单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1/CCL2）与基质金属蛋白酶-9（MMP-9）作为COVID-19患者疾病严重程度的潜在生物标志物：一项探索其J型表达模式与预后价值的研究

《Biochemistry and Biophysics Reports》：Monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1/CCL2) and matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) as biomarkers of disease severity in COVID-19 patients

为解决COVID-19严重程度评估与预后预测的生物标志物需求，研究人员评估了免疫关键分子MCP-1/CCL2与MMP-9的表达水平。研究发现这两种分子在COVID-19重症患者外周血单个核细胞（PBMCs）中表达最高，并呈独特的J型表达模式，且CCL2表达水平与死亡率显著相关，表明它们可作为潜在的疾病严重程度与预后临床生物标志物。

　　

自2019年底以来，新型冠状病毒感染（COVID-19）在全球范围内造成了巨大的健康危机。虽然大多数患者表现为轻症，但部分患者会发展为重症，甚至死亡。在这场与病毒的对抗中，人体自身的免疫反应有时会“反应过度”，引发一场被称为“细胞因子风暴”的剧烈炎症反应，这被认为是导致多器官损伤和不良预后的关键因素。因此，深入理解驱动这种过度免疫反应的分子机制，并寻找能够预测疾病进程的生物标志物，对于改善临床管理和开发新的治疗策略至关重要。

在这场风暴中，有两类分子备受关注：一类是负责“招募”免疫细胞的趋化因子，另一类是能够“重塑”细胞外基质、影响组织屏障和细胞迁移的蛋白酶。其中，单核细胞趋化蛋白-1（Monocyte chemoattractant protein-1， MCP-1， 也称为CCL2）和基质金属蛋白酶-9（Matrix metalloproteinase-9， MMP9）被推测在COVID-19的免疫病理中扮演重要角色。然而，它们在COVID-19患者不同疾病严重程度分组中的具体表达模式，以及其作为预后指标的潜力，仍需更深入的研究来阐明。

近期，一项发表在《Biochemistry and Biophysics Reports》上的研究，正是为了回答这些问题而展开。来自伊朗巴博尔医科大学健康研究所细胞与分子生物学研究中心的研究团队，系统性地分析了MMP9和CCL2在COVID-19患者中的表达情况。

为了开展这项研究，研究人员主要应用了以下几项关键技术方法：首先，他们建立了一个包含120名受试者的队列，分为健康对照组以及轻症（门诊）、中症（住院）和重症（ICU危重）三个COVID-19患者组，所有患者样本采集于2020年至2021年（疫苗接种前时代）。其次，从受试者静脉血中分离外周血单个核细胞（PBMCs），进行总RNA提取并反转录为cDNA。接着，使用特异性引物通过实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-PCR）技术，定量检测PBMCs中MMP9和CCL2的mRNA表达水平。此外，他们还利用酶联免疫吸附测定（ELISA）方法检测了血清中MMP9的蛋白浓度。最后，运用了包括逻辑回归和受试者工作特征（ROC）曲线在内的统计学方法，评估了CCL2表达水平对患者死亡率的预测能力。

研究结果丰富而具体：

3.2. MMP9表达在门诊和ICU COVID-19病例中显示增加

通过RT-PCR检测发现，MMP9基因表达呈现出独特的“J型”模式。与健康对照组相比，住院患者和ICU危重患者的MMP9表达显著升高。有趣的是，轻症门诊患者的表达水平反而低于健康对照组，但差异不显著。重症患者的MMP9表达水平显著高于住院患者。

3.3. CCL2表达在具有不同严重程度分级的COVID-19病例中发生改变

CCL2的表达也呈现出类似的“J型”模式。轻症患者的CCL2表达显著低于对照组，而住院和ICU危重患者的表达则显著高于对照组。危重患者的CCL2表达水平也显著高于住院患者。统计分析（经过错误发现率FDR等方法校正后）确认了大多数比较组的显著性差异。

3.4. MMP9的蛋白分析显示在重症COVID-19患者中表达增加

ELISA检测血清MMP-9蛋白水平的结果与mRNA表达趋势一致。重症患者的血清MMP-9浓度最高，显著高于中症患者和对照组，进一步证实了MMP9水平随疾病严重程度递增的现象。

3.5. COVID-19患者PBMCs中CCL2和MMP9表达的性别差异及与年龄的正相关关系

亚组分析显示，在中度COVID-19患者中，男性的MMP9蛋白水平显著高于女性。在mRNA水平，除轻症组外，男性的MMP9表达也普遍高于女性。CCL2的mRNA水平在男性中 consistently较低，但未达到统计学显著性。此外，年龄与CCL2表达、MMP9表达及MMP9蛋白水平均呈正相关，尤其在蛋白水平相关性较强。

3.6. IL-6与所研究组别中MMP9和CCL2的表达呈正相关

作为COVID-19细胞因子风暴的关键因子，白细胞介素-6（IL-6）的蛋白水平与MMP9的表达呈强正相关，与CCL2的表达呈中度正相关，提示这些分子可能共同参与炎症级联反应。

3.7. CCL2表达水平可能预测COVID-19患者的死亡率

这是该研究的一项重要发现。通过ROC曲线分析，CCL2表达区分幸存者与非幸存者的曲线下面积（AUC）为0.8143，表明其具有良好的判别能力。Youden指数确定的最佳截断值为1.91，此时敏感度为66.1%，特异度为90.0%。逻辑回归分析进一步证实，较高的CCL2表达与死亡风险增加显著相关（比值比OR=1.083）。

在讨论与结论部分，作者将本研究结果置于更广阔的背景下进行了阐释。研究证实了MMP9和CCL2在COVID-19重症患者中表达上调，且其独特的“J型”表达模式（即轻症时表达可能受抑制或消耗，中重症时急剧升高）与近期其他研究报道的多种免疫分子模式相符。这种模式可能反映了疾病早期局部组织沉积或消耗，以及随后系统性的强烈诱导。MMP9可能通过促进中性粒细胞迁移和破坏肺泡毛细血管，而CCL2则通过其受体CCR2介导单核细胞向呼吸系统的病理性募集，共同加剧组织损伤和炎症风暴。

本研究的重要意义在于：首先，它系统揭示了MMP9和CCL2在COVID-19不同严重程度患者中的动态变化模式，为理解疾病免疫病理提供了新的细节。其次，研究首次在PBMCs水平证实了CCL2表达对COVID-19患者死亡率具有预测价值，这为开发基于血液的预后生物标志物提供了重要依据。最后，这些发现暗示了潜在的治疗靶点。例如，靶向MMP9（如使用多西环素等四环素衍生物）可能有助于保护组织完整性；而抑制CCL2-CCR2轴（如使用cenicriviroc等CCR2/CCR5双重拮抗剂）可能限制有害的单核细胞募集。两者的联合干预策略值得在未来精心设计的临床试验中进行探索。

当然，作者也指出了本研究的局限性，包括采样时间点有限、样本量可能不足以充分评估年龄和性别的交互作用、以及研究反映的是疫苗接种前时代的情况等。未来的研究需要纳入纵向设计、组织水平验证以及疫苗接种后或新变异株感染的人群进行比较。尽管如此，这项研究为MMP9和CCL2在COVID-19严重程度和预后中的作用提供了可靠且可重复的表达谱数据，并建立了可检验的假说，为进一步开展更大规模、更深入的机制研究和临床转化奠定了初步而关键的基础。