaže signifinagnjeno nižje izražanje stopnje v COVID-19 kot v vfluenza in RSV bolniki in močan pozitivno izražanje korelacije z imunski-spodbujanje podpisi. POJDI pogoji reguliran in zmanjšano regulirano v COVID-19 (C), vfluenza (D), in

RSV (E) bolniki proti zdravo kontrole. (F) POJDI pogoji visoko obogaten v COVID-19 proti vfluenza. * P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001.

2.4. Identifikation od gen moduli obogaten v imunski podtipi

mi rabljeno  WGCNA  [7]  do identificirati gen moduli signifimalo obogatena v imunski podtipi temelji na gen co-izražanje mrežadelo analizo. Temelji na the izražanje korelacije med gen moduli' vozlišče geni, mi identificiratifiizd the POJDI pogoji signifine morejo korelirati do specific lastnosti.

2.5. Statistični analizo

noter the primerjava od drugačen skupine od podatke, mi rabljeno Študent's t-test oz ANOVA test če oni bili običajno razdeljen; drugače,mi rabljeno the Mann–Whitney U test oz Kruskal–Wallis test. mi uporabil Pearson korelacija coefficient (R) do oceniti the izrazna korelacija med dva geni in the Spearman korelacija coefficient  (p)  do oceniti korelacije med drugo spremenljivke.  Prilagodili smo se P vrednote v večkraten testi uporabo the lažno odkritje oceniti(FDR), ki je bil izračunano avtor the Benjaminija-Hochberg metoda.mi izvedel vse statistični analize uporabo R programiranje (version 4.0.2).

3. Rezultati

3. 1. The imunski podtipi od COVID- 19, vfluenza, in RSV

Temelji na the  27  imunski podpisi'  obogatitev rezultati,  smo hierarhično gručasto the  809  virus-okužen bolnik temelji na vzorcih na the evklidsko razdalja metrika. mi pridobljeno tri jasno

grozdi,   imenovano   Imuniteta-H,   Imuniteta-M,   in   Imuniteta-L,ki prikazano the najvišja, srednje, in najnižja imunski podpis stopnje, oz (sl. 1A). noter dejstvo, med the 27 imunski podpisi, 21 prikazano signifinagnjeno višje obogatitev rezultati v imunosti-H kot v   Imuniteta-M in   Imuniteta-L  (eno-način ANOVA test, P< 0.05) (sl. 1B). mi našel20 odstotkov, 35,5 odstotka,in44,5 odstotkaod  COVID-19  primerih vključeno v  Imuniteta-H,  Imuniteta-M,  in imuniteto-L,   oz;   vse vfluenza primerih bili vključeno v   Imuniteta-H; 66,7 odstotkain33,3 odstotkaod   RSV   primerih pripadal Imuniteta-H in Imuniteta-L, oz. te rezultate indimačka to večina COVID-19 bolniki imajo šibkejši imunski podpisov kot the bolniki okužen z drugo virusi. to je bil dokazujejotheto 22 od the 27 imunski podpisi prikazano nižje obogatitiment rezultati v COVID-19 kot v vfluenza in/oz RSV bolniki(sl. 1C).

