COVID-19尸检中的肝脏改变及SARS-CoV-2 RNA和蛋白的检测

Liver alterations and detection of SARS-CoV-2 RNA and proteins in COVID-19 autopsies.

作者信息Adrián Pesti, Krisztina Danics, Tibor Glasz, Tibor Várkonyi, Tamás Barbai, Andrea Reszegi, Ilona Kovalszky, István Vályi-Nagy, Deján Dobi, Gábor Lotz, Zsuzsa Schaff, András Kiss
PMID36527584
发布时间2023-04
DOI10.1007/s11357-022-00700-6

实验完整度

包含150例尸检队列的组织病理学分析、20例快速尸检的IHC、RT-PCR、ISH多重验证,并进行统计学相关性分析。

主要模型

COVID-19尸检肝脏组织 快速尸检(死后≤2天)肝脏FFPE样本

重点核对

尸检队列:150例,尸检间隔(PMI)平均3.5天,其中20例PMI≤2天用于病毒检测 死因分类:强、贡献性、弱关联,用于相关分析 病毒检测方法:RT-PCR、ISH(RNAscope®)、IHC(NP和刺突蛋白) 肝组织病理评分:脂肪变性、坏死、纤维化、炎症、窦状隙扩张、内皮损伤和纤维蛋白(SEF评分) 统计关联:SEF评分与肺损伤评分及死因类别的相关性

摘要

由严重急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)感染引起的2019冠状病毒病(COVID-19)最严重的改变见于肺部。然而,其他器官也受到影响。在此,我们报告了在Semmelweis大学(匈牙利布达佩斯)进行的COVID-19尸检中肝脏的组织病理学发现以及病毒蛋白和RNA的检测。2020年3月至2022年3月期间,对150例死于COVID-19的患者进行了尸检分析。根据与SARS-CoV-2的关联强度,将死因分为强、贡献性或弱三类。用于组织病理学研究的样本取自所有器官,经福尔马林固定并石蜡包埋(FFPE)。使用FFPE肝脏样本(取自20例死后≤2天的尸检)进行免疫组织化学研究(IHC)以检测SARS-CoV-2刺突蛋白和核衣壳蛋白(NP)、CD31、claudin-5、因子VIII、巨噬细胞唾液酸蛋白(CD68)和细胞角蛋白7,使用逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)和原位杂交(ISH,RNAscope®)检测SARS-CoV-2 RNA。所有玻璃切片均被扫描;数字图像通过半定量评分评估,并对分数进行统计分析。脂肪变性、单细胞和局灶/带状肝细胞坏死、门静脉纤维化和慢性炎症以不同百分比出现。在所有病例中均观察到窦状隙扩张、内皮细胞破坏和纤维蛋白填充的窦状隙;这些进行了半定量严重程度评估(SEF评分)。SEF评分与死因类别(p = 0.92)或肺部改变严重程度(p = 0.96)无相关性。通过PCR检测到SARS-CoV-2 RNA在20例中的13例,通过ISH在20例中的9例,IHC显示刺突蛋白在20例中的4例,NP在20例中的15例。病毒RNA和蛋白位于内皮细胞和Kupffer细胞以及门静脉巨噬细胞中,但不在肝细胞和胆管细胞中。总之,内皮损伤(SEF评分)是肝脏中最常见的改变,是COVID-19中的一个特征性但非特异性的改变,提示其在COVID-19相关肝病的发病机制中起重要作用。在肝脏非实质细胞中检测到SARS-CoV-2 RNA和病毒蛋白表明,虽然最广泛的病毒原发性细胞毒性效应发生在肺部,但病毒成分也存在于其他器官,如肝脏。COVID-19中与病毒感染相关的坏死/凋亡和内皮损伤提示,那些在更严重COVID-19中存活下来的患者可能面临长期的肝脏修复,因此应在COVID后期定期随访。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
COVID-19尸检中肝脏的组织病理学改变是什么?SARS-CoV-2的RNA和蛋白在肝脏实质细胞和非实质细胞中的分布如何?
核心机制
内皮损伤(SEF评分)是COVID-19肝脏最常见的改变,提示其作为特征性但非特异性改变在COVID-19相关肝病发病机制中可能起作用。病毒RNA和蛋白主要在肝脏非实质细胞(内皮细胞、Kupffer细胞、门静脉巨噬细胞)中检测到,而不在肝细胞和胆管细胞中,提示肝脏改变可能主要由继发性因素(如缺氧、细胞因子风暴)而非直接病毒细胞毒性效应引起。
主要证据
150例尸检肝脏组织病理学显示窦状隙内皮损伤(SEF评分)普遍存在,但SEF评分与肺损伤评分(p=0.96)和死因类别(p=0.92)无相关性;在20例快速尸检中,通过IHC、RT-PCR和ISH在非实质细胞中检测到病毒RNA和蛋白。
研究意义
研究提示COVID-19幸存者可能面临长期肝脏修复,并应在COVID后期定期监测肝胆损伤生物标志物,特别是伴有血管系统合并症(如糖尿病、高血压、肥胖和慢性肝病)的患者。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

