Содержание

Шкала температуры. Шкала Цельсия, Фаренгейта, Кельвина, Реомюра

История

Слово «температура» возникло в те времена, когда люди считали, что в более нагретых телах содержится большее количество особого вещества — теплорода, чем в менее нагретых. Поэтому температура воспринималась как крепость смеси вещества тела и теплорода. По этой причине единицы измерения крепости спиртных напитков и температуры называются одинаково — градусами.

Из того, что температура — это кинетическая энергия молекул, ясно, что наиболее естественно измерять её в энергетических единицах (т.е. в системе СИ в джоулях). Однако измерение температуры началось задолго до создания молекулярно-кинетической теории, поэтому практические шкалы измеряют температуру в условных единицах — градусах.

Шкала Кельвина

В термодинамике используется шкала Кельвина, в которой температура отсчитывается от абсолютного нуля (состояние, соответствующее минимальной теоретически возможной внутренней энергии тела), а один кельвин равен 1/273.

16 расстояния от абсолютного нуля до тройной точки воды (состояния, при котором лёд, вода и водяной пар находятся в равновесии). Для пересчета кельвинов в энергетические единицы служит постоянная Больцмана. Используются также производные единицы: килокельвин, мегакельвин, милликельвин и т.д.

Шкала Цельсия

В быту используется шкала Цельсия, в которой за 0 принимают точку замерзания воды, а за 100° точку кипения воды при атмосферном давлении. Поскольку температура замерзания и кипения воды недостаточно хорошо определена, в настоящее время шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина: градус Цельсия равен кельвину, абсолютный ноль принимается за −273,15 °C. Шкала Цельсия практически очень удобна, поскольку вода очень распространена на нашей планете и на ней основана наша жизнь. Ноль Цельсия — особая точка для метеорологии, поскольку замерзание атмосферной воды существенно всё меняет.

Шкала Фаренгейта

В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. В этой шкале на 100 градусов раздёлен интервал от температуры самой холодной зимы в городе, где жил Фаренгейт, до температуры человеческого тела. Ноль градусов Цельсия — это 32 градуса Фаренгейта, а градус Фаренгейта равен 5/9 градуса Цельсия.

В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F — 32), то есть изменение температуры на 1 °F соответствует изменению на 5/9 °С. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724.

Шкала Реомюра

Предложенна в 1730 году Р. А. Реомюром, который описал изобретённый им спиртовой термометр.

Единица — градус Реомюра (°R), 1 °R равен 1/80 части температурного интервала между опорными точками — температурой таяния льда (0 °R) и кипения воды (80 °R)

1 °R = 1,25 °C.

В настоящее время шкала вышла из употребления, дольше всего она сохранялась во Франции, на родине автора.

 

Пересчёт температуры между основными шкалами

 

Кельвин

Цельсий

Фаренгейт

Кельвин (K)

= K

= С + 273,15

= (F + 459,67) / 1,8

Цельсий (°C)

= K − 273,15

= C

= (F − 32) / 1,8

Фаренгейт (°F)

= K · 1,8 − 459,67

= C · 1,8 + 32

= F

 Сравнение температурных шкал

Описание

Кельвин Цельсий

Фаренгейт

Ньютон Реомюр

Абсолютный ноль

0

−273. 15

−459.67

−90.14

−218.52

Температура таяния смеси Фаренгейта (соли и льда в равных количествах)

255.37

−17.78

0

−5.87

−14.22

Температура замерзания воды (нормальные условия)

273.15

0

32

0

0

Средняя температура человеческого тела¹

310.0

36.8

98.2

12. 21

29.6

Температура кипения воды (нормальные условия)

373.15

100

212

33

80

Температура поверхности Солнца

5800

5526

9980

1823

4421

¹ Нормальная температура человеческого тела — 36.6 °C ±0.7 °C, или 98.2 °F ±1.3 °F. Приводимое обычно значение 98.6 °F — это точное преобразование в шкалу Фаренгейта принятого в Германии в XIX веке значения 37 °C. Поскольку это значение не входит в диапазон нормальной температуры по современным представлениям, можно говорить, что оно содержит избыточную (неверную) точность.

Некоторые значения в этой таблице были округлены.

Сопоставление шкал Фаренгейта и Цельсия

(oF — шкала Фаренгейта, oC — шкала Цельсия)

 

oF

oC

 

o

F

oC

 

oF

oC

 

oF

oC

-459. 67
-450
-400
-350
-300
-250
-200
-190
-180
-170
-160
-150
-140
-130
-120
-110
-100
-95
-90
-85
-80
-75
-70
-65

-273.15
-267.8
-240.0
-212.2
-184.4
-156.7
-128.9
-123.3
-117.8
-112.2
-106.7

-101.1
-95.6
-90.0
-84.4
-78.9
-73.3
-70.6
-67.8
-65.0
-62.2
-59.4
-56.7
-53.9

 

-60
-55
-50
-45
-40
-35
-30
-25
-20
-19
-18
-17
-16
-15
-14
-13
-12
-11
-10
-9
-8
-7
-6
-5

-51.1
-48.3
-45.6
-42.8
-40.0
-37.2
-34.4
-31.7
-28.9
-28.3
-27.8
-27.2
-26.7
-26.1
-25.6
-25.0
-24.4
-23.9
-23.3
-22.8
-22.2
-21.7
-21.1
-20. 6

 

-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

19

-20.0
-19.4
-18.9
-18.3
-17.8
-17.2
-16.7
-16.1
-15.6
-15.0
-14.4
-13.9
-13.3
-12.8
-12.2
-11.7
-11.1
-10.6
-10.0
-9.4
-8.9
-8.3
-7.8
-7.2

 

20
21
22
23
24
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
125
150
200

-6.7
-6.1
-5.6
-5.0
-4.4
-3.9
-1.1
1.7
4.4
7.2
10.0
12.8
15.6
18.3
21.1
23.9
26.7
29.4
32.2
35.0
37.8
51.7
65.6
93. 3

Для перевода градусов цельсия в кельвины необходимо пользоваться формулой T=t+T

0 где T- температура в кельвинах, t- температура в градусах цельсия, T0=273.15 кельвина. По размеру градус Цельсия равен Кельвину.

 

Путин: температура в России растет быстрее общемировой в 2,5 раза

Второе заседание саммита «группы двадцати» посвящено вопросам устойчивого развития и перехода к низкоуглеродной экономике. На нем президент России Владимир Путин рассказал, какие негативные последствия глобального потепления испытывает на себе страна, и назвал долю энергии от «практически безуглеродных источников».

По словам Путина, Россия на фоне потепления сталкивается с опустыниванием, эрозией почв и таянием вечной мерзлоты. Среднегодовая температура в России растет быстрее общемировой более чем в 2,5 раза, за последние 10 лет она увеличилась почти на полградуса. Еще выше скорость потепления в Арктике, отметил президент.

Путин рассказал, как Россия вместе с другими странами борется за сохранение климата: выполняет обязательства по Рамочной конвенции ООН об изменении климата и Парижскому соглашению, реализует политику по снижению чистой эмиссии парниковых газов, предпринимает шаги с целью повышения энергоэффективности экономики, модернизации электроэнергетики, сокращения выбросов попутного газа при добыче нефти.

«В России хорошими темпами развивается низкоуглеродная энергетика. Сегодня доля энергии от практически безуглеродных источников – а это, как мы знаем, атомные электростанции, гидроэлектростанции, ветряные, солнечные электростанции – превышает 40%, а с учетом природного газа, самого низкоуглеродного топлива среди углеводородов, эта доля составляет 86%. Это один из лучших показателей в мире», — сказал Путин.

Международные эксперты ставят Россию в число лидеров процесса глобальной декарбонизации, сказал глава государства. За последние 20 лет углеродная интенсивность экономики ежегодно снижалась в среднем на 2,7%.

«Это больше, чем в мире в целом, и даже больше, чем в странах «семерки», — подчеркнул президент.

В первый день саммита G20 Путин призвал страны «двадцатки» ускорить взаимное признание вакцин, а ВОЗ — выработать механизмы их системного и оперативного обновления.

Путин: средняя температура в России растет быстрее, чем в других странах

В России средняя температура воздуха поднимается быстрее, чем в остальных странах мира, рассказал глава страны Владимир Путин на встрече G20. Он подключился в заседанию по видеосвязи. Это вторая рабочая встреча группы, темой которой стало изменение климата.

«Отмечу, что и среднегодовая температура в России растет быстрее общемировой более чем в 2,5 раза. За 10 лет она увеличилась более чем на полградуса», — отметил Путин, добавив, что в Арктике скорость потепления еще выше.

Из-за изменения климата Россия сталкивается с опустыниванием, эрозией почв. «Особенно нас беспокоит таяние вечной мерзлоты, на которую приходится значительный объем нашей территории», — констатировал он.

Путин считает, что должны быть общие модели учета и мониторинга выбросов парниковых газов, чтобы на них могли основываться правила климатического регулирования.

«При реализации климатических и природоохранных инициатив «Двадцатке» важно быть лидером в формировании единых, подчеркну, справедливых и, что очень важно, прозрачных правил климатического регулирования», — добавил президент России.

Он подчеркнул, что требуется комплексный подход: «в тесной увязке с шагами, направленными на обеспечение роста экономики и, как уже коллеги отмечали, благосостояния людей».

Лидеры «Группы двадцати» пришли к тому, что нужно создать национальные планы по смягчению последствий изменения климата, сократить коллективные выбросы парниковых газов, усилить меры для сохранения биоразнообразия.

Россия, как сказал Путин, выполняет свои обязательства по рамочной конвенции ООН об изменении климата и Парижскому соглашению, а также последовательно снижает чистую эмиссию парниковых газов, повышает энергоэффективность экономики, модернизирует электроэнергетику, сокращает выбросы попутного газа при добыче нефти.

Парижское соглашение было принято в 2015 году 196 сторонами. Документ вступил в силу в 2016 году. «Задача Парижского соглашения – удержание прироста глобальной средней температуры намного ниже 2 градусов Цельсия сверх доиндустриальных уровней при приложении усилий в целях ограничения роста температуры до 1,5 градуса Цельсия», — говорится на сайте ООН.

Для этого страны-участницы соглашения стремятся как можно быстрее пройти пик глобальной эмиссии парниковых газов для построения климатически нейтрального мира к середине XXI века. «Это первый в истории юридически обязательный документ, объединяющий страны в стремлении достичь общую цель в отношении борьбы с изменением климата и адаптации к нему», — отметили в организации.

Но, по мнению лауреата Нобелевской премии мира Рае Квон Чунга, у Парижского соглашения есть несколько слабостей.

Первая — отсутствие обязательной юридической силы. «Если страна не соблюдает соглашение, ничего не произойдет. Еще одна слабость заключается в том, что определяемые на национальном уровне вклады — целевые показатели сокращения углеродных выбросов — основаны на производстве, а не на потреблении», — сказал он в комментарии РИА «Новости».

Так, Рае Квон Чунг уверен, что для положительного сдвига в вопросе климата необходимо сократить потребление. Но для этого людям придется изменить свой образ жизни, что достаточно сложно сделать.

Пока привычки людей изменить не получается, власти России пытаются повлиять на климат при помощи сокращения выбросов углекислого газа со стороны промышленности. По словам президента страны Владимира Путина, Россия планирует достичь углеродной нейтральности, то есть сокращения до нуля выбросов углекислого газа и его аналогов в процессе производственной деятельности. «И мы ставим конкретный ориентир — не позднее 2060 года», — говорил он.

Официальный сайт университета имени А.И. Герцена

Все анонсы »

Архив »

РГПУ им. А.И. Герцена → Общий → Структура → Факультеты → Географии → Герценовская метеостанция → Температура

ВЕРНУТЬСЯ

ТЕМПЕРАТУРА ВОЗДУХА

 

 

Температура воздуха — одно из свойств воздуха в природе, выражающегося количественно.