Angiotenzin-pretvarjanje encim 2 (ACE2) je the gostitelj celica receptor od SARS-CoV in SARS-CoV-2 [3]. mi našel to ACE2 ekspression stopnje bili the najvišja in najnižja v  Imuniteta-M in imuniteto-H,  oz  (dva-z repom  Študent's t-test,  P< 0.05) (sl. 1D). IL-6 ima bil navedeno kot an neugoden prognostik bolezni COVID-19. Predvsem, the izražanje stopnje od IL-6 bili the najvišji in najnižja v   Imuniteta-M in    Imuniteta-H,   oz(P< 0.05) (sl.  1D). Kdaj the primerih od vfluenza in RSV so bili izključeni, the izražanje stopnje od ACE2 in IL-6 bili še vedno the visoka-ocena in najnižja v  Imuniteta-M in  Imuniteta-H,  oz(P< 0.05) (sl.  1D).  To navedeno to the  COVID-19  primerih v imunosti-M in  Imuniteta-H maj imajo drugačen napovedi.Vsekakor, the COVID-19 bolniki bili the najmlajši in najstarejši v imunosti-M in Imuniteta-H, oz (Kruskal–Wallis test, P = 0.003) (sl. 1E). Poleg tega, the COVID-19 bolniki imel the nizkaocena in najvišja virusno obremenitve v  Imuniteta-M in  Imuniteta-H,oz (P = 0.004) (sl.  1F). The izražanje  stopnje od ACE2in IL-6 bili obratno korelirano z virusno obremenitve v COVID-19bolniki (Spearman korelacija, p = — 0.29, P< 0.001,p = — 0.12, P < 0.015,="">oz) (sl. 1G). medtem, mi opazili a močan izraz   korelacija   med  ACE2   in   IL-6   v   COVID-19bolniki (Pearson korelacija R = 0.65, P< 0.001) (sl. 1H).

Na splošno, te rezultate kažejo to the gostitelj imunski odgovor na SARS-CoV-2  okužba je verjetno do biti več močno neregulirano kot the odgovor do the drugo virusi' okužba.

sl. 3.  Gene moduli obogaten v imunski podtipi in bolezni. 12 gen moduli (navedeno v turkizna, zelena, vijolična, porjavelost, magenta, rumena, modra, rjav, Črna, roza,zelena-rumena, in rdeča barve) signifinagnjeno diferenciran te bolniki avtor imunski podvrsta (A) in bolezen (B) identificiratifiizd avtor WGCNA. The predstavnik gen ontologija (POJDI)za gen moduli,  korelacija coefficientov,  in P vrednote  (v oklepaj)  so prikazano. Thesiva modul vsebuje nedodeljen geni in ima št  POJDI povezana z to.  (Za interpretacijo od the reference do barva v to figure legenda, the bralec je napoten do the splet različica od to Članek.) (Za tolmačenje od the reference do barva v tofigure legenda, the bralec je napoten do the splet različica od to Članek.)

3.2. Diferencialno izraženo geni in poti med COVID- 19bolniki in vfluenza in RSV bolniki

ACE2 in TMPRSS2 so dva ključnega pomena molekule za SARS-CoV-2invazijo gostitelj celice [24].  mi našel to ACE2  izražanje ravni so bile signifinagnjeno višje v  COVID-19  bolniki kot v zdravokontrole, vfluenza, in RSV bolniki (P< 0.05) (sl. 2A). TMPRSS2izražanje stopnje bili signifinagnjeno nižje v  COVID-19  bolniki kot v zdravo kontrole,  medtem to je bil signifinagnjeno višje v COVID-u-19 bolniki kot v vfluenza in RSV bolniki (P< 0.05) (sl.  2A).  Nadalje,  mi identificiratifiizd  41  geni prikazuje signifinagnjeno drugačen izražanje stopnje med COVID-19 bolniki in zdravo kontrole (FDR< 0.1,zložiti sprememba večji kot 2). Med njimi, 12 geni kodiranje transkripcijska dejavniki (TF-ji) bili upregulated v COVID-19 bolniki. The 12 TF-ji vključeno five virusno replikacija in celični odgovor zaviralci (ČE JE3, DDX58, MX1, OAS1, in TRIM22), eno kemokin (CXCL10), dva interferon-gama signal-ing posredniki (XAF1 in britanski funt1), eno makrofag aktiviranje modulator  (EPSTI1),  dva imunski odgovor modulatorji  (STAT1  in EIF2AK2),   in eno interferon's protivirusno dejavnost modulator(IFITM3). noter vfluenza in RSV bolniki, 14 in 40 TF geni so bile regulirane relativno do njihov zdravo kontrole, oz. IFITM3je bil the samo TF gen običajno reguliran v COVID-19, vfluen-za,  in  RSV  bolniki.  Vendar,  IFITM3  imel signifinagnjeno nižji izraz stopnje v COVID-19 kot v vfluenza in RSV bolniki in pokazal močan pozitivno izražanje korelacije z imunski podpisi (sl. 2B). Ponovno, te rezultate kažejo the razlike v gostitelj imunski odgovor v COVID-19 proti vfluenza in bolniki z RSV.