尸检队列收集与分类

建立COVID-19死亡患者队列,并根据SARS-CoV-2感染与死因的关联进行分层。

收集2020年3月至2022年3月期间150例COVID-19尸检病例,获取人口统计学和临床数据,并根据标准定义将死因分为强、贡献性、弱关联。

2

肝脏组织病理学评估

评估COVID-19肝脏的组织学改变,包括脂肪变性、坏死、纤维化、炎症和血管异常。

对所有尸检肝脏样本进行HE、PAS和dPAS染色,由3位肝病理学专家独立评估,对脂肪变性、胆汁淤积、慢性炎症、窦状隙扩张、内皮损伤、纤维蛋白沉积、坏死和纤维化进行半定量评分;对血管改变使用SEF评分。

3

病毒RNA和蛋白检测

在快速尸检(PMI≤2天)的肝脏FFPE样本中检测SARS-CoV-2 RNA和蛋白,并确定其细胞定位。

对20例快速尸检肝脏FFPE样本进行RT-PCR检测SARS-CoV-2 RNA(N1、N2),ISH(RNAscope®)定位病毒RNA,IHC检测NP和刺突蛋白,并分析其在肝内细胞分布。

4

统计学分析

评估肝脏组织学改变与肺损伤程度、死因类别及临床化验数据的相关性。

使用ANOVA检验分析SEF评分与TP评分、死因类别的相关性,并分析各组织学改变与年龄和病毒检出状态的关系。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
3DHistech Pannoramic® 1000 数字切片扫描仪3DHistech Ltd--
SARS-CoV-2核蛋白抗体Sino Biological40143-MM05
SARS-CoV-2刺突蛋白抗体Cell Signaling Technology99423
CK7抗体DakoM7018
CD31抗体DakoM0823
CD34抗体LeicaNCL-L-END
CD68抗体DakoM0814
Claudin-5抗体Abcamab131259
因子VIII抗体DakoM0616
Ventana Benchmark Ultra自动免疫组化系统Ventana Medical Systems--
OptiView DAB免疫组化检测试剂盒Ventana Medical Systems--
UltraView通用碱性磷酸酶红色检测试剂盒Ventana Medical Systems--
RNeasy FFPE试剂盒Qiagen--
NanoDrop 2000分光光度计Thermo Fisher Scientific--
SARS-CoV-2研究使用仅qPCR引物和探针试剂盒Integrated DNA Technologies10006770
Light Cycler 480 II系统Roche Diagnostics--
TaqPathTM 1步RT-qPCR预混液Thermo Fisher ScientificA15300
RNAscope® 2.5 HD检测试剂-REDAdvanced Cell Diagnostics (ACD)322350
SARS-CoV-2 RNAscope®原位杂交探针Advanced Cell Diagnostics (ACD)848561
HybEZ™烤箱Advanced Cell Diagnostics (ACD)--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
尸检与样本采集
尸检队列规模:150例;PMI≤2天用于病毒检测。
阅读提示:Patients and methods 部分,第一段和第四段
组织病理学评估
肝脏切片的染色方法(HE、PAS、dPAS),半定量评分标准(0-3,纤维化0-4),SEF评分组成。
阅读提示:Gross anatomy and histology 部分,图2图注
免疫组织化学
抗体克隆、稀释度、抗原修复条件(CC1 pH8.0)、检测系统(OptiView DAB或UltraView AP Red)。
阅读提示:Immunohistochemistry 部分,表3
RT-PCR检测
RNA提取试剂盒(RNeasy FFPE)、RT-PCR试剂盒(N1、N2探针)、热循环仪型号。
阅读提示:SARS-CoV-2 detection by RT-PCR assay 部分
原位杂交
探针(RNAscope® SARS-CoV-2 ISH探针)、检测试剂(RNAscope® 2.5 HD RED)、靶标修复和蛋白酶处理时间。
阅读提示:SARS-CoV-2 genomic RNA detection by in situ hybridization 部分