Температура воздуха в каждой точке непрерывно меняется; в разных местах Земли в одно и то же время она также различна. У земной поверхности температура воздуха варьируется в довольно широких пределах: крайние её значения, наблюдавшиеся до сих пор, +58 ˚С (вблизи г. Триполи, Ливия) и около −89,2 ˚С (на Антарктической станции Восток). С высотой температура воздуха меняется в разных слоях и случаях по-разному. В среднем она сначала понижается до высоты 10-15 км, затем растёт до 50-60 км, потом снова падает и т. д.

Температура воздуха, а также почвы и воды в большинстве стран выражается в градусах международной температурной шкалы, или шкалы Цельсия (˚С), общепринятой в физических измерениях. Ноль этой шкалы приходится на температуру, при которой тает лёд, а +100 ˚С — на температуру кипения воды. Однако в США и ряде других стран до сих пор не только в быту, но и в метеорологии используется шкала Фаренгейта (F). В этой шкале интервал между точками таяния льда и кипения воды разделён на 180˚, причём точке таяния льда приписано значение +32 ˚F. Таким образом, величина одного градуса Фаренгейта равна 5/9 ˚С, а нуль шкалы Фаренгейта приходится на −17,8 ˚С. Нуль шкалы Цельсия соответствует +32 ˚F, а +100 ˚С = +212 ˚F.

Кроме того, в теоретической метеорологии применяется абсолютная шкала температур (шкала Кельвина), K.  Нуль этой шкалы отвечает полному прекращению теплового движения молекул, то есть самой низкой возможной температуре. По шкале Цельсия это будет −273,15∓0,03 ˚С. Но на практике за абсолютный нуль принимается в точности −273 ˚С. Величина единицы абсолютной шкалы равна величине градуса шкалы Цельсия. Поэтому нуль шкалы Цельсия соответствует 273-му делению абсолютной шкалы (273 К). По абсолютной шкале все температуры положительные, то есть выше абсолютного нуля.

Наиболее низкие температуры воздуха у поверхности земли наблюдаются на полюсах планеты. При этом могут подразумеваться либо абсолютные минимумы температуры, либо минимумы средних годовых величин.

  • 13 сентября 1922 г. в местечке Эль-Азизия, Ливия, была зарегистрирована температура +58,2 ˚C. На сегодняшний день данный результат считается ошибочным и поэтому Всемирная метеорологическая организация считает рекордом 56,7 ˚C, зафиксированные 10 июля 1913 года на ранчо Гринленд в долине Смерти (штат Калифорния, США).

  • 21 июля 1983 г. на станции Восток, Антарктика, на высоте 3420 м над уровнем моря была зарегистрирована рекордно низкая температура: −89,2 ˚C. Среднегодовая температура на станции Восток −60,2 ˚C.

  • 9 декабря 2013 года на конференции Американского геофизического союза группа американских исследователей сообщила о том, что 10 августа 2010 года температура воздуха в одной из точек Антарктиды опускалась до −135,8 °F (-93,2 °С). Данная информация была выявлена в результате анализа спутниковых данных НАСА. По мнению выступавшего с указанным сообщением Т. Скамбоса) полученное значение не будет зарегистрировано в качестве рекордного, поскольку определено в результате спутниковых измерений, а не с помощью термометра.

    27 июля 1963 года на высоте около 85000 м в атмосфере над Швецией была зафиксирована температура −143 °С.

Самая высокая Среднегодовая температура была отмечена в 1960—1966 годах в Даллоле, Эфиопия и составила +34,4 ˚C в среднем за эти 7 лет. Самая низкая Среднегодовая температура отмечается на станции Восток: −55,6 ˚C и в точке с координатами 78˚ ю. ш. и 96˚ в. д.: −58 ˚C.

Некоторые города и сёла России, в которых температура зимой может опускаться ниже −54 ˚C:

 

  • −54,4 ˚C Жигалово, Чокурдах

  • −55,0 ˚C Зима, Ижма, Ленск, Томск

  • −55,1 ˚C Бодайбо

  • −55,2 ˚C Сургут

  • −56,0 ˚C Печора

  • −56,1 ˚C Дудинка

  • −56,81 ˚C Когалым

  • −57,0 ˚C Туруханск

  • −57,8 ˚C Киренск

  • −58,0 ˚C Билибино

  • −58,8 ˚C Енисейск, Лесосибирск

  • −58,95 ˚C Ноябрьск

  • −59,0 ˚C Хатанга

  • −60,0 ˚C Марково

  • −60,1 ˚C Покровск

  • −60,2 ˚C Сунтар

  • −60,9 ˚C Вилюйск

  • −61,0 ˚C Ванавара, Нерюнгри

  • −61,1 ˚C Омолон

  • −61,2 ˚C Ербогачен

  • −62,0 ˚C Мегион, Надым

  • −64,0 ˚C Лангепас

  • −64,4 ˚C Жатай, Тьюкускайп

  • −65,0 ˚C Делянкир, Якутск

  • −67,7 ˚C Ючюгей

  • −69,6 ˚C Юттях

  • −69,8 ˚C Верхоянск

  • −71,2 ˚C Томтор

  • −77,8 ˚C Оймякон

 

Последнее изменение: 13 февраля 2014 г. в 22:35:36
Автор: Гдалин Дмитрий Александрович

Архив »

Целевой показатель глобальной температуры 2 °C и эволюция долгосрочной цели решения проблемы изменения климата — от Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата до Парижского соглашения

https://doi. org/10.1016/J.ENG. 2017.01.022Получить права и содержание

Abstract

В Парижском соглашении предлагалось удерживать повышение средней глобальной температуры на уровне значительно ниже 2 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем и продолжать усилия по ограничению повышения температуры до 1,5 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем. уровни.Таким образом, это был первый международный договор, который наделил целевую глобальную температуру 2  ° C юридической силой. Качественное выражение конечной цели в статье 2 Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИКООН) в настоящее время превратилось в числовой целевой показатель повышения температуры в статье 2 Парижского соглашения. Начиная со Второго доклада об оценке (SAR) Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), важной задачей последующих оценок было предоставление научной информации, помогающей определить количественную долгосрочную цель для переговоров по РКИК ООН.Однако из-за участия в оценочных суждениях в рамках ненаучной оценки МГЭИК никогда научно не подтверждала неприемлемые масштабы повышения глобальной температуры. Постановка долгосрочной цели по борьбе с изменением климата была длительным процессом, и глобальная температура на уровне 2 °C является результатом политического консенсуса, основанного на научной оценке. В этой статье анализируется эволюция долгосрочной глобальной цели по решению проблемы изменения климата и ее влияние на научную оценку, переговорные процессы и глобальное низкоуглеродное развитие с точки зрения происхождения цели, серии оценок, проведенных МГЭИК уделяет особое внимание Статье 2 РКИК ООН и продвижению цели глобального потепления на политическом уровне.

ключевые слова

ключевые слова

Климат изменение

Международные переговоры

Международные переговоры

Межправительственная Группа по изменению климата

Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций об изменении климата

Долгосрочная цель

Критическая уязвимость

Интуитивно понятное здание

Рекомендуемая статьи (0)

Copyright © 2017 АВТОРЫ. Издано Elsevier Ltd.

Рекомендованные статьи

Ссылки на статьи

Основы термометра: измерение температуры у ребенка

Основы термометра: Измерьте температуру вашего ребенка

Выбор термометра поставил вас в тупик? Разберитесь с вариантами — и когда обращаться за медицинской помощью при лихорадке.

Персонал клиники Майо

Если вашему ребенку жарко или кажется, что он плохо себя чувствует, вероятно, пришло время измерить его или ее температуру. Звучит достаточно просто, но если вы новичок в этом, у вас могут возникнуть вопросы. Какой тип термометра лучше? Отличаются ли рекомендации по термометру для младенцев и детей старшего возраста? Вот что вам нужно знать, чтобы измерить температуру вашего ребенка.

Опции термометра

Стеклянный ртутный термометр когда-то был основным продуктом в большинстве аптечек.Сегодня ртутные термометры не рекомендуются, потому что они могут сломаться и привести к испарению ртути и ее вдыханию. При выборе термометра учитывайте такие варианты:

  • Цифровые термометры. Эти термометры используют электронные датчики температуры для регистрации температуры тела. Их можно использовать в прямой кишке (ректальные), во рту (оральные) или в подмышечной впадине (подмышечные). Температура подмышек, как правило, является наименее точной из трех.
  • Цифровые ушные термометры (барабанная перепонка). Эти термометры используют инфракрасный сканер для измерения температуры внутри ушного канала. Имейте в виду, что ушная сера или небольшой изогнутый слуховой проход могут повлиять на точность измерения температуры ушным термометром.
  • Термометры для височной артерии. Эти термометры используют инфракрасный сканер для измерения температуры височной артерии на лбу. Этот тип термометра можно использовать, даже когда ребенок спит.

Цифровые термометры-пустышки и лихорадочные полоски не рекомендуются.

Советы по безопасности

Внимательно прочтите инструкцию, прилагаемую к термометру. Перед и после каждого использования очищайте наконечник термометра, следуя инструкциям для вашего конкретного термометра. Если вы планируете использовать цифровой термометр для измерения ректальной температуры, приобретите еще один цифровой термометр для орального применения. Пометьте каждый термометр и не используйте один и тот же термометр в обоих местах.

В целях безопасности и для того, чтобы термометр оставался на месте, никогда не оставляйте ребенка без присмотра, пока вы измеряете ему или ей температуру.

Возрастные рекомендации

Лучший тип термометра или, в некоторых случаях, лучшее место для вставки термометра — зависит от возраста вашего ребенка.

  • С рождения до 3 мес. Используйте обычный цифровой термометр для измерения ректальной температуры. Новое исследование предполагает, что термометр височной артерии также может давать точные показания у новорожденных.
  • От 3 месяцев до 4 лет. В этом возрастном диапазоне можно использовать цифровой термометр для измерения ректальной или подмышечной температуры или термометр для височной артерии.Тем не менее, подождите, пока вашему ребенку не исполнится 6 месяцев, чтобы использовать цифровой ушной термометр. Если вы используете термометр другого типа для измерения температуры у маленького ребенка и сомневаетесь в результатах, измерьте ректальную температуру.
  • 4 года и старше. К 4 годам большинство детей могут держать цифровой термометр под языком в течение короткого времени, необходимого для измерения температуры во рту. Вы также можете использовать цифровой термометр для измерения температуры в подмышечной впадине, термометр для височной артерии или цифровой ушной термометр.

Как это делается

  • Ректальная температура. Включите цифровой термометр и смажьте кончик термометра вазелином. Положите младенца или ребенка на спину, поднимите его или ее бедра и введите смазанный термометр на 1/2–1 дюйм (1,3–2,5 сантиметра) в прямую кишку. В качестве альтернативы вы можете положить ребенка на живот к себе на колени или на другую твердую поверхность. Если вы кладете ребенка животом вниз, положите руку ему на поясницу, чтобы удерживать ребенка на месте.

    Никогда не пытайтесь заставить ректальный термометр преодолеть какое-либо сопротивление. Держите термометр на месте, пока термометр не подаст сигнал, что это сделано. Снимите термометр и прочитайте число.

  • Оральная температура. Включите цифровой термометр. Поместите кончик термометра под язык ребенка по направлению к задней части рта и попросите ребенка держать губы закрытыми. Удалите термометр, когда он подаст сигнал о том, что все готово, и прочитайте число. Если ваш ребенок ел или пил, подождите 15 минут, чтобы измерить ему или ей температуру ртом.
  • Температура подмышек. Включите цифровой термометр. Когда вы кладете термометр под мышку ребенка, убедитесь, что он касается кожи, а не одежды. Пока устройство измеряет температуру вашего ребенка, обнимите его, прижимая термометр стороной к груди. Держите термометр плотно на месте, пока термометр не сигнализирует, что это сделано. Снимите термометр и прочитайте число.
  • Ушная температура. Включите термометр.Аккуратно поместите термометр в ухо вашего ребенка. Следуйте инструкциям, прилагаемым к термометру, чтобы убедиться, что вы вставили термометр в слуховой проход на нужное расстояние. Держите термометр крепко на месте, пока термометр не подаст сигнал, что это сделано. Снимите термометр и прочитайте число.
  • Температура височной артерии. Включите термометр. Аккуратно проведите термометром по лбу ребенка. Снимите термометр и прочитайте число.

