心脏损伤在 COVID-19 住院患者中很常见，这导致许多人想知道病毒如何影响心脏。现在，研究人员发现，根据将在美国心脏协会基础心血管会议上发表的初步研究，来自严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 病毒的刺突蛋白可通过炎症过程导致心肌损伤2022 年科学科学会议。会议于 7 月 25 日至 28 日在芝加哥举行，提供有关基础和转化心血管科学的最新研究。

在导致 COVID-19 的病毒 SARS-CoV-2 的表面上发现了刺突蛋白。刺突蛋白锁定在靶细胞上称为血管紧张素转换酶 2 (ACE2) 的受体上。刺突蛋白有助于病毒进入健康细胞，这是感染的第一步。除了感染肺部外，病毒还可以传播到其他器官，导致对身体的更大损害、严重感染，甚至在某些人中导致死亡。

“从临床方面已经知道，COVID-19感染会导致心脏损伤，但是，我们不知道这是如何发生的机制细节。我们怀疑刺突蛋白具有未知的病理作用，”说该研究的主要作者、纽约尤蒂卡共济会医学研究所助理教授林志强博士。“我们的数据显示，来自 SARS-CoV-2 的刺突蛋白会导致心肌损伤。这就是接种疫苗和预防这种疾病很重要的原因。”

“宿主的天然免疫是抵御病原体入侵的第一道防线，心肌细胞有自己的天然免疫机制。激活身体的免疫反应对于对抗病毒感染至关重要；然而，这也可能会损害心肌细胞功能和甚至导致细胞死亡和心力衰竭，”林说。

研究人员研究了 SARS-CoV-2 刺突蛋白是否会激活心肌细胞中的自然免疫反应。HCoV-NL63 是一种冠状病毒，可感染呼吸系统而不会造成心脏损伤，尽管其刺突蛋白也使用 ACE2 介导病毒进入。他们研究了 SARS-CoV-2 刺突蛋白和 NL63 刺突蛋白引起心脏病的潜在能力。他们的研究结果表明，SARS-CoV-2 刺突蛋白激活了心肌细胞中的自然免疫反应并损害了心脏，但 NL63 刺突蛋白没有。

“SARS-CoV-2 刺突蛋白激活自然免疫反应的事实可能解释了与其他冠状病毒相比的高毒力，”林说。“TLR4 信号是激活人体自然免疫反应的主要途径，SARS-CoV-2 刺突蛋白激活 TLR4，而不是常规流感刺突蛋白。”

为了研究 SARS-CoV-2 刺突蛋白对心脏的影响，研究人员将 SARS-CoV-2 刺突蛋白和 NL63 刺突蛋白克隆到 AAV9 病毒载体中。AAV9 病毒载体被输送到实验室小鼠体内，以激活心肌细胞中的刺突蛋白。他们发现，AAV9 介导的 SARS-CoV-2 刺突蛋白，而不是 NL63 刺突蛋白，会导致心脏功能障碍、肥厚性重塑（扩大）和心脏炎症。

在对培养皿中培养的心脏细胞进行的实验室测试中，研究人员还观察到，与没有任何一种刺突蛋白的细胞相比，SARS-CoV-2 刺突蛋白使心肌细胞大得多。“我们发现直接证据表明 SARS-CoV-2 刺突蛋白对心肌细胞有毒，”林说。

在这项研究中，研究人员还检查了一名因 COVID-19 而患有炎症的已故患者的心脏活检。他们在心肌细胞和其他细胞类型中检测到 SARS-CoV-2 刺突蛋白和 TLR4 蛋白。相比之下，这两种蛋白质在健康人心脏的活检中不存在。“这意味着一旦心脏感染了 SARS-CoV-2，它就会激活 TLR4 信号，”林说。“除了直接损害心肌细胞外，刺突蛋白本身具有很强的炎症性，可能会引起全身炎症，从而间接导致心脏问题。”

ACE2是控制血压的重要酶。SARS-CoV-2 感染可能会损害 ACE2 功能，进而导致血压升高，从而损伤心脏。SARS-CoV-2 还可能通过其他未知途径损害心脏。

“我们的研究提供了两个证据，表明 SARS-CoV-2 刺突蛋白不需要 ACE2 来伤害心脏。首先，我们发现 SARS-CoV-2 刺突蛋白伤害了实验室小鼠的心脏。与 ACE2 不同的是在人类中，小鼠中的 ACE2 不与 SARS-CoV-2 刺突蛋白相互作用，因此，SARS-CoV-2 刺突蛋白不会通过直接破坏 ACE2 功能来伤害心脏。其次，尽管 SARS-CoV-2 和 NL63 冠状病毒使用 ACE2 作为受体感染细胞，只有 SARS-CoV-2 刺突蛋白与 TLR4 相互作用并使心肌细胞发炎。因此，我们的研究提出了 SARS-CoV-2 刺突蛋白的一种新的、不依赖 ACE2 的病理作用，”林说。

这项研究迈出了确定 SARS-CoV-2 刺突蛋白是否会影响心脏的第一步。研究人员现在计划研究 SARS-CoV-2 刺突蛋白如何引起心脏炎症。有两种可能的方式：第一种是刺突蛋白在病毒感染的心肌细胞中表达，从而直接激活炎症；二是病毒刺突蛋白脱落进入血液，循环中的SARS-CoV-2刺突蛋白损害心脏