核心线粒体基因在SARS-CoV-2感染啮齿动物和人类宿主期间下调

严重急性呼吸综合征冠状病毒2型（SARS-CoV-2）病毒蛋白与宿主线粒体蛋白结合，可能抑制氧化磷酸化（OXPHOS）并刺激糖酵解。我们分析了COVID-19患者鼻咽和尸检组织中的线粒体基因表达。在病毒滴度下降的鼻咽样本中，病毒阻断了一部分核DNA（nDNA）编码的线粒体OXPHOS基因的转录，诱导了microRNA 2392的表达，激活HIF-1α以诱导糖酵解，并激活了宿主免疫防御，包括整合应激反应。在COVID-19患者的尸检组织中，SARS-CoV-2不再存在，肺部线粒体基因转录已恢复。然而，nDNA线粒体基因表达在心脏以及较小程度的肾脏和肝脏尸检组织中仍受抑制，而线粒体DNA转录被诱导，宿主免疫防御通路被激活。在仓鼠早期SARS-CoV-2感染期间，肺病毒载量达到峰值时，肺中的线粒体基因表达仅受到轻微扰动，但在小脑中被下调，在纹状体中被上调，尽管在大脑中未检测到SARS-CoV-2。在小鼠SARS-CoV-2感染中期，小鼠肺中的线粒体基因表达开始恢复。这些数据表明，当病毒滴度首次达到峰值时，存在全身性宿主反应，随后病毒抑制线粒体基因转录并诱导糖酵解，从而部署抗病毒免疫防御。即使病毒被清除且肺线粒体功能恢复，心脏、肾脏、肝脏和淋巴结中的线粒体功能仍受损，可能导致严重的COVID-19病理。