Сообщая о температуре врачу вашего ребенка, сообщите показания и объясните, как была измерена температура.

Когда обратиться к врачу

Лихорадка является распространенным признаком болезни, но это не обязательно плохо. На самом деле лихорадка играет ключевую роль в борьбе с инфекциями. Если ваш ребенок старше 6 месяцев и пьет много жидкости, хорошо спит и продолжает играть, обычно нет необходимости лечить лихорадку.

Если вы хотите дать ребенку лекарство от лихорадки, придерживайтесь ацетаминофена (тайленол, другие) до 6 месяцев. Однако детям младше 3 месяцев не давайте ацетаминофен, пока ваш ребенок не осмотрен врачом.Никогда не давайте ребенку больше ацетаминофена, чем указано на этикетке. Имейте в виду, что некоторые комбинированные лекарства, отпускаемые без рецепта, могут содержать ацетаминофен в качестве ингредиента.

Если вашему ребенку 6 месяцев или больше, ибупрофен (Адвил, Детский Мотрин, другие) также можно принимать. Внимательно прочитайте этикетку для правильной дозировки. Не используйте аспирин для лечения лихорадки у лиц в возрасте 18 лет и младше.

У вашего ребенка лихорадка, если он или она:

  • Имеет температуру ректальной, ушной или височной артерии 100.4 F (38 C) или выше
  • Имеет оральную температуру 100 F (37,8 C) или выше
  • Имеет температуру подмышек 99 F (37,2 C) или выше

Имейте в виду, что температура подмышек может быть неточной. Если вы сомневаетесь в показаниях температуры подмышек, используйте другой метод для подтверждения результатов.

В общем, обратитесь к врачу вашего ребенка, если:

  • Вашему ребенку меньше 3 месяцев, и у него ректальная температура 100.4 F (38 C) или выше.
  • Ваш ребенок в возрасте от 3 до 6 месяцев и имеет температуру до 102 F (38,9 C) и кажется необычно раздражительным, вялым или дискомфортным, или его температура выше 102 F (38,9 C).
  • Возраст вашего ребенка от 6 до 24 месяцев, и у него температура выше 102 F (38,9 C), которая держится более одного дня, но не имеет других признаков. Если у вашего ребенка есть другие признаки, такие как простуда, кашель или диарея, вы можете позвонить врачу вашего ребенка раньше, исходя из серьезности других признаков.

Получите самую свежую медицинскую информацию от экспертов Mayo Clinic.

Зарегистрируйтесь бесплатно и будьте в курсе последних научных достижений, советов по здоровью и актуальных тем, связанных со здоровьем, таких как COVID-19, а также экспертных знаний по управлению здоровьем.

Узнайте больше об использовании данных Mayo Clinic.

Чтобы предоставить вам наиболее актуальную и полезную информацию, а также понять, какие информация полезна, мы можем объединить вашу электронную почту и информацию об использовании веб-сайта с другая информация о вас, которой мы располагаем. Если вы пациент клиники Майо, это может включать защищенную информацию о здоровье. Если мы объединим эту информацию с вашей защищенной медицинской информации, мы будем рассматривать всю эту информацию как информацию и будет использовать или раскрывать эту информацию только так, как указано в нашем уведомлении о практики конфиденциальности.Вы можете отказаться от получения сообщений по электронной почте в любое время, нажав на ссылка для отписки в письме.

Подписаться!

Спасибо за подписку

Наш электронный информационный бюллетень Housecall будет держать вас в курсе последней медицинской информации.

Извините, что-то пошло не так с вашей подпиской

Повторите попытку через пару минут

Повторить попытку

26 февраля 2022 г. Показать ссылки
  1. Шмитт БД.Высокая температура. В: Педиатрические телефонные протоколы: офисная версия. 16-е изд. Итаска, Иллинойс: Американская академия педиатрии; 2018.
  2. Уорд М. и др. Лихорадка у младенцев и детей: патофизиология и лечение. https://www.uptodate.com/contents/search. По состоянию на 12 декабря 2018 г.
  3. Сыркин-Николау М.Е., и соавт. Измерение температуры височной артерии у новорожденного. Американский журнал перинатологии. 2017;34:1026.
  4. Лихорадка. Американская академия педиатрии. https://терпеливый.Solutions.aap.org/handout.aspx?gbosid=166295. По состоянию на 7 марта 2019 г.
  5. Как измерить температуру ребенку. Американская академия педиатрии. https://patiented.solutions.aap.org/handout.aspx?resultClick=1&gbosid=166297. По состоянию на 7 марта 2019 г.
  6. Cherry JD, et al, ред. Лихорадка: патогенез и лечение. В: Учебник Фейгина и Черри по детским инфекционным заболеваниям. 8-е изд. Филадельфия, Пенсильвания: Elsevier, Inc.; 2019. http://www.clinicalkey.com. По состоянию на 19 марта 2019 г.
Подробнее

Товары и услуги

  1. Информационный бюллетень: Письмо о здоровье клиники Мэйо — цифровое издание
  2. Книга: Книга семейного здоровья клиники Мэйо, 5-е издание

.

Индикаторы изменения климата: США и глобальная температура

Ключевые моменты

  • С 1901 года средняя температура поверхности в 48 смежных штатах повышалась со средней скоростью 0. 16°F за десятилетие (см. рис. 1). Средние температуры росли быстрее с конца 1970-х годов (от 0,31 до 0,54 ° F за десятилетие с 1979 года). Восемь из 10 самых теплых лет за всю историю наблюдений для 48 смежных штатов произошли с 1998 года, а 2012 и 2016 годы были двумя самыми теплыми годами за всю историю наблюдений.
  • Во всем мире 2016 год был самым теплым годом за всю историю наблюдений, 2020 год — вторым самым теплым годом, а 2011–2020 годы — самым теплым десятилетием за всю историю наблюдений с момента начала наблюдений с помощью термометров. Глобальная средняя приземная температура повышалась со средней скоростью 0.17°F за десятилетие с 1901 года (см. рис. 2), что аналогично скорости потепления в 48 смежных штатах. Однако с конца 1970-х годов температура в Соединенных Штатах теплела быстрее, чем в мире.
  • В некоторых частях Соединенных Штатов потепление было сильнее, чем в других (см. рис. 3). На севере, западе и на Аляске температура увеличилась больше всего, в то время как в некоторых частях юго-востока произошли небольшие изменения. Однако не все из этих региональных тенденций являются статистически значимыми.

Фон

Температура является фундаментальным показателем для описания климата, а температура в определенных местах может оказывать широкомасштабное воздействие на жизнь человека и экосистемы. Например, повышение температуры воздуха может привести к более интенсивным волнам тепла (см. индикатор «Волны тепла»), которые могут вызвать болезни и смерть, особенно среди уязвимых групп населения. Годовые и сезонные температурные режимы также определяют типы животных и растений, которые могут выжить в определенных местах.Изменения температуры могут нарушить широкий спектр природных процессов, особенно если эти изменения происходят быстрее, чем могут адаптироваться виды растений и животных.

Концентрации удерживающих тепло парниковых газов в атмосфере Земли увеличиваются (см. индикатор «Атмосферные концентрации парниковых газов»). В ответ средние температуры на поверхности Земли повышаются и, как ожидается, продолжат повышаться. Поскольку изменение климата может привести к смещению ветров и океанских течений, влияющих на климатическую систему мира, некоторые районы нагреваются больше, чем другие, а в некоторых наблюдается похолодание.

Об индикаторе

Этот индикатор анализирует изменение приземной температуры в США и мире с течением времени. Приземные измерения в США поступают с метеостанций на суше, в то время как глобальные приземные измерения также включают наблюдения с буев и кораблей в океане, таким образом предоставляя данные с мест, охватывающих большую часть поверхности Земли. Этот индикатор начинается с 1901 года, за исключением подробной карты Аляски, где имеются надежные записи по всему штату начиная с 1925 года. Для сравнения, этот индикатор также отображает спутниковые измерения, которые можно использовать для оценки температуры нижних слоев атмосферы Земли с 1979 года.

Этот индикатор показывает годовые аномалии, или различия, по сравнению со средней температурой с 1901 по 2000 год. Например, аномалия +2,0 градуса означает, что средняя температура была на 2 градуса выше средней многолетней. Аномалии рассчитаны для каждой метеостанции. Ежедневные измерения температуры на каждом участке использовались для расчета месячных аномалий, которые затем усреднялись для определения годовой аномалии температуры для каждого года. Аномалии для смежных 48 штатов и Аляски были определены путем расчета средних аномалий для районов в пределах каждого штата на основе плотности станций, интерполяции и топографии.Эти региональные аномалии затем усредняются вместе пропорционально их площади для получения национальных результатов. Точно так же глобальные аномалии были определены путем разделения мира на сетку, усреднения данных для каждой ячейки сетки, а затем усреднения ячеек сетки вместе.

О данных

Примечания к индикатору

Данные начала 20 -го века несколько менее точны, чем более поздние данные, потому что в то время было меньше станций, собирающих измерения, особенно в Южном полушарии. Однако общие тенденции по-прежнему надежны. Там, где это возможно, данные были скорректированы для учета любых погрешностей, которые могут быть вызваны такими факторами, как перемещение станции, урбанизация вблизи станции, замена измерительных приборов и изменение точного времени проведения измерений.

Гавайи и территории США не включены из-за ограниченности имеющихся данных.

Источники данных

Данные для этого показателя были предоставлены Национальным центром информации об окружающей среде Национального управления океанических и атмосферных исследований, который поддерживает большую коллекцию климатических данных в Интернете по адресу: www.ncei.noaa.gov. Показанные здесь аномалии приземной температуры были рассчитаны на основе месячных значений сети станций долгосрочного мониторинга. Спутниковые данные были проанализированы двумя независимыми группами — Центром глобальной гидрологии и климата Университета Алабамы в Хантсвилле (UAH) и Системами дистанционного зондирования (RSS), в результате чего были получены несколько разные линии тренда.

Техническая документация


Каталожные номера

1 USGCRP (Программа исследования глобальных изменений США).2017. Специальный отчет по науке о климате: Четвертая национальная оценка климата, том I. Вьюбблс, Д.Дж., Д.В. Фэйи, К.А. Хиббард, Д.Дж. Доккен, Британская Колумбия Стюарт и Т.К. Мэйкок (ред.). https://science2017.globalchange.gov. дои: 10.7930/J0J964J6.

2 NOAA (Национальное управление океанических и атмосферных исследований). 2021. Краткий обзор климата. По состоянию на февраль 2021 г. www.ncdc.noaa.gov/cag.

3 NOAA (Национальное управление океанических и атмосферных исследований).2021. Краткий обзор климата. По состоянию на февраль 2021 г. www.ncdc.noaa.gov/cag.

4 NOAA (Национальное управление океанических и атмосферных исследований). 2021. Краткий обзор климата. По состоянию на февраль 2021 г. www. ncdc.noaa.gov/cag.


Мир перемен: глобальная температура

Температура воздуха на Земле повышается со времен промышленной революции.В то время как естественная изменчивость играет некоторую роль, большинство свидетельств указывает на то, что деятельность человека, особенно выбросы удерживающих тепло парниковых газов, в основном ответственны за то, чтобы сделать нашу планету теплее.

Согласно текущему анализу температуры, проводимому учеными из Института космических исследований имени Годдарда НАСА (GISS), средняя глобальная температура на Земле увеличилась по крайней мере на 1,1 ° по Цельсию (1,9 ° по Фаренгейту) с 1880 года. Большая часть потепления произошла с 1975 года по курсу примерно 0.от 15 до 0,20°C за декаду.

На приведенных выше картах показаны температурные аномалии с шагом в пять лет, начиная с 1880 года. (Нажмите на стрелку, чтобы запустить анимацию.) Это не абсолютные температуры, а отклонения от нормы для каждой области. Данные отражают, насколько теплее или холоднее было в каждом регионе по сравнению с базовым периодом 1951–1980 годов. (Средняя глобальная температура приземного воздуха в этот период составляла 14°C (57°F) с погрешностью в несколько десятых градуса.)