GSEA identificiratifiizd 81 POJDI pogoji obogaten v COVID-19 bolniki,ki bili v glavnem vključeni v the ureditev od metabolizem,zunajcelično matrica,  Cestnina-kot receptorji  (TLR-ji),  povodni konj signalizacijo,in imunski odgovor. noter kontrast, dva POJDI pogoji vključeni v reg ubikvitin  in  prirojeno  imunost  bili  zmanjšano regulirano  v

COVID-19 bolniki (sl. 2C). noter dodatek, GSEA identificiratifiizd 272 pogoji GO obogaten v vfluenza bolniki, večina od ki bili vpleten v the ureditev od vflammatory in imunski odzivi (sl. 2D). 49 POJDI pogoji bili obogaten v RSV bolniki, večina od ki so bili povezani z imunski ureditev  (sl.  2E).  Presenetljivo,  nobena te POJDI pogoji bili običajno reguliran oz znižano med the tri skupine od virus-okužen bolniki,  ki označuje edinstveno molekularni spremembe v vsak skupina od virus-okuženih bolnikov.

mi tudi izvedeno a primerjava od gen izražanje profiles med the COVID-19 bolniki in vfluenza in RSV bolniki.mi našel  126  POJDI pogoji visoko obogaten v  COVID-19,  večina od katerega bili vključeni v the ureditev od metabolizem, kemokini,in citokini. noter dodatek, 32 POJDI pogoji bili zmanjšano regulirano v COVID-u-19, ki bili v glavnem povezana z genomski regulacija stabilnosti (sl. 2F in Dopolnilni sl. S1A). Poleg tega, mi com-pared gen izražanje profiles med Imuniteta-H, Imuniteta- M, in Imuniteta-L. mi našel 107 POJDI pogoji signifinagnjeno upregulate v Imuniteta-H proti Imuniteta-L, in 136 POJDI pogoji significantly reguliran v     Imuniteta-M proti     Imuniteta-H (Dopolnilni sl. S1B, C, D). Kot pričakovano, te POJDI pogoji so bili predvsem vključeni v the ureditev od the imunski sistem. zbiranjetivno,  te rezultate kažejo to the gostitelj imunski odgovor na SARS-CoV-2 je signifinagnjeno drugačen od to od the drugo virusi in to SARS-CoV-2 okužba maj vplivati the gostiteljev presnovni proces in genomski stabilnost.

sl. 4. Asociacije med imunski podpisi in klinični Lastnosti v COVID-19 bolniki. (A) Primerjave od the obogatitev stopnje od 27 imunski podpisi med ICU in ne-ICU primerih. Dva-z repom Študent's t-test P vrednote so navedeno. (B) Toplotni zemljevid prikazuje Spearman korelacije med the obogatitev stopnje od 27 imunski podpisi in klinični parametri v COVID-19. * P< 0.05, **P< 0.01, ***P< 0.001.The rezultate v (A, B) bili pridobljeno avtor analiziranje the nabor podatkov GSE157103.

3.3. Gene moduli obogaten v imunski podtipi in bolezni

mi rabljeno  WGCNA [7]  do identificirati podobno co-izražanje genskih modulov to diferenciran bolniki avtor podvrsta  (Imuniteta-H,Imuniteta-M,  in  Imuniteta-L)  oz bolezen  (COVID-19,  vfluenza,in RSV). mi identificiratifiizd 12 gen moduli poudarjeno v različne barve: turkizna, zelena, vijolična, porjavelost, magenta, rumena, modra, rjav,Črna,  roza,  zelena-rumena,  in rdeča  (sl.  3A).  Kot pričakovano,  imunski odgovor, a predstavnik POJDI termin za the rumena modul,je bil visoko obogaten v  Imuniteta-H proti  Imuniteta-M in imuniteto-L  (r  =  0.26,  P  =  4.0  x  10 — 14 ). The  virusno  prepisovanjeje bil tudi visoko obogaten v Imuniteta-H (r = 0.77, P = 3.0  x 10 — 160 ), medtem to je bil obubožal v Imuniteta-M (r = —0.28, P = 2 .0 x 10 — 16 ) in Imuniteta-L (r = —0.47, P = 2.0 x 10 —46 ). To je rea-

