在重建的人支气管上皮模型中表征了感染细胞的性质,其位于空气/液体界面上的细胞被分化为假性化的上皮。Immunofluorescence confocal imaging revealed orthogonal sections of ciliated cells labeled for β-tubulin IV (red), basal cells labeled for cytokeratin-5 (yellow), nuclei labeled for DNA (Hoechst, blue), and infected cells labeled for the SARS-CoV-2个尖峰(绿色)。绿线对应于插入膜的自动荧光。感染四天后,尖峰+细胞显示出较弱或不存在的β-微管蛋白IV染色,表明纤毛纤毛的损失。SARS-COV-2颗粒不是直接从纤毛中释放的,而是从靠近质膜的脱毛区域释放。有趣的是,在感染样品中,一些尖峰阴性基底细胞似乎通过假性化的上皮上升,表明对病毒诱导的损伤有上皮反应。综上所述,研究表明纤毛上皮细胞是SARS-COV-2的主要靶标。感染产生了几种后果,包括上皮屏障功能暂时降低,并破坏紧密连接的破坏,与受损的纤毛细胞相关的睫状层的丧失以及凋亡细胞的暂时增加。转录因子FOXJ1是纤毛生成的主要调节剂,在大量纤毛损失之前被下调。粘膜纤毛清除测定法显示,纤毛的运动功能受到损害。 Furthermore, epithelial defense mechanisms, like interferon production, ramped up only after the initiation of cilia damage. The loss of motile cilia also took place in vivo, as shown in the Syrian hamster model of SARS-CoV-2 infection.
总之,纤毛运动的减少可以减慢病毒颗粒的清除率,并促进它们向更深的气道区域传播。这个过程可能会自我延伸,局部纤毛破坏的循环促进了SARS-COV-2向越来越远端区域的进展,直到病毒到达肺泡并触发肺细胞损伤。粘膜纤毛清除的损害还可能促进其他呼吸道病原体的传播,并增加COVID-19患者中继发感染的风险。