На изображении ниже показаны глобальные температурные аномалии в 2021 году, шестом самом теплом году за всю историю наблюдений.Девять из десяти самых жарких лет или рекордов пришлись на последнее десятилетие.

Как показывают карты, глобальное потепление не означает, что температура везде и в любое время повышается с одинаковой скоростью. Температура может подняться на 5 градусов в одном регионе и упасть на 2 градуса в другом. Например, исключительно холодные зимы в одном месте могут уравновешиваться чрезвычайно теплыми зимами в другой части мира. Как правило, над сушей потепление больше, чем над океанами, потому что вода медленнее поглощает и отдает тепло (тепловая инерция). Потепление также может существенно различаться в пределах конкретных массивов суши и океанических бассейнов.

На анимации в верхней части страницы и на гистограмме ниже годы с 1880 по 1939 годы, как правило, более прохладные, а затем выравниваются к 1950-м годам. Десятилетия в пределах базисного периода (1951-1980 гг.) не кажутся особенно теплыми или холодными, потому что они являются эталоном, по которому измеряются другие годы.

Выравнивание температур в середине ХХ века можно объяснить естественной изменчивостью и охлаждающим действием аэрозолей, образующихся на заводах, электростанциях и автомобилях в годы бурного экономического роста после Второй мировой войны.Использование ископаемого топлива также увеличилось после войны (5 процентов в год), что привело к увеличению выбросов парниковых газов. Охлаждение от аэрозольного загрязнения произошло быстро. Напротив, парниковые газы накапливаются медленно, но остаются в атмосфере гораздо дольше. По словам бывшего директора GISS Джеймса Хансена, сильная тенденция к потеплению за последние четыре десятилетия, вероятно, отражает переход от сбалансированного воздействия аэрозолей и парниковых газов на атмосферу к преобладанию эффектов парниковых газов после того, как аэрозоли были ограничены мерами контроля загрязнения.

Какое нам дело до одного-двух градусов глобального потепления? В конце концов, температура колеблется на много градусов каждый день там, где мы живем.

Температура, с которой мы сталкиваемся локально и в короткие периоды времени, может значительно колебаться из-за предсказуемых циклических явлений (день и ночь, лето и зима) и трудно предсказуемых моделей ветра и осадков. Но глобальная температура в основном зависит от того, сколько энергии планета получает от Солнца и сколько излучает обратно в космос.Энергия, исходящая от Солнца, очень мало колеблется в течение года, в то время как количество энергии, излучаемой Землей, тесно связано с химическим составом атмосферы, особенно с количеством удерживающих тепло парниковых газов.

глобальное изменение на один градус имеет большое значение, потому что требуется огромное количество тепла, чтобы нагреть на столько все океаны, атмосферу и сушу. В прошлом достаточно было падения на один-два градуса, чтобы Земля погрузилась в Малый ледниковый период. Падения на пять градусов было достаточно, чтобы 20 000 лет назад большая часть Северной Америки оказалась под огромной массой льда.

Рекорды глобальной температуры начинаются примерно в 1880 году, потому что до этого времени наблюдения не охватывали достаточной части планеты. На приведенном выше линейном графике показаны годовые аномалии температуры с 1880 по 2020 год, зарегистрированные НАСА, NOAA, исследовательской группой Земли Беркли, Центром Хэдли Метеобюро (Соединенное Королевство) и анализом Коутана и Уэя. Несмотря на незначительные вариации из года в год, все пять записей показывают пики и спады синхронно друг с другом.Все показывают быстрое потепление за последние несколько десятилетий, и все показывают последнее десятилетие как самое теплое.

Группа НАСА GISS выбрала период 1951-1980 гг. в качестве базового в основном потому, что Национальная метеорологическая служба США использует период в три десятилетия для определения «нормальной» или средней температуры. Усилия по анализу температуры GISS также начались примерно в 1980 году, поэтому последние 30 лет пришлись на 1951–1980 годы. Их цель состоит в том, чтобы дать оценку изменения температуры, которую можно было бы сравнить с прогнозами глобального изменения климата в ответ на атмосферный углекислый газ, аэрозоли и изменения солнечной активности.

Температурный анализ НАСА включает измерения температуры поверхности с более чем 20 000 метеостанций, наблюдения за температурой поверхности моря с кораблей и буев, а также измерения температуры с антарктических исследовательских станций. Эти измерения на месте анализируются с использованием алгоритма, учитывающего различное расстояние между температурными станциями по всему миру и влияние городских тепловых островов.

  1. Каталожные номера
  2. Хансен, Дж., и др. (2010). Глобальное изменение температуры поверхности. Обзоры геофизики, 48.
  3. Земная обсерватория НАСА (21 января 2015 г. ) Почему так много глобальных температурных рекордов?
  4. Земная обсерватория НАСА (3 июня 2010 г.) Глобальное потепление.
  5. Институт космических исследований имени Годдарда НАСА (2022 г.) Анализ температуры поверхности GISS (GISTEMP).
  6. Национальные центры экологической информации NOAA (10 января 2022 г.) Оценка глобального климата в 2021 г.

Изменение климата: глобальная температура | NOAA Climate.gov

Годовая температура поверхности по сравнению со средним значением 20 го века за период 1880–2020 гг. Синие столбики указывают на более прохладные годы, чем в среднем; красные столбцы показывают более теплые, чем в среднем, годы. График NOAA Climate.gov, основанный на данных Национальных центров экологической информации.

Учитывая огромные размеры и теплоемкость мировых океанов, требуется огромное количество тепловой энергии, чтобы поднять среднегодовую температуру поверхности Земли даже на небольшую величину. Повышение глобальной средней приземной температуры примерно на 2 градуса по Фаренгейту (1 градус Цельсия), которое произошло с доиндустриальной эпохи (1880-1900 гг.), может показаться небольшим, но это означает значительное увеличение накопленного тепла.

Это дополнительное тепло приводит к региональным и сезонным экстремальным температурам, сокращению снежного покрова и морского льда, усилению проливных дождей и изменению ареалов обитания растений и животных — увеличению одних и сокращению других. Как показано на карте ниже, большинство участков суши нагреваются быстрее, чем большинство районов океана, а Арктика нагревается быстрее, чем большинство других регионов.

Тенденции глобальной средней приземной температуры в период с 1990 по 2020 год в градусах по Фаренгейту за десятилетие. Желтый цвет указывает на незначительные изменения или их отсутствие, в то время как оранжевый и красный показывают места, которые потеплели, а синий показывает места, которые похолодели. Карта NOAA Climate.gov, основанная на данных Центров экологической информации NOAA.

О температуре поверхности

Понятие средней температуры для всего земного шара может показаться странным. В конце концов, в этот самый момент самые высокие и самые низкие температуры на Земле, вероятно, отличаются друг от друга более чем на 100 ° F (55 ° C).Температуры меняются от ночи к дню и между сезонными экстремальными значениями в Северном и Южном полушариях. Это означает, что в одних частях Земли довольно холодно, а в других совершенно жарко. Поэтому говорить о «средней» температуре может показаться чепухой. Однако концепция глобальной средней температуры удобна для обнаружения и отслеживания изменений в энергетическом балансе Земли — сколько солнечного света поглощает Земля за вычетом того, сколько он излучает в космос в виде тепла — с течением времени.

Чтобы рассчитать глобальную среднюю температуру, ученые начинают с измерений температуры, проводимых в разных точках земного шара. Поскольку их целью является отслеживание изменений температуры, измерения преобразуются из абсолютных показаний температуры в температурные аномалии — разницу между наблюдаемой температурой и долгосрочной средней температурой для каждого местоположения и даты. Несколько независимых исследовательских групп по всему миру проводят собственный анализ данных о температуре поверхности, и все они показывают одинаковую тенденцию к росту.

Записи температуры от NOAA, НАСА и Университета Восточной Англии показывают увеличение с начала 20 го века до 2019 года.2019 год вошел в тройку самых теплых лет за всю историю наблюдений. Фоновое изображение из NOAA DISCOVR/EPIC. График NOAA Climate.gov на основе данных из Бюллетеня Американского метеорологического общества о состоянии климата за 2019 год.

В труднодоступных районах, где мало измерений, ученые используют температуру окружающей среды и другую информацию для оценки отсутствующих значений. Каждое значение затем используется для расчета глобальной средней температуры. Этот процесс обеспечивает последовательный и надежный метод мониторинга изменений температуры поверхности Земли с течением времени.Узнайте больше о том, как строится глобальный рекорд приземной температуры, в нашем учебнике по климатическим данным.

Глобальная температура в 2020 году

Согласно Докладу о глобальном климате за 2020 год, подготовленному Национальными центрами экологической информации NOAA, каждый месяц 2020 года, кроме декабря, входил в четверку самых теплых за всю историю наблюдений за этот месяц. В декабре из-за умеренно сильного явления Ла-Нинья тропическая часть Тихого океана охладилась, а средний глобальный уровень тепла снизился. Месяц оказался «всего лишь» восьмым самым теплым декабрем за всю историю наблюдений.

На этой анимации показаны карты месячных температур за январь–декабрь 2020 г. по сравнению со средними значениями за 1981–2010 гг. , где теплые аномалии показаны красным, а холодные — синим. Последний кадр анимации показывает средний показатель за 2020 год. Обратите внимание, что диапазон температур на месячных картах шире, чем диапазон среднегодовых значений (плюс-минус 9 градусов против плюс-минус 5 градусов).

Несмотря на Ла-Нинья, 2020 год стал вторым самым теплым годом за 141-летний рекорд для объединенной поверхности суши и океана, а участки суши были самыми жаркими за всю историю наблюдений.Во многих частях Европы и Азии было рекордно тепло, включая большую часть Франции, северную Португалию и Испанию, большую часть Скандинавского полуострова, Россию и юго-восточный Китай. Еще большая часть земного шара была намного теплее, чем в среднем, включая большую часть Атлантического и Индийского океанов. Тепло дошло до Антарктики, где станция на базе Эсперанса на оконечности Антарктического полуострова 6 февраля 2020 года, по-видимому, установила новый рекорд высокой температуры в 65,1 градуса по Фаренгейту (18,4 градуса по Цельсию). .

Дополнительные сведения о регионах и климатическую статистику за 2020 год см. в Ежегодном климатическом отчете за 2020 год от Национального центра экологической информации NOAA.

Прошлые и будущие изменения глобальной температуры

Хотя потепление не было равномерным по всей планете, тенденция к повышению средней глобальной температуры показывает, что больше областей нагревается, чем охлаждается. Согласно ежегодному климатическому отчету NOAA за 2020 год, совокупная температура суши и океана увеличивалась в среднем на 0.13 градусов по Фаренгейту (0,08 градуса по Цельсию) за десятилетие с 1880 года; однако средняя скорость роста с 1981 года (0,18°C / 0,32°F) более чем в два раза превышает эту скорость.

Согласно глобальному анализу NOAA, 10 самых теплых лет за всю историю наблюдений пришлись на период с 2005 г., а 7 из 10 – только с 2014 г. Оглядываясь назад на 1988 г., вырисовывается закономерность: за исключением 2011 г., каждый новый год добавляется к исторический рекорд, он становится одним из 10 самых теплых за всю историю наблюдений в то время, но в конечном итоге он заменяется по мере того, как окно «десятки лучших» смещается вперед во времени.

Степень потепления Земли в будущем зависит от того, сколько углекислого газа и других парниковых газов мы выбрасываем в ближайшие десятилетия. Сегодня наша деятельность — сжигание ископаемого топлива и вырубка лесов — ежегодно добавляет в атмосферу около 11 миллиардов метрических тонн углерода. Согласно специальному отчету США по климатологии за 2017 год, если ежегодные выбросы продолжат быстро расти, как это происходит с 2000 года, модели прогнозируют, что к концу этого века глобальная температура будет как минимум на 5 градусов по Фаренгейту выше, чем в среднем за 1901-1960 годы. , а возможно и 10.на 2 градуса теплее. Если ежегодные выбросы будут увеличиваться медленнее и начнут значительно снижаться к 2050 году, по прогнозам моделей, температура по-прежнему будет как минимум на 2,4 градуса выше, чем в первой половине 20  года 90 218 века, и, возможно, до 5,9 градусов выше.