razumno Ker visoka stopnje od virusno podvajanje maj vzrok a stronnem gostitelj imunski odgovor. The zunajcelično matrica je bil  zelo obogatena v Imuniteta-M (r = 0.47, P = 2.0  x 10 —46 ), medtem to je bil znižan v Imuniteta-H (r = —0.52, P =  1.0  x 10 —57 ). Obramba  odgovor do virus je bil tudi  reguliran  v  Imuniteta-M (r  =  0.12,  P  =  5.0   x  10 —4 ),  medtem  to  je bil  zmanjšano regulirano  v imunosti-L (r = —0.15, P = 1.0 x 10 —5 ) in pokazal št signifine more korelacija z Imuniteta-H (r = 0.045, P = 0.2). To navedeno ta imuniteta-M in  Imuniteta-L imel the najmočnejši in najšibkejša obramba odgovor do virus okužba med the tri podtipi.The epitelijski celica širjenje je bil visoko obogaten v Imuniteta- L in Imuniteta-M, medtem to je bil zmanjšano regulirano v Imuniteta-H.

Prav tako, WGCNA identificiratifiizd 12 gen moduli to signifislabo diferenciran te bolniki avtor bolezen (COVID-19, vfluenza, in RSV) (sl. 3B). Predvsem, deset gen moduli prikazano višje obogatitiment v COVID-19 relativno do vfluenza in RSV. Zanimivo, imunski odgovor je bil visoko obogaten v COVID-19 proti gripa in RSV (r = 0.46, P = 8.0 x 10 —44 ). The obramba odgovor do virusa je bil tudi obogaten v COVID-19 v primerjavi do vfluenza in RSV (r = 0.1, P = 0.004). To predlaga to COVID-19 bolniki imeti a močnejši imunski odgovor do virus okužba kot vfluenza in RSV bolniki, ki maj biti opisano kot an vflammatory odgovor na antigenski dražljaj. noter dodatek, dva gen moduli za ki predstavnikzastopnik POJDI pogoji bili jedro in kromosom, oz,bili signifinagnjeno reguliran v COVID-19. noter kontrast, the virusno prepisovanje je bil signifinagnjeno zmanjšano regulirano v COVID-19 proti vfluenza in RSV (r = —0.72, P = 6.0 x 10 — 127 ).

3.4. Asociacije med imunski podpisi in klinični Lastnosti v

COVID- 19 bolniki

mi naprej analizirali asociacije med the 27 imunski signarave in klinični Lastnosti v COVID-19 bolniki v GSE157103.The klinični Lastnosti vključeno  ICU,  the  Akutna  Fiziologija in kronično zdravje Evalvacija (APACHE II), the Zaporedna Orgle neuspehure Ocenjevanje (KAVČ), Charlson rezultat, C-Reaktivno Beljakovine (CRP), D-dimer, feritin, fibrinogen, bolnišnica prost dnevi (45 dnevi slediti-gor), laktat, prokalcitonin, in ventilator-prost dnevi. Oboje APACHE II in KAVČ rezultati ukrep the resnost od ICU bolniki [25]. Charlson rezultat napoveduje the deset-leto umrljivost za a bolnik z obseg od komorbidno pogoji [26]. The CRP, D-dimer, feritin, fibrinogen, laktat, in prokalcitonin so laboratorij meritve, katerih visoka stopnje bili korelirano z the resnost od COVID-19 [27]. Predvsem, mi našel to 20 imunski podpisi imel signifinagnjeno nižje obogatitev stopnje  (ssGSEA rezultati)  v  ICU  kot v ne-ICU bolniki (P< 0.05) (sl. 4A). Samo dva imunski podpisi(vrsto II IFN odgovor in vflammatory citokini) imel signifimalo višje ssGSEA rezultati v ICU kot v ne-ICU bolniki. Poleg tega,večina od te imunski podpisi' ssGSEA rezultati bili negativno korelirani z the stopnje od CRP, D-dimer, feritin, fibrinogen, laktat, in prokalcitonin (sl. 4B). noter kontrast, a večina od ti imuni podpisi' ssGSEA rezultati bili pozitivno korelirano z bolnišnično brezplačnodnevi in ventilator-prost dnevi.  Kolektivno,  te rezultate predlagati to povišan imunski podpisi so verjetno do biti povezan z a boljše napoved v COVID-19 bolniki.

