康奈尔大学医学院、医院和纽约大学（NYU）医学院研究人员共同领导的一项临床前研究显示，新型冠状病毒（SARS-CoV-2）可以感染维持心脏节律跳动的起搏细胞（这种细胞相当于心脏跳动的“司令部”），并引发细胞内的自毁过程。这一发现为SARS-CoV-2感染患者常见的心律失常提供了一个可能的解释。
SARS-CoV-2感染的仓鼠起搏细胞（红色）中，染色的新型冠状病毒刺突蛋白（绿色）。细胞核被染成蓝色。图片来源：ShuibingChen博士
4月1日发表在《循环研究》（CirculationResearch）杂志的这项研究中，研究人员使用了动物模型和人类干细胞衍生的起搏细胞，表明SARS-CoV-2较易感染起搏器细胞，并引发一种名为“铁死亡”的过程，在这种过程中，细胞会自毁，但也会产生活性氧分子，可影响附近的细胞。
该研究的共同通讯作者、康奈尔大学医学院外科学兼化学生物学ShuibingChen博士说：“这些细胞的这种易感性令人惊讶，明显与众不同——我们观察了SARS-CoV-2感染的多种其他人类细胞类型，甚至包括心肌细胞，但只在起搏细胞中发现了铁死亡的征象。”
许多COVID-19患者发生心律失常，包括心跳过快（心动过速）和过慢（心动过缓），多项研究发现这些异常节律与较差的COVID-19预后有关。然而，SARS-CoV-2感染如何导致这种心律失常过去并不清楚。
在这项最新研究中，包括共同通讯作者、NYU医学院BenjamintenOever博士在内的研究人员研究了金黄仓鼠（金黄仓鼠是唯一一种从SARS-CoV-2感染中可靠地产生COVID-19样表现的实验室动物）并发现证据显示，在鼻腔暴露后，病毒会感染天然心脏起搏器（即窦房结）的细胞，。
为了更细致地在人类细胞中研究SARS-CoV-2对起搏细胞的影响，研究人员使用先进的干细胞技术诱导人类胚胎干细胞成熟为与窦房结细胞非常相似的细胞。他们发现，这些诱导的人类起搏细胞表达ACE2受体以及SARS-CoV-2用来进入细胞的其他因子，从而易于被SARS-CoV-2感染。研究人员还观察到感染细胞中炎症免疫基因活性的大幅增加。
然而，该研究团队最令人惊讶的发现是，起搏细胞在感染压力下表现出明显的细胞自毁过程的征象，这种过程被称为铁死亡，包括铁的积累和破坏细胞的活性氧分子生成失控。科学家们能够使用结合铁和抑制铁死亡的已知化合物，逆转细胞中的这些征象。
共同通讯作者、康奈尔大学医学院胃肠病学和肝病学科医学副教授、纽约长老会/康奈尔医学中心肝病学家RobertSchwartz博士说：“这一结果提示，在COVID-19患者中检测到的心律失常可能部分由铁死亡对窦房结的损害引起。”
研究人员指出，尽管原则上COVID-19患者可以使用铁死亡抑制剂治疗，以保护窦房结细胞，但更优先的选择是在所有细胞类型中都能阻断SARS-CoV-2感染作用的抗病毒药物。
研究人员计划继续使用他们的细胞和动物模型来研究COVID-19及其他情况下的窦房结损伤。
“我们可以用我们的平台来模拟其他人类窦房结性心律失常的综合征。”共同通讯作者、康奈尔大学医学院外科学教授兼研究副院长ToddEvans博士表示，“而且，尽管医生目前可以使用人工电子起搏器来取代受损窦房结的功能，但存在另一种可能，即使用窦房结细胞，比如我们开发的这种，来作为基于细胞的起搏治疗。”
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