Ссылки

А. Санчес-Луго, К. Морис, Х. П. Николя и А. Аргуэс. (2020) Глобальная приземная температура. [в «Состоянии климата в 2019 г.»]. Bull. Amer. Meteor., 101 (8), S24–S26, https://doi.org/10.1175/BAMS-D-20-0104.1.

Национальные центры экологической информации NOAA, State of the Climate: Global Climate Report for Annual 2020, online January 2021, получено 15 марта 2021 г. с https://www.ncdc.noaa.gov/sotc/global/202013.

МГЭИК, 2013 г.: Резюме для политиков. В: Изменение климата 2013: Основы физических наук. Вклад Рабочей группы 1 в 5-й оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тигнор, С.К.Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П.М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

USGCRP, 2017: Специальный отчет по науке о климате: Четвертая национальная оценка климата, том I [Wuebbles, D.J., D.W. Фэйи, К.А. Хиббард, Д.Дж. Доккен, Британская Колумбия Стюарт и Т. К. Мэйкок (ред.)]. Программа исследования глобальных изменений США, Вашингтон, округ Колумбия, США, 470 стр., doi: 10.7930/J0J964J6.

Программное обеспечение для температурной калибровки

MET/TEMP II v5.1

Основные функции и преимущества

Полностью автоматизированная последовательная калибровка датчика

MET/TEMP II полностью автоматизирует пакетную калибровку ваших платиновых термометров сопротивления (ПТС), термисторов и термопарных датчиков, освобождая ваше время для более важных задач. Вы можете быть уверены, что ваши результаты стабильны, независимо от того, кто выполняет работу, поскольку MET/TEMP II отслеживает и контролирует процесс калибровки.

Проверка широкой рабочей нагрузки датчиков температуры

MET/TEMP II работает с широким спектром датчиков температуры.Он может калибровать термопары, RTD, SPRT, термисторы и даже жидкости в стекле (LIG), биметаллические термометры и подключенные датчики, которые нельзя подключить к считывающему устройству. Можно протестировать практически любой датчик с выходом сопротивления или напряжения, до 100 датчиков одновременно. Они даже не обязательно должны быть одного типа. Вы можете выбрать до 40 температурных точек для тестирования ваших датчиков.

Увеличьте производительность вашей лаборатории

Ручная калибровка датчика температуры требует больших затрат времени, времени и подвержена ошибкам.Примерно четыре часа уходит на калибровку датчика в трех точках, затем еще час уходит на оформление документов для документирования данных о температуре и создания сертификата. И ваши результаты могут отличаться в зависимости от техника, выполняющего калибровку. Есть лучший способ.

С помощью программного обеспечения MET/TEMP II просто поместите тестовые датчики в источник тепла, подключите их к датчику температуры, введите информацию о настройке и начните тест. Позже распечатайте отчеты, подпишите их и отправьте датчики обратно вашему клиенту.Вы и ваши клиенты оцените быстрый результат. Это твой выбор. Тратить часы на ручную калибровку датчика температуры. Или получите последовательные, воспроизводимые измерения всего за несколько минут с помощью MET/TEMP II.

Проверенное и надежное программное обеспечение для калибровки

MET/TEMP II v5.1 — это обновленная версия надежного и хорошо известного программного обеспечения, которое легко подключается к вашему оборудованию Fluke Calibration. Сотни клиентов по всему миру используют это программное обеспечение в своих калибровочных лабораториях. Версия 5.1 поддерживает структуру и рабочий процесс, знакомые и понравившиеся пользователям.

Простота в освоении и использовании

Пользовательский интерфейс MET/TEMP II поможет вам настроить/запустить калибровочный тест, рассчитать коэффициенты датчика и подготовить отчет о калибровке. Специалисты по калибровке всех уровней смогут легко освоить функции программного обеспечения MET/TEMP II, экономящие время, и воспользоваться ими.

Выбор метода калибровки (сравнение, с фиксированной точкой или смешанный)

Вы можете откалибровать большинство своих вторичных эталонных датчиков по эталонному датчику или по калиброванным источникам тепла. Но нужен ли вам более высокий уровень точности, чем может дать сравнительная калибровка? MET/TEMP II может калибровать датчики вторичного или первичного эталона с использованием ячеек с фиксированной точкой. Если вы предпочитаете, MET/TEMP II позволяет вам комбинировать сравнение и измерения ячеек с фиксированной точкой во время одной и той же калибровки. Вы также можете выполнить измерение воды в тройной точке до и/или после точек сравнения.

Калибровка источника тепла

Хотите также откалибровать источники тепла? MET/TEMP II может выполнять калибровку источников тепла для сухоблочных термостатов и микрованн Fluke Calibration.

Поддержка многих конфигураций испытательного оборудования

Выполняйте калибровку с использованием различных цифровых термометров, от портативных до высокоточных настольных моделей, а также разнообразных источников тепла, включая сухоблочные термостаты, метрологические колодцы, микрованны, калибровочные ванны и печи.

Автоматически регистрировать условия окружающей среды

MET/TEMP II может автоматически регистрировать температуру и влажность окружающей среды во время калибровки с помощью термогигрометра 1620A «DewK».

Управление активами

MET/TEMP II хранит всю информацию об испытательном оборудовании и статусе калибровки в базе данных, а также информацию о датчике тестируемого устройства (UUT), включая имена и адреса клиентов, которые используются при печати отчетов. MET/TEMP II также может взаимодействовать с базой данных Fluke MET/TRACK®.

Расчет коэффициента для многих типов датчиков

Утилита «Коэффициенты и таблицы» вычисляет характеристические коэффициенты для ПТС, термисторов и термопар.Типы коэффициентов, которые могут быть рассчитаны: ITS-90, IPTS-68, Callendar-Van Dusen и полиномиальные функции для PRT; полиномиальный для термисторов; и коэффициенты для термопар типов B, E, J, K, N, R, S, T и AuPt. Коэффициенты характеризации и данные испытаний, полученные с помощью MET/TEMP II, можно экспортировать в текстовый файл.

Проверка качества данных

Вас беспокоит качество данных, полученных от сомнительного датчика? Утилита «Коэффициенты и таблицы» рассчитывает остаточные значения для каждой уставки, чтобы дать вам представление о качестве данных, используемых для характеристики датчика.

Таблицы интерполяции

После характеристики датчика можно сгенерировать интерполяционные таблицы зависимости температуры от сопротивления, температуры от отношения или температуры от напряжения, используя рассчитанные коэффициенты характеристики. Таблицы интерполяции можно распечатать как часть отчета о калибровке или экспортировать в текстовый файл ASCII с разделителями для импорта в другое программное обеспечение для анализа.

Отчет о калибровке в соответствии с ANSI/NCSL

MET/TEMP II создает отчеты о калибровке в соответствии с ANSI/NCSL Z540.3.

Поддерживаемые приборы Fluke Calibration

Показания термометра

  • 1502A/1504 Твинер
  • Эталонные термометры 1523/1524
  • 1529 Chub-E4 Считывание
  • 1560 Black Stack (с дополнительными модулями)
  • Супертермометр 1594A/1595A (дополнительный мультиплексор 2590)
  • Прецизионный сканер температуры Super-DAQ 1586A

Источники температуры

  • 9142/9143/9144 Колодцы полевой метрологии
  • 9190A Ультрахолодный полевой измерительный колодец
  • 9170/9171/9172/9173 Колодцы для метрологии
  • 9103/9140 Сухоблочные калибраторы
  • 9009 Двухблочный калибратор
  • 9011 Калибратор с двумя лунками
  • 9100S/9102S Портативный сухоблочный прибор
  • 9101 Сухой бокс с нулевой точкой
  • 6020/6022/6024 Ванны с горячим маслом
  • 6050H Очень горячая соляная ванна
  • 6054/6055/7007 Глубокие ванны
  • 6102/7102/7103 Микрованны
  • 6330/7320/7340/7380 Компактные ванны
  • 6331/73X1 Компактные ванны с глубоким колодцем
  • 7008/7040/7037/7012/7011 Холодные бани
  • 7009/7108/7015 Резистивные ванны
  • 7080 Очень холодная ванна
  • 7312 Ванна для ухода за водой Triple Point
  • 9150 Печь для калибровки термопар
  • 9118A Печь для калибровки термопар
  • Ячейки с фиксированной точкой 590X/591X/592X/594X
  • 1620A Цифровой термометр-гигрометр
  • 9132/9133 Инфракрасные калибраторы
  • Портативные калибровочные ванны 6109A/7109A

Монитор температуры окружающей среды

  • 1620A Цифровой термометр-гигрометр

Примечание. Ряд снятых с производства приборов Fluke Calibration также поддерживается MET/TEMP II.Если у вас есть вопросы об оборудовании, поддерживаемом MET/TEMP II v5.1, обратитесь в авторизованный сервисный центр Fluke Calibration.

Различная температурно-зависимая динамика вирус-хозяин для SARS-CoV-2 и SARS-CoV в респираторном эпителии человека

Abstract

С момента своего появления в декабре 2019 года коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2) распространился по всему миру и стал серьезной проблемой для общественного здравоохранения. Несмотря на тесную филогенетическую связь с SARS-CoV, SARS-CoV-2 демонстрирует повышенную динамику передачи от человека к человеку, вероятно, из-за эффективной ранней репликации в эпителии верхних дыхательных путей инфицированных людей.Поскольку было показано, что различные температуры в верхних и нижних дыхательных путях человека (33 °C и 37 °C соответственно) влияют на кинетику репликации нескольких респираторных вирусов, а также на динамику врожденного иммунного ответа хозяина, мы исследовали влияние температура при инфекции SARS-CoV-2 и SARS-CoV с использованием модели первичной культуры эпителиальных клеток дыхательных путей человека. SARS-CoV-2, в отличие от SARS-CoV, реплицировался с более высокими титрами, когда инфицирование проводилось при 33°C, а не 37°C.Хотя оба вируса были высокочувствительны к предварительной обработке интерфероном типа I и типа III, подробный анализ транскриптома с временным разрешением выявил температурно-зависимый интерфероновый и провоспалительный ответы, индуцированные SARS-CoV-2, которые были обратно пропорциональны его эффективности репликации при 33°С. С или 37°С. Эти данные дают ключевое представление об основной динамике взаимодействия вирус-хозяин и согласуются с характерными клиническими особенностями SARS-CoV-2 и SARS-CoV, а также с их соответствующей эффективностью передачи.

Образец цитирования: Вковски П., Гултом М., Келли Дж. Н., Штайнер С., Рассел Дж., Мангит Б. и др. (2021)Несопоставимая температурно-зависимая динамика вирус-хозяин для SARS-CoV-2 и SARS-CoV в респираторном эпителии человека. PLoS Биол 19(3): е3001158. https://doi. org/10.1371/journal.pbio.3001158

Академический редактор: Кен Кэдвелл, Медицинский факультет Нью-Йоркского университета, США

Получено: 14 января 2021 г.; Принято: 25 февраля 2021 г .; Опубликовано: 29 марта 2021 г.

Copyright: © 2021 V’kovski et al.Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Данные транскриптома были размещены в общедоступном репозитории Arrayexpress Европейского института биоинформатики (EMBL-EBI) под номером E-MTAB-9781, а сценарии, используемые для анализа и создания рисунков, будут доступны через наш Репозиторий на гитхабе (https://github.ком/ИФИК-вирусология).