4. Diskusija in zaključki

Dihalni trakt okužba je odgovoren za neupravičeno bolezen breme[28]. The prirojeno in prilagodljivo imunski odzivi do respiratorni virus okužba so kritično za vzdrževanje a zdravo dihalni sistem in preprečevanje pljučni bolezen [29]. čeprav COVID-19 delnice določene primarni simptomi z vfluenza in RSV [30,31],njegov prenosljivost in destruktivnost daleč preseči vfluenza in RSV [1]. The edinstveno gostitelj imunski odgovor v COVID-19 bolniki bi lahko močno prispevati do to bolezen's visoka prenosljivost in destruktivnost  [32].  Za primer,  SARS-CoV-2  okužba morda ne nenehno zaposliti interferon proizvodnja ampak zamuda oz zavirajo interferon II oz III proizvodnja v pljuča tkiva [33].

Ob okužba, the vfluenza virus je priznana avtor gostitelj celic skozi patogen-povezana molekularni vzorcev  (PAMP-ji)  [34].PAMP-ji so priznana avtor TLR-ji, RIG-I, in NLRP3 do ustvariti pro-vflammatory citokini in vrsto I interferon proizvodnja, kateri ima močan protivirusno dejavnost avtor omejevanje virus podvajanje v gostiteljske celice. Vrsta I interferoni lahko povzročiti STAT aktiviranje in prepisovanje od the interferon-stimuliran gen do vflvpliv prirojeno in prilagodljivo imunski odzivi.  Nadalje,  gostitelj imunski celice novačijo alveolarni makrofagi do aktivirati apoptotični vflvirus uenza-okužen celice,  medtem krvi-izpeljano makrofagi okužen s vfluenza virusi proizvajajo velik zneski od    pro-vflammatory citokini [34]. RSV okužba izvablja a močan prirojena imunost odgovor, predvsem dihalni trakt nevtrofilec odgovor[35]. The vrhunec od nevtrofilec odgovor pogosto se strinja z maxi-mama klinični resnost in virusno obremenitev. Vendar, Ker RSV okužba lahko zmanjšatithenaravno morilec  (NK)  celica štetje do regulirati vflammatory odgovor, a nižje NK celica štetje je korelirano z več resno okužba [36].  Ob akutna okužba,  the adaptivni imunski odgovor med RSV bolniki je aktiviran prek naborniški CD8plusT celice do jasno virusi. medtem, B celice igrati an pomembno vlogo v the proizvodnja od zaščitni protitelesa. RSV okužba tudi sproži interferon II proizvodnja, ki igra a močan zaščitno vlogo proti virus okužba [37].  Naš rezultate dokazano to v primerjavi do COVID-19, vfluenza in RSV bolniki izvabljeno a stronnem prirojeno imunski odgovor, e.g., več interferoni I proizvodnja,makrofagi, NK celice, in dendritična celice. Nadalje, vfluenzain  RSV  bolniki izvabljeno a  močnejši prilagodljivo imunski opisan odgovor avtor več B in T celica proizvodnja.

