【文献分享，IF=66.85】CyTOF分析发现毒性T细胞加剧COVID-19重症风险

越来越多的证据表明新冠病毒感染引起的免疫反应会导致新冠病毒相关的免疫病理状态，尤其是在重症患者中有更明显的病理损伤。

为了鉴定T细胞是否参与了免疫病理或者哪一亚类的T细胞导致免疫损伤，德国柏林大学研究团队将单细胞蛋白组（CyTOF）与单细胞转录组（scRNA-seq）技术相结合，评估COVID-19重症过程中致病T细胞的功能和诱导信号，发现活化的CD16+T细胞比例和C3a补体蛋白水平与新冠肺炎的致死结局相关，支持新冠肺炎中细胞毒性和补体激活加剧的病理作用。文章“Complement activation induces excessive T cell cytotoxicity in severe COVID-19”发表在期刊《Cell》。

研究思路

首先，研究人员采集了新冠肺炎轻症和重症患者急性期和恢复期的全血样本，其他急性呼吸道感染(流感样疾病)患者,慢性人类免疫缺陷病毒（HIV）或乙肝（HBV）患者以及对照组的全血样本进行CyTOF分析。将T细胞分为CD4+ T helper cells (CD3+, CD8-TCRgd-), CD8+ CTLs (CD3+, CD8+TCRgd-)和TCRgd+ (CD3-, CD8-TCRgd+) cells三种T细胞群，然后通过29个marker将这三类T细胞分为不同的亚类。发现新冠患者症状出现后前三周CD62L+CD45RO+ 中心记忆细胞亚群：TFH-like（CD38hiHLA-DR+Ki67+）细胞和NKT-like细胞（高表达CCR6、CD16）比例显著增加。更重要的是发现激活的CD16+T细胞比例的增加主要是由于疾病严重程度。

为了获得和新冠严重性相关的特异性CD16+T细胞亚群的功能信息，该团队采用两队列独立样本的PBMC进行scRNA-seq，并与CyTOF数据相匹配，发现重症COVID-19患者主要激活CD16+T细胞亚群，并发现了细胞毒性特征基因转录水平增加。

CyTOF和scRNA-seq分析确定了两个主要的T细胞激活特征：(1)形成高度激活的、增殖的TFH-like CD4+细胞和表达CTL的CXCR3细胞，与疾病严重程度无关；(2)严重新冠肺炎患者的CD16+T细胞被激活。

接下来，研究人员分析了与CD16+、CD4+和CD8+簇相关的功能性质，发现CD16表达由免疫复合物介导的、不依赖于T细胞受体的脱颗粒和细胞毒性并且未在其他疾病中发现，重症新冠肺炎患者体内CD16+高细胞毒性T细胞的生成和局部积聚增加，可诱导肺内皮细胞的激活和损伤。T细胞诱导的趋化因子CxCl8和CCl2的释放可能是新冠肺炎肺炎中性粒细胞和单核细胞浸润增加的原因之一。

严重新冠肺炎患者的CD16+T细胞显示出增强的细胞毒作用，可能导致器官损伤。研究人员接下来分析了它们在急性感染清除后的持久性，发现重症新冠肺炎患者的CD16+CD8+T细胞在恢复期持续存在，采用分化程度更高的CD62L-表型，并且保持其高的细胞毒性潜力。

早先的研究发现新冠患者有补体的产生和激活，而T细胞可以表达补体C3a、C3b的受体。通过CyTOF数据发现COVID-19患者的血浆C3a水平与特异性激活的CD16+CD4+T和CD16+CD8+T细胞比例相关。并且体外使用患者血清和重组C3a刺激CD3+T细胞均发现CD16+T细胞形成增加并且表现出更高的脱颗粒潜能。进一步通过中和C3a可以减少T细胞分化为CD16+T细胞。因此以上均证明了在重症患者体内出现高水平的C3a形成高炎性环境从而促进CD16+T细胞的分化和高细胞毒性的表型。

最后研究人员通过CyTOF数据发现重症死亡患者表现出更高比例的活化CD16+T细胞和补体蛋白水平，这可能与新冠患者较差的结局相关。

文章总结

该项研究发现新冠重症患者体内出现高度活化、高细胞毒性的CD16+T细胞亚群。

新冠重症患者体内免疫复合物介导的CD16+ T细胞可以与内皮细胞相互作用促进微血管内皮细胞的损伤、释放炎性趋化因子以及中性粒细胞和单核细胞浸润肺组织，且CD16+ T细胞克隆在急性疾病后仍能保持其细胞毒性表型。补体成分C3a作为其上游信号可以促进高毒性CD16+T细胞的分化。活化CD16+T细胞的比例和补体蛋白C3a水平与新冠患者的死亡风险有关，表明T细胞的高毒性和补体激活使得新冠患者死亡风险增加。

【参考文献】Georg P, Astaburuaga-García R, Bonaguro L, et al. Complement activation induces excessive T cell cytotoxicity in severe COVID-19. Cell. 2022 

【原文链接】https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35032429/