Финансирование: Авторы получили финансирование из следующих источников: Европейская комиссия (Инновационная обучающая сеть Марии Склодовской-Кюри «HONOURS»; соглашение о гранте № 721367) для VT и RD (https://cordis. europa.eu/project /id/721367), Швейцарский национальный научный фонд (SNSF) выделяет 179260 для RD (http://p3.snf.ch/project-179260), 173085 для VT (http://p3.snf.ch/project- 173085), 31CA30_196644 для VT и RD, (http://p3.snf.ch/project-196644), Национальный центр компетентности в исследованиях (NCCR) по РНК и заболеваниям для VT (https://nccr-rna-and -болезнь.ch/), Федеральное министерство образования и исследований Германии (BMBF), грант RAPID (01KI1723A) для VT и RD. Спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Сокращения: ACE2, ангиотензинпревращающий фермент 2; АЛИ, интерфейс воздух-жидкость; BRB-последовательность, Объемное штрих-кодирование РНК и секвенирование; COVID-19, Коронавирус заболевание 2019; ДАПИ, 4′,6-диамидино-2-фенилиндол; Германия, дифференциально выраженный; ФБС, фетальная бычья сыворотка; ФК, кратное изменение; Рузвельт, частота ложных открытий; ГСЭА, анализ обогащения набора генов; hAEC, эпителиальные клетки дыхательных путей человека; ОБДХ, Сбалансированный солевой раствор Хэнкса; хпи, часы после заражения; ИФН, интерферон; ЕСЛИ ОНО, интерферон-индуцированные белки с тетратрикопептидными повторами; ИСГ, ИФН-стимулируемый ген; ЛРТ, Тест отношения правдоподобия; МВД, множественность заражения; ОАСЛ, подобная 2′-5′-олигоаденилатсинтетазе; ПФУ, бляшкообразующий узел; ПРР, рецептор распознавания образов; SARS-CoV-2, Тяжелый острый респираторный синдром Коронавирус 2; скРНК-последовательность, секвенирование одноклеточной РНК; УМАП, Единая аппроксимация многообразия и проекция; УМИ, уникальный идентификатор молекулы; ВСТ, преобразование, стабилизирующее дисперсию; ВТМ, транспортная среда для вирусов

Введение

Зоонозный коронавирус Тяжелый острый респираторный синдром Коронавирус 2 (SARS-CoV-2) впервые появился в Ухане, провинция Хубэй, Китай, в декабре 2019 года и вскоре был признан этиологическим агентом коронавирусной болезни 2019 (COVID-19) . На сегодняшний день пандемия COVID-19 привела к более чем 115 миллионам лабораторно подтвержденных случаев во всем мире, включая более 2,5 миллионов случаев смерти [1–4]. Интересно, что SARS-CoV-2 имеет тесную филогенетическую связь с SARS-CoV, другим коронавирусом, появившимся в 2002/2003 годах и приведшим к более чем 8000 подтвержденным случаям и 800 смертельным исходам [5]. SARS-CoV-2 отличается от SARS-CoV всего 380 аминокислотами и сохраняет высокий уровень консервативности известных рецептор-связывающих мотивов, которые взаимодействуют с человеческим рецептором ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) [6].Более того, хотя было показано, что рецептор клеточной поверхности ACE2 и сериновая протеаза TMPRSS2 служат детерминантами проникновения как для SARS-CoV, так и для SARS-CoV-2 [2, 7–9], накопленный объем данных показывает, что два вируса демонстрируют отчетливую динамику передачи от человека к человеку и следуют различным клиническим течениям инфекции. Эти различия между SARS-CoV и SARS-CoV-2 убедительно свидетельствуют о наличии несопоставимой динамики вирус-хозяин во время вирусной инфекции в респираторном эпителии человека [10–15].

Проводящие дыхательные пути человека выстланы псевдомногослойным реснитчатым и столбчатым эпителием, который содержит бокаловидные клетки, продуцирующие муцин, и представляет собой важный барьер для сдерживания проникновения патогенов. Ранее было показано, что анатомическое расстояние между верхними и нижними дыхательными путями и их различная температура окружающей среды (от 32 до 33°C и 37°C соответственно [16,17]) влияют на кинетику репликации различных респираторных вирусов, таких как риновирусы, вирусы гриппа и коронавирусы [18–22].Более того, анатомическое несоответствие температуры окружающей среды также влияет на динамику иммунного ответа вирус-хозяин и, таким образом, на динамику потенциальной передачи от человека к человеку [23]. Интересно, что SARS-CoV-2 был обнаружен раньше после заражения и в большем количестве, чем SARS-CoV, в тканях верхних дыхательных путей инфицированных пациентов [10, 13, 14, 24, 25], что позволяет предположить, что кинетика передачи и динамика врожденного иммунного ответа хозяина в инфицированные ткани могут различаться при инфекциях SARS-CoV и SARS-CoV-2.

Здесь мы использовали модель культуры эпителиальных клеток дыхательных путей человека (hAEC) для исследования влияния различных температур инкубации на кинетику репликации вируса и динамику иммунного ответа хозяина при инфекциях SARS-CoV и SARS-CoV-2. Наше исследование показало, что репликация SARS-CoV-2 улучшилась в культурах hAEC, инкубированных при 33°C, а не при 37°C, и что более высокие инфекционные титры были восстановлены в культурах, инфицированных SARS-CoV-2, чем в культурах hAEC, инфицированных SARS-CoV при 33°C. °С.И SARS-CoV, и SARS-CoV-2 одинаково эффективно реплицировались в культурах hAEC при 37°C. Предварительная обработка культур hAEC экзогенным интерфероном I и III типов (ИФН) при различных температурах показала, что SARS-CoV-2 и SARS-CoV высокочувствительны к ИФН как I, так и III типа, тем самым иллюстрируя актуальность ранней передачи сигналов ИФН и врожденного иммунитета. меры по ограничению вирусной инфекции. Важно отметить, что подробный временной анализ транскриптома инфицированных культур hAEC подтвердил первоначальные выводы и выявил характерные сигнатуры генов врожденного иммунного ответа, обратно коррелирующие с эффективностью репликации вируса SARS-CoV-2 при различных температурах окружающей среды. В целом, эти результаты дают глубокое фундаментальное представление о динамике врожденного иммунного ответа вирус-хозяин на SARS-CoV-2 и близкородственный филогенетически родственный SARS-CoV в респираторном эпителии и совпадают с клиническими характеристиками и эффективностью передачи обоих вирусов.

Результаты

Кинетика репликации SARS-CoV-2 и SARS-CoV при 33°C и 37°C

Культуры

hAEC представляют собой хорошо охарактеризованную модель in vitro, которая морфологически и функционально повторяет эпителиальную выстилку дыхательных путей человека in vivo.Культуры hAEC от 7 различных доноров-людей были инокулированы изолятами SARS-CoV-2/München-1.1/2020/929 или SARS-CoV Frankfurt-1 с использованием множественности заражения (MOI) 0,1. Зараженные культуры hAEC инкубировали либо при 33°C, либо при 37°C на протяжении всего эксперимента, чтобы оценить влияние колебаний температуры, происходящих в дыхательных путях человека, и динамику взаимодействия вирус-хозяин, связанную с моделью. Полярность высвобождения вирусного потомства контролировали путем сбора апикальных смывов и базолатеральной среды с 24-часовыми интервалами в течение 96 часов.При 37 °C SARS-CoV и SARS-CoV-2 реплицировались с одинаковыми титрами в течение инфекции (рис. 1А и 1В). Интересно, что при оценке репликации вируса при 33°C, а не при 37°C, было очевидно, что заражение SARS-CoV-2 приводило к 10-кратному увеличению титров в апикальном компартменте между 72 и 96 часами после заражения (hpi). Напротив, репликация SARS-CoV при 33°C оставалась аналогичной репликации при 37°C и не демонстрировала существенных различий на протяжении всего течения инфекции (рис. 1А и 1В).Поскольку направленность высвобождения вирусного потомства имеет решающее значение для последующего распространения вируса и общего исхода заболевания, также оценивалось базолатеральное высвобождение SARS-CoV и SARS-CoV-2. Подобно тому, что мы и другие наблюдали ранее для всех других коронавирусов человека, SARS-CoV и SARS-CoV-2 преимущественно выделялись на поверхность просвета (рис. S1A и S1B) [26,27].

Рис. 1. Кинетика репликации SARS-CoV и SARS-CoV-2 в культурах hAEC.

Хорошо дифференцированные культуры hAEC были инфицированы SARS-CoV ( a ) и SARS-CoV-2 ( b ) с использованием 30 000 БОЕ или оставались неинфицированными (ложные) и инкубировались при 37°C или 33°C.Инокулированный вирус удаляли при 1 HPI и промывали апикальную сторону. Далее культуры инкубировали при указанной температуре. В указанное время после инфицирования апикальное высвобождение вируса оценивали путем титрования бляшек ( a, b ). Данные представляют собой средний ± 95% ДИ культур hAEC от 7 различных доноров-людей. Отдельные точки представляют собой среднее значение двух технических повторов. Значения при 0 hpi указывают на титр инокулята, использованного для заражения культур hAEC, а значения при 1 hpi указывают на оставшийся титр после третьей промывки.Значения p были рассчитаны с использованием двухсторонних парных тестов t выборки. При 96 hpi культуры hAEC фиксировали и обрабатывали для иммунофлуоресцентного анализа с использованием антител против белка нуклеокапсида SARS-CoV (зеленый), β-тубулина (реснички, красный), ZO-1 (плотные контакты, белый) и DAPI (синий) ( с ). Показаны репрезентативные z-проекции одного донора. Масштабная линейка, 20 мкм. Инфицированные клетки количественно оценивали после сегментации отдельных клеток на основе окрашивания ZO-1 и измерения средней интенсивности окрашивания нуклеокапсидного белка ( d ).Данные представляют собой средний ± 95% ДИ нескольких изображений, полученных из культур hAEC, полученных от 4 разных доноров-людей. В среднем было проанализировано более 10 4 клеток на донора и на состояние. Данные, лежащие в основе этого рисунка, находятся в данных S1. hAEC, эпителиальные клетки дыхательных путей человека; hpi, часы после заражения; PFU, бляшкообразующая единица; SARS-CoV, коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома; SARS-CoV-2, тяжелый острый респираторный синдром, коронавирус 2.

https://дои.org/10.1371/journal.pbio.3001158.g001

Чтобы оценить, являются ли наблюдаемые различия эффективности репликации в зависимости от температуры результатом количества клеток, инфицированных SARS-CoV или SARS-CoV-2, культуры hAEC фиксировали на уровне 96 hpi и обработаны для иммунофлуоресцентного анализа с использованием антител, направленных против белка нуклеокапсида SARS-CoV. Кроме того, чтобы определить потенциальный предпочтительный тропизм вируса к определенному типу клеток, были также включены характерные маркеры архитектуры культур hAEC, такие как межклеточные плотные соединения (ZO-1) и реснички (β-тубулин).Микроскопические исследования и автоматизированная количественная оценка изображений показали, что одновременно с более эффективной кинетикой репликации SARS-CoV-2 при 33°C доля клеток, инфицированных SARS-CoV-2, значительно увеличивалась при 33°C по сравнению с 37°C и до доля клеток, инфицированных SARS-CoV, оставалась одинаковой при 33°С и 37°С. Оба вируса показали сопоставимую долю инфицированных клеток при 37°C (рис. 1C и 1D). Примечательно, что при 72 и 96 HPI большинство антиген-позитивных клеток SARS-CoV и SARS-CoV-2 не были окрашены маркером β-тубулина и поэтому были квалифицированы как нереснитчатые клетки (рис. 1C и 2C).Ранее мы наблюдали, что SARS-CoV поражает популяции как нереснитчатых, так и реснитчатых клеток [26]. Однако, учитывая, что другие сообщения показывают, что SARS-CoV в первую очередь нацелен на реснитчатые клетки [28], мы проанализировали локализацию маркеров входного рецептора, ACE2 и β-тубулина с помощью микроскопии. Иммунофлуоресцентный анализ показал, что ACE2 экспрессируется как в реснитчатых, так и в нереснитчатых клеточных популяциях в неинфицированных культурах hAEC (S2A Fig). В соответствии с этим анализ экспрессии мРНК в неинфицированных культурах hAEC с использованием секвенирования одноклеточной РНК (scRNA-seq) подтвердил, что мРНК ACE2 и TMPRSS2 обнаруживаются как в секреторных, так и в реснитчатых клеточных популяциях (S2B–S2D). Рис) [29].В совокупности эти результаты демонстрируют, что, несмотря на их общую потребность в ACE2 и TMPRSS2 для проникновения в клетки-хозяева, SARS-CoV и SARS-CoV-2 демонстрируют сильное температурно-зависимое изменение кинетики репликации в культурах hAEC, что позволяет предположить, что детерминанты хозяина вмешиваются в течение пост- Начальные стадии жизненного цикла вируса. Важно отметить, что значительно усиленная репликация SARS-CoV-2 при 33°C, вероятно, поддерживает повышенную репликацию в верхних дыхательных путях и трансмиссивность SARS-CoV-2 по сравнению с SARS-CoV.

