感染新冠后，为何会导致长期嗅觉丧失？杜克大学的科学家找到了关键原因

导读

部分嗅觉或味觉的丧失是新冠感染后的症状之一，大部分患者通常会在几天或几周后逐渐恢复。然而，一些患者即使在其他症状消失后也没有办法完全恢复嗅觉，这一现象甚至会在康复后持续数月，对生活造成了巨大的困扰。

尽管现有研究结果提示了与 COVID-19 相关的急性嗅觉丧失相关的机制，但迄今为止，还没有直接的研究对患有长期嗅觉功能障碍的 COVID-19 急性后遗症（PASC）患者来源的组织进行直接研究，尚不清楚新冠感染后长期嗅觉丧失的具体机制。

2022 年 12 月 21 日，来自杜克大学医学院的研究团队在 Science Translational Medicine 杂志发表了题为 Persistent post–COVID-19 smell loss is associated with immune cell infiltration and altered gene expression in olfactory epithelium 的文章，在本研究中，他们获得了 9 例 PASC 相关持久性嗅觉丧失患者的嗅觉上皮活检组织，并使用免疫组织化学和 scRNA-seq 鉴定与 PASC-嗅觉功能障碍相关的细胞和转录改变。研究结果表明 T 细胞介导的炎症在嗅觉上皮中持续存在，同时嗅觉感觉神经元的数量减少。

这些结果可能有助于阐明导致长期嗅觉丧失的机制，并提示其他长期 COVID-19 症状，如疲劳、呼吸急促和脑雾等发生可能存在类似的生物学机制。

图片来源：Science Translational Medicine

主要研究内容

PASC 患者嗅觉黏膜的组织学评估提示 T 细胞浸润

首先，研究人员对未感染新冠的正常对照者、新冠感染的正常对照者和 9 名新冠感染后嗅觉减退患者的嗅觉上皮活检组织进行了初步免疫组织化学评估。在这些样本中，神经元标记物 TUJ1 的染色证实了嗅觉神经元的存在，验证了嗅觉上皮而不是非感觉呼吸上皮的捕获。

他们发现，与对照组相比，PASC 组患者的皮下黏膜中存在广泛的 CD45 阳性的免疫细胞浸润。另外，通过 CD3 表达鉴定的 T 细胞似乎在 PASC 样本中分布更广，其中许多 T 细胞定位于上皮细胞本身的上层，而不是像在对照组织中观察到的那样局限于深层间质。

鉴于 T 细胞浸润到 PASC 嗅觉上皮，他们从自 COVID-19 发病以来嗅觉功能障碍持续至少 4 个月的个体中获得了额外的活检样本，用于单细胞测序分析。单细胞转录组数据分析的初步结果也证实了嗅觉细胞和免疫细胞的预期分布，这也是后续进行深入分析的基础。

图片来源：Science Translational Medicine

特异性 T 细胞亚群在 PASC 嗅觉减退样本中富集

鉴于他们在嗅觉上皮样本中观察到的 T 细胞浸润，他们首先探索了 PASC 嗅觉减退患者的嗅觉上皮中的特定免疫细胞群是否存在变化。在典型标记物表达的基础上，他们鉴定出多种 T 细胞亚型，其中 CD8+ T 细胞比例在 PASC 嗅觉减退组显著升高。有趣的是，这里发现的 T 细胞亚群表达炎症细胞因子干扰素-γ，干扰素-γ 则可介导免疫调节反应和适应性免疫。支柱细胞和嗅觉神经元的基因表达分析显示它们表达了干扰素-γ 的受体。这些观察结果表明，PASC 嗅觉上皮细胞存在一个独特的 T 细胞群体，该亚群表达干扰素-γ，而支柱细胞和嗅觉神经元则表达相关同源受体，以响应这些炎症相关配体。

图片来源：Science Translational Medicine

PASC 嗅觉减退患者的髓系细胞群发生的改变

接下来，研究人员进一步对髓系细胞群进行了深入分析，并确定了多个细胞亚群，这些亚群对应于不同的巨噬细胞、单核细胞和抗原呈递树突状细胞（DC）亚型。在 CD207 表达的基础上他们定义出 CD207+ DC 群体，这群细胞高表达 CCR6 和 Toll 样受体 10（TLR10），定量的结果也显示 PASC 组 CD207+ DC 群体显著增加，免疫染色也证实 PASC 组存在 CD207+ DC。这些结果表明，CD207+ DC 细胞的富集可能有助于协调 PASC 组嗅觉上皮组织中的免疫浸润。

图片来源：Science Translational Medicine

而对巨噬细胞簇的分析则显示，CD163 标记的抗炎 M2 巨噬细胞数量存在明显差异。这种 M2 巨噬细胞的减少是值得关注的，因为 M2 巨噬细胞可以通过几种机制促进组织修复，特别是考虑到这里观察到的 M2 巨噬细胞产生胰岛素样生长因子 1（IGF1），这是一种已知的嗅觉感觉神经元生长因子。因此，PASC 组嗅觉上皮中 M2 巨噬细胞的相对减少也可能作为促炎信号，并可抑制嗅觉感觉神经元的修复。

图片来源：Science Translational Medicine

PASC 嗅觉减退样本中嗅觉神经元数量减少

研究人员在单细胞转录组数据的基础上量化嗅觉感觉神经元的数量，发现与对照相比，PASC 组中嗅觉感觉神经元的数量显著减少。

图片来源：Science Translational Medicine

为了进一步验证上述结果中发现的嗅觉感觉神经元数量的减少，研究人员对其他样本进行了免疫组化染色。他们用抗嗅觉标记蛋白（OMP）抗体观察成熟的嗅觉感觉神经元，用抗 SOX2 抗体观察支柱细胞。

在非 COVID-19 感染和 COVID-19 感染后恢复正常组中，他们都发现了丰富的 OMP+神经元和组织良好 SOX2+支柱细胞；相比之下，PASC 组则含有稀疏的 OMP+神经元，成熟嗅觉感觉神经元与支柱细胞的比例也显著降低。这些发现提出了一个模式，即免疫浸润连同支柱细胞功能的变化，会改变成熟嗅觉感觉神经元的数量，最终导致嗅觉的持续丧失。

图片来源：Science Translational Medicine

结语

综上所述，该研究通过对感染新冠后长期嗅觉功能障碍患者的嗅觉活检组织进行免疫组化和单细胞转录组层面的分析表明，长期的嗅觉丧失可能与免疫细胞对嗅觉神经细胞的持续免疫攻击以及嗅觉神经细胞数量的相应下降有关。这一结果为诸多困扰在 COVID-19 之后尚未完全恢复嗅觉的人提供了重要的见解。

这一发现也提示了潜在的新的治疗策略。例如，选择性阻断局部促炎免疫细胞或直接抑制特定的信号节点可能会干扰破坏嗅觉上皮稳态或修复的环路。

本研究通讯作者 Bradley J. Goldstein 教授说到：「该研究的发现是令人惊喜的，嗅觉减退似乎是鼻子中的一种自身免疫过程，而了解哪些部位受损以及涉及哪些细胞类型是设计治疗方案的关键一步。我们希望，通过调节这些患者鼻子内异常的免疫反应或修复过程，至少可以帮助他们部分恢复嗅觉。」

未来，在动物模型和人类临床试验中的进一步研究，以及对 PASC 嗅觉功能障碍患者的长期随访，将为嗅觉感觉功能障碍的病因学和管理提供持续的见解。