V primerjavi do vfluenza in RSV, COVID-19 je verjetno do zaslon nižje imunski podpisi in višje  IFN  II  proizvodnja,  Vodi k ubogi napoved in slabše rezultati. The prirojeno in adaptivni imunski odzivi so signifinagnjeno nižje v  COVID-19  kot v drugo virusi-okužen bolniki,    medtem kemoatraktantni protein-1 (IL-6) je reguliran v COVID-19 bolniki. medtem,mi našel to pro-vflammatory citokini bili izjemno višje v COVID-19 kot v vfluenza in RSV bolniki. noter kontrast,proti-vflammatory citokini bili signifinagnjeno nižje v COVID-19bolniki, ki maj opisati the citokini nevihta med COVID- 19 bolniki. Zanimivo, COVID-19 bolniki prikazano a  višji izraz od citolitik perforin kot the bolniki okužen z drugo virusi. Vendar, od perforin's pomembno vlogo laži v citotoksičen dejavnost proti povzročitelji bolezni, nenormalno proizvodnja tega beljakovine lahko biti odgovoren za odpornost do the citotoksično delovanje od NK  in  CD8plusT  celice.  To ima bil prikazano to ciljni patogen celice lahko zaposliti različno pobegniti mehanizmi proti perforinu dejavnost [38].

The grozdenje analizo pokazal to    Imuniteta-M in imuniteto-L skrival80 odstotkovod COVID-19 bolniki, predlaganje da večina COVID-19 bolniki imajo an neustrezen imunski odgovor do virusa okužba. Nadalje, mi našel to molekularni in klinične značilnosti bili signifinagnjeno drugačen med COVID-19 bolniki v imunosti-M in Imuniteta-H. Za primer, Imuniteta-M bolniki so imeli signifinagnjeno višje izražanje stopnje od ACE2 in IL-6 medtem ko nižje virusno obremenitve kot Imuniteta-H bolniki. Imuniteta-M bolniki so bili mlajši kot Imuniteta-H bolniki. The nižje virusno obremenitve v imunosti-M kot v Imuniteta-H bolniki lahko pojasni zakaj prejšnji imel a šibkejši imunski odgovor kot the slednji. noter dodatek,mi našel to the izražanje stopnje od ACE2 in IL-6 imel a negativna korelacija z virusno obremenitve v  COVID-19  bolniki. The negativnozdruženje med ACE2 in virusno obremenitve lahko biti pripisana na tisto ACE2 lahko zmanjšati virusno obremenitve [39].

Zanimivo, mlajši COVID-19 bolniki imajo a nižje imunski odziv in manj virusno obremenitve v Imuniteta-M kot starejši bolniki v Imuniteta-H. A potencial razlaga lahko biti to the imunskisistem je pogosto disfunkcionalen in heterogena v starejši ljudi[40]. Skozi staranje, the imunski sistem pogosto spremembe v dva načine[40]. ena je imunosescenca; to je, disfunkcionalen celice postanejo epigenetsko zaklenjen v a  pro-vflammatory država,  izločanje citokinov in kemokini. The drugo eno je vflamm-staranje ki nastajajood the pretirano aktiven in neučinkovito opozorilo sistem [40]. noter dodatek,kdaj starejših alveolarni TLR-ji zaznati the patogen, oni odzvati se s proizvodnjo vrsto I interferoni do pritegniti imunski celice do the mesto okužbe.  Nadalje,  čeprav the število od makrofagov se poveča z starost, njihov plastičnost do Pretvorba medpro-inproti-vflammatory države je zmanjšano  [33].  Zato,  the višja imunost podpisi v Imuniteta-H so verjetno do biti povezana z disfunkcionalnim imunski odzivi v starejši COVID-19 bolniki, svinec-ing do slabše klinični rezultati, kot opazili v the prejšnji rezultate.Poleg tega, mi našel to IFITM3, a gen igranje a kritično vlogo v promoting the imunski sistem's obramba proti virusi, je bilznatno zmanjšano regulirano v  COVID-19  proti vfluenza in  bolniki z RSV.  Ponovno,  to predlaga an neustrezen imunski odgovor v COVID-u-19 proti vfluenza in RSV bolniki, čeprav the stopnje pro-vflammatory citokini so izjemno višje v COVID- 19 kot v vfluenza in RSV bolniki.