Чувствительность SARS-CoV-2 и SARS-CoV к IFN

Количество вирусного потомства, высвобождаемого из инфицированных клеток, отражает динамическое взаимодействие между репликацией вируса и ее ингибированием клеточными защитными механизмами, такими как различные типы интерферон-стимулируемых генов (ISG). Чтобы выяснить, влияет ли индукция ISG при стимуляции интерфероном по-разному на репликацию SARS-CoV и SARS-CoV-2, культуры hAEC предварительно обрабатывали 50 МЕ или 5 МЕ экзогенного интерферона типа I (IFN-αA/D) и 50 или 5 нг интерферона III типа (IFN-ʎ3) за 18 часов до инфицирования при 33°C или 37°C. После этого культуральную среду hAEC заменяли средой, не содержащей IFN, и клетки инфицировали SARS-CoV и SARS-CoV-2 при MOI 0,1 при 33°C или 37°C в течение 72 часов. Титрование апикально высвобождаемого вируса показало, что репликация как SARS-CoV-2, так и SARS-CoV сильно ограничивается при предварительной обработке 50 МЕ IFN типа I или 50 нг IFN типа III при 33°C или 37°C (рис. 2А). Хотя, как и в ранее опубликованных наблюдениях [26], SARS-CoV оказался менее чувствительным к IFN типа I, чем к предварительной обработке IFN типа III при 37 ° C (рис. 2A, 24 hpi).Однако эти различия не были статистически значимыми, что дополнительно подтверждалось предварительной обработкой 5 МЕ IFN типа I или 5 нг IFN типа III (рис. 2B). Соответственно, SARS-CoV демонстрировал одинаковую чувствительность к предварительной обработке интерфероном I и III типов при 33°C (рис. 2А и 2В). В соответствии с этими результатами SARS-CoV-2 был одинаково чувствителен к обеим дозам предварительной обработки интерфероном I или III типа как при 33°C, так и при 37°C (рис. 2A и 2B). Примечательно, что рестрикция SARS-CoV-2 после предварительной обработки 5 МЕ IFN типа I и 5 нг IFN типа III умеренно снижалась при 72 HPI (рис. 2B).

Рис. 2. Репликация SARS-CoV и SARS-CoV после предварительной обработки IFN-I и IFN-III.

культуры hAEC обрабатывали с базолатеральной стороны рекомбинантным универсальным IFN I типа (50 МЕ или 5 МЕ) или рекомбинантным IFN-λ3 (50 нг или 5 нг) в течение 18 часов. Перед инфицированием среду удаляли и заменяли средой без IFN, а культуры hAEC инфицировали SARS-CoV и SARS-CoV-2 с использованием 30 000 БОЕ и инкубировали при 37°C или 33°C. Инокулированный вирус удаляли при 1 HPI и промывали апикальную сторону.Далее культуры инкубировали при указанной температуре. В указанное время высвобождение апикального вируса оценивали путем титрования бляшек ( а, b ). Данные представляют собой средний ± 95% ДИ культур hAEC от 3 разных доноров-людей. Отдельные точки представляют собой 1 (б) или среднее из 2 технических повторов (а). Значения при 0 hpi указывают на титр инокулята, использованного для заражения культур hAEC, а значения при 1 hpi указывают на оставшийся титр после третьей промывки. Значения p были рассчитаны с использованием двухсторонних парных тестов t выборки.Данные, лежащие в основе этого рисунка, находятся в данных S1. При 72 hpi культуры hAEC, предварительно обработанные 50 МЕ IFN типа I или 50 нг IFN типа III, фиксировали и обрабатывали для иммунофлуоресцентного анализа с использованием антител против белка нуклеокапсида SARS-CoV (зеленый), β-тубулина (реснички, красный), ZO-1. (плотные соединения, белый) и DAPI (синий) ( c ). Показаны репрезентативные z-проекции 1 донора. Масштабная линейка, 20 мкм. hAEC, эпителиальные клетки дыхательных путей человека; hpi, часы после заражения; ИФН, интерферон; PFU, бляшкообразующая единица; SARS-CoV, коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома; SARS-CoV-2, тяжелый острый респираторный синдром, коронавирус 2.

https://doi. org/10.1371/journal.pbio.3001158.g002

Снижение титров вирусного потомства в обоих условиях предварительной обработки IFN было подтверждено иммунофлуоресцентным анализом при 72 hpi. Вирусные антигены больше не обнаруживались при иммуноокрашивании культур hAEC, предварительно обработанных интерфероном I или III типа, антителами против белка нуклеокапсида SARS-CoV (рис. 2C). В целом эти результаты свидетельствуют о том, что кинетика репликации вирусов SARS-CoV и SARS-CoV-2 в верхних и нижних дыхательных путях в значительной степени зависит от врожденных иммунных ответов, вызываемых интерферонами I и III типов, и что мощный ответ интерферона может эффективно ограничивать вирусная репликация SARS-CoV-2 в первичных хорошо дифференцированных культурах hAEC.

Разные реакции хозяев на SARS-CoV и SARS-CoV-2 в культурах hAEC

Учитывая поразительное влияние температуры на кинетику репликации SARS-CoV-2 (рис. 1) и снижение вирусной нагрузки после предварительной обработки интерфероном (рис. 2), мы попытались исследовать, как различия в температуре могут влиять на транскрипционный ответ хозяина на SARS. -КоВ и SARS-CoV-2. С этой целью клеточную РНК экстрагировали из культур hAEC, инфицированных либо SARS-CoV, либо SARS-CoV-2 (MOI 0.1), а также из неинфицированных культур hAEC при 24, 48, 72 и 96 HPI (рис. 1). Затем образцы секвенировали для анализа транскриптома с использованием протокола Bulk RNA Barcoding and sequencing (BRB-seq) до исходной глубины секвенирования 12 миллионов прочтений на образец [30]. Эта глубина секвенирования использовалась для обеспечения того, чтобы все образцы были секвенированы до насыщения и чтобы в анализ были включены гены с более низкими уровнями экспрессии, как показано на рис. S3. чтения продемонстрировали, что их уровни экспрессии соответствовали кинетике их вирусной репликации при 33 ° C и 37 ° C, описанной на фиг. 1 (S4 Fig).Нисходящий анализ генов-хозяев с дифференциальной экспрессией (DE) в наборах данных был выполнен с использованием 3 различных подходов для (i) выявления глобальных различий между инфекциями SARS-CoV и SARS-CoV-2, на которые влияет только температура, а также (ii) выполнения отдельных парных анализов. сравнение каждого вируса и его неинфицированного аналога в разные моменты времени и температуры, и (iii) выполнение временного анализа для выявления генов DE, которые изменяются с течением времени.

Для первого анализа гена DE объединенные данные от 7 биологических доноров были нормализованы и разделены только по температуре, чтобы выявить глобальные изменения в экспрессии генов в культурах hAEC, инфицированных SARS-CoV и SARS-CoV-2, по сравнению с неинфицированными культурами hAEC при 33°. С и 37°С.Этот подход идентифицировал в общей сложности 126 генов DE для инфекций SARS-CoV при 33°C, 2 гена DE для инфекций SARS-CoV при 37°C, 161 ген DE для инфекций SARS-CoV-2 при 33°C и 82 DE. гены для инфекций SARS-CoV-2 при 37 ° C (Log 2 FC ≥ 1,5, FDR ≤ 0,1), представленные в общей сложности 276 уникальными генами (таблица S1). Сравнение генов DE, идентифицированных при разных температурах для каждого вируса, выявило несколько кластеров генов, которые были специфичны для инфекции SARS-CoV или SARS-CoV-2, а другие кластеры были общими для разных состояний (рис. 3A).Анализ путей обогащения отдельных генных кластеров показал, что 43 гена DE, общих для инфекций SARS-CoV и SARS-CoV-2 при 33°C, были преимущественно связаны с путями трансляции мРНК эукариот, тогда как специфические гены для инфекции SARS-CoV при 33°C °C были в основном связаны с сигнальными путями хемокинов (рис. 3B и таблица S2). Напротив, гены DE, идентифицированные для инфекций SARS-CoV-2 как при 33 ° C, так и при 37 ° C, были в основном связаны с противовирусным ответом хозяина (рис. 3B).

Рис. 3. Зависимый от температуры транскрипционный ответ хозяина в культурах hAEC, инфицированных SARS-CoV и SARS-CoV-2.

Диаграмма Венна, показывающая перекрытие генов DE, идентифицированных в культурах hAEC, инфицированных SARS-CoV (фиолетовый) и SARS-CoV-2 (оранжевый), при температуре 33°C или 37°C ( a ). Карта обогащения, иллюстрирующая результаты анализа обогащения путей для кластеров генов DE, идентифицированных в культурах hAEC, инфицированных SARS-CoV и SARS-CoV-2, при 33°C или 37°C. Размер круга представляет количество генов, связанных с данным путем ( b ).Иерархический кластерный анализ генов DE, идентифицированных в культурах hAEC, инфицированных SARS-CoV и SARS-CoV-2, при 33°C или 37°C по сравнению с неинфицированными культурами hAEC (Mock). Уровни экспрессии для отдельных генов DE показаны в строках как log 2 средних нормализованных значений для всех 7 доноров-людей, стратифицированных по состоянию, температуре и HPI (столбцы; репрезентативные цвета показаны в легендах). 40 из 45 генов DE, уникальных для SARS-CoV-2 как при 33 °C, так и при 37 °C, показаны справа (ось Y) ( c ).Точечный график, иллюстрирующий анализ обогащения путей, выполненный для 16 различных профилей генов DE. Значительно расширенные пути для SARS-CoV и SARS-CoV-2 показаны для температур инкубации как 33°C, так и 37°C при 72 и 96 hpi. Точки были скорректированы по размеру и цвету, чтобы проиллюстрировать соотношение генов, и скорректировано значение p (<0,05) для данного пути соответственно ( d ). Блочные диаграммы, показывающие распределение количества Z-показателей от генов DE, связанных с кластерами 1, 2 и 3, при разных значениях hpi для Mock (зеленый), SARS-CoV (фиолетовый) и SARS-CoV-2 (оранжевый) для обоих 33°С и 37°С.Общая средняя распространенность Z-оценки с течением времени для каждого состояния указана сплошной линией ( e ). Карта обогащения, иллюстрирующая анализ обогащения путей височных генов DE, идентифицированных в инфицированных и неинфицированных (Mock) культурах hAEC SARS-CoV и SARS-CoV-2 при температуре 33°C или 37°C. Размер круга представляет количество генов, связанных с данным путем ( f ). ДЭ, дифференциально выраженный; hAEC, эпителиальные клетки дыхательных путей человека; hpi, часы после заражения; SARS-CoV, коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома; SARS-CoV-2, тяжелый острый респираторный синдром, коронавирус 2.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001158.g003

Чтобы определить гены DE, которые могут быть важны в определенные моменты времени, мы затем разделили объединенные нормализованные данные как по температуре, так и по времени, и провели попарные сравнения между SARS -CoV-2 или SARS-CoV и соответствующие им неинфицированные образцы при каждой температуре и времени. Интересно, что этот анализ показал, что независимо от температуры и времени перекрытие между реакцией хозяина, индуцированной каждым вирусом, было относительно низким, и что большинство генов DE для SARS-CoV-2 присутствовали при 48 и 96 hpi при 33°C и 72 и 96°C. hpi для 37°C (Log 2 FC ≥ 1.5, FDR ≤ 0,1), в то время как для SARS-CoV большинство генов DE были идентифицированы при 48 HPI при 33 °C, что составляет 226 из 401 идентифицированного уникального гена (рис. S5A–S5D и таблица S3). Аналогичная тенденция наблюдалась, когда попарные сравнения проводились непосредственно между образцами SARS-CoV-2 и SARS-CoV. Примечательно, что эти результаты показали, что наиболее контрастные различия между SARS-CoV и SARS-CoV-2 проявляются при 96 л.с. на дюйм при 33 °C, тогда как они возникают при 72 л.с. на дюйм при 37 °C (рис. S5E и S5F и таблица S4). Для дальнейшего изучения этих результатов мы провели иерархическую кластеризацию с 401 уникальным идентифицированным геном DE и аннотировали 40 из 45 генов DE, которые также оказались специфичными для инфекции SARS-CoV-2 как при 33°C, так и при 37°C от температуры окружающей среды. глобальный анализ (рис. 3А и 3С).Кроме того, чтобы установить, были ли определенные биологические пути значительно модулированы с течением времени при разных температурах, был проведен анализ обогащения путей для всех уникальных кластеров генов DE, обнаруженных в парных сравнениях для SARS-CoV или SARS-CoV-2. В целом эти результаты выявили отчетливую температурно-зависимую реакцию хозяина на SARS-CoV-2 при 72 и 96 HPI, включая обогащение различными IFN и противовирусными сигнальными генами и путями (рис. 3C и 3D). Примечательно, что ни один из этих противовирусных генов или путей не был значительно обогащен во время инфекции SARS-CoV.

После попарного кластерного анализа, который напрямую сравнивает инфекции SARS-CoV или SARS-CoV-2 с неинфицированными культурами hAEC в каждый отдельный момент времени, мы также провели глобальный временной анализ DE, который предназначен для выявления значительных изменений экспрессии генов с течением времени. . Этот анализ идентифицировал в общей сложности 98 генов DE (FDR ≤ 0,1), представляющих 70 повышающих и 28 отрицательно регулируемых генов, которые попали в 3 различных иерархических кластера генов (рис. 3E и таблица S5). Большинство генов DE в кластерах 1, 2 и 3, по-видимому, связаны с передачей сигналов IFN, трансляцией эукариотической мРНК или дыхательными путями транспорта электронов соответственно (рис. 3F).Более тщательное изучение изменений уровня экспрессии гена DE с течением времени показало, что только гены, связанные с кластером 1 (передача сигналов IFN), демонстрируют четкий временной и температурно-зависимый паттерн экспрессии. Интересно, что при инфекциях SARS-CoV-2 экспрессия этих генов увеличивалась среди всех 7 доноров уже после 48 HPI при 37°C, но не при 33°C (рис. 3E). Это открытие было менее очевидным для SARS-CoV, который показал лишь незначительное увеличение экспрессии 29 генов DE, связанных с передачей сигналов IFN, при 96 hpi при 37 ° C (рис. 3E).

Вместе эти результаты показывают, что близкородственные вирусы SARS-CoV и SARS-CoV-2 индуцируют несопоставимые и зависящие от температуры ответы хозяина в культурах hAEC, которые меняются со временем и коррелируют с их фенотипами репликации при 33°C и 37°C. Более того, в отличие от SARS-CoV, SARS-CoV-2 вызывал выраженный противовирусный и провоспалительный ответ в первичных культурах эпителиальных клеток дыхательных путей человека. Эти ответы возникали раньше и сильнее индуцировались при 37°C по сравнению с 33°C и совпадали с усилением репликации SARS-CoV-2 при температурах, соответствующих эпителию верхних дыхательных путей (33°C).

Врожденные иммунные ответы на SARS-CoV и SARS-CoV-2 в культурах hAEC

Чтобы лучше понять динамику врожденных иммунных ответов на инфекцию SARS-CoV и SARS-CoV-2, мы изучили уровни экспрессии 29 генов DE, обнаруженных в кластере 1 нашего временного анализа, которые были связаны с сигнальными путями IFN. (кластер 1 на рис. 3E и 3F). Эти гены DE были нанесены на график вместе с 401 геном, идентифицированным в наших предыдущих попарных сравнениях SARS-CoV и SARS-CoV-2 как при 33°C, так и при 37°C (рис. S6).Это показало, что CXCL10 и CXCL11 , хемокины, ответственные за привлечение иммунных клеток к месту инфекции из кровотока, были среди основной группы 29 генов DE и могли быть обнаружены при обеих температурах, хотя повышающая регуляция была сильнее при 37°C по сравнению с 33°C. И наоборот, при инфекциях SARS-CoV-2 не наблюдалось повышения регуляции канонических провоспалительных генов, таких как TNF , IL-11 , IL-18 , IL-6 и IL1B . культур hAEC (S7A и S7B Fig).Рецептор распознавания образов (PRR) RIG-I/DDX58 и интерферон-индуцируемый белок, подобный 2′-5′-олигоаденилатсинтетазе ( OASL ), и 3 члена интерферон-индуцированных белков с тетратрикопептидными повторами (IFIT) также были идентифицированы как некоторые из наиболее заметных генов DE, которые проявляли более раннюю и более высокую экспрессию при 37 ° C во время инфекций SARS-CoV-2 (рис. 3C и рис. S6). Кроме того, анализ обогащения набора генов (GSEA) выявил высокую степень взаимосвязи между генами DE, связанными с разнообразным обогащенным IFN и противовирусными сигнальными путями, что еще больше подчеркивает важность противовирусного ответа хозяина во время инфекции SARS-CoV-2 (рис. 4A). .

Рис. 4. Врожденный иммунный ответ в культурах hAEC, инфицированных SARS-CoV и SARS-CoV-2.

График сети концепций генов, иллюстрирующий индивидуальные отношения между височными генами DE из кластера 1 (передача сигналов IFN) и 5 ​​верхними генами, значительно обогащающими биологические процессы. Обогащенные концентраторы путей (окрашенные биологическим процессом) были скорректированы по размеру, чтобы отразить количество генов, связанных с каждым соответствующим путем, тогда как для отдельных генов их взаимосвязь окрашена соответствующим биологическим процессом ( a ).Гистограмма, иллюстрирующая средние нормализованные уровни экспрессии с течением времени для IFNL1 , IFNL2 , IFNL3 и IFNB1 при соответствующих температурах для неинфицированных (ложных) культур hAEC (две верхние панели) и для SARS-CoV ( две средние панели) и SARS-CoV-2 (две нижние панели) заразили культуры hAEC. Цвет столбцов был скорректирован, чтобы проиллюстрировать соответствующее стандартное отклонение среди доноров ( b ). Данные, лежащие в основе этого рисунка, находятся в данных S1. ДЭ, дифференциально выраженный; hAEC, эпителиальные клетки дыхательных путей человека; ИФН, интерферон; SARS-CoV, коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома; SARS-CoV-2, тяжелый острый респираторный синдром, коронавирус 2; SD, стандартное отклонение.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001158.g004

Ранее мы наблюдали в контексте вируса гриппа Ah2N1pdm09, что только небольшая часть инфицированных клеток продуцирует IFN во время инфекции [31]. Поскольку большинство генов DE с повышенной экспрессией во время инфекции SARS-CoV-2 были генами, индуцированными ниже по течению пути IFN, мы затем оценили экспрессию отдельных генов IFN I и III типов с течением времени. Интересно, что хотя только IFNL1 и IFNB1 были значительно повышены в глобальном анализе (таблица S1), уровни экспрессии IFNL2 и IFNL3 (рис. 4B) также следовали аналогичному температурно-зависимому паттерну, как и ISG выделены на рис. 3C.Напротив, и в соответствии с предыдущими результатами (рис. 3A и 3E), инфекция SARS-CoV не индуцировала интерфероны типа I или III ни при 33°C, ни при 37°C (рис. 4B). Примечательно, что мы подтвердили экспрессию рецепторов IFN обоих типов I и III ( IFNAR1 , IFNAR2 , IFNLR1 и IL10RB ) в нескольких типах клеток неинфицированных культур hAEC с использованием scRNA-seq (S2E-S2H Fig) . В совокупности эти результаты показывают, что инфекция SARS-CoV вызывает относительно мягкую индукцию IFN в культурах hAEC, тогда как инфекция SARS-CoV-2 приводит к более сильной индукции множественных IFN, в которой преобладают IFN типа III и которая зависит от температуры.Однако вопрос о том, ограничивает ли более мощная активация врожденного иммунитета репликацию SARS-CoV-2 при 37°C, или же репликации SARS-CoV-2 при 33°C способствует определенное взаимодействие вирус-хозяин, еще предстоит официально определить. Тем не менее, более существенная передача сигналов врожденного иммунитета, управляемая IFN, наблюдаемая при 37 °C, а не при 33 °C, совпадает с более эффективной репликацией SARS-CoV-2 при 33 °C.

Обсуждение

В текущем исследовании мы демонстрируем, что температура окружающей среды, напоминающая условия в верхних и нижних дыхательных путях, оказывает глубокое влияние как на репликацию вируса, так и на динамику вирус-хозяин, особенно врожденный иммунный ответ, во время SARS-CoV и Инфекция SARS-CoV-2 в эпителиальных клетках дыхательных путей человека.Используя аутентичную модель респираторного эпителия человека in vitro, мы демонстрируем, что SARS-CoV-2, в отличие от SARS-CoV, реплицируется до 10 раз более эффективно при температурах, встречающихся в верхних дыхательных путях. Соответственно, в этих условиях было обнаружено значительно повышенное количество клеток, положительных по нуклеокапсидному антигену. Кроме того, несмотря на внутренние вариации от донора к донору, SARS-CoV-2 и SARS-CoV были высокочувствительны к предварительной обработке экзогенными интерферонами типа I и типа III.Важно отметить, что анализ транскриптома с временным разрешением показал зависящую от температуры и вируса индукцию опосредованных IFN противовирусных и провоспалительных ответов при инфекциях SARS-CoV и SARS-CoV-2. Особенно для SARS-CoV-2 отсроченное срабатывание врожденных иммунных ответов совпало с повышенной эффективностью репликации при температурах, встречающихся в верхних дыхательных путях.

Одной из наиболее глубоких фенотипических характеристик молниеносного SARS-CoV-2 является ранняя репликация в верхних дыхательных путях инфицированных людей, что может способствовать высокой трансмиссивности SARS-CoV-2 [14,24,25,32].Напротив, было показано, что SARS-CoV в основном реплицируется в нижних дыхательных путях, а эффективная передача происходит на более поздних стадиях клинического течения [10,12,13]. Кроме того, было показано, что SARS-CoV плохо индуцирует интерфероновые и провоспалительные реакции в инфицированных клетках [33,34]. Представленные здесь данные соответствуют этим особенностям инфекций SARS-CoV и SARS-CoV-2 и способствуют пониманию несопоставимой динамики передачи обоих зоонозных коронавирусов от человека человеку.Они обеспечивают основу для изучения параметров молекулярной основы обострений, вызванных инфекцией SARS-CoV-2 у предрасположенных лиц.

Учитывая, что рецептор-связывающие мотивы, взаимодействующие с человеческим рецептором ACE2 шиповидных белков как SARS-CoV, так и SARS-CoV-2, являются высококонсервативными и что как SARS-CoV, так и SARS-CoV-2 демонстрируют сходный клеточный тропизм, различия в 380 аминокислотах, распределенные по всему геному и отличающие SARS-CoV-2 от SARS-CoV, могут объяснять специфические взаимодействия с факторами хозяина и дифференциальную эффективность репликации [2,6–9].Другим фактором, который может влиять на температурно-зависимый фенотип репликации, является другая форма гена ORF8 у SARS-CoV Frankfurt-1. Вредное укорочение из 29 нуклеотидов в ORF8 , которое связано с потерей приспособленности, было приобретено во время первоначальной передачи от человека человеку и сохранилось в линии передачи SARS-CoV, которая является источником международного распространения. SARS-CoV [35]. Следовательно, помимо сравнения репликации различных вариантов ORF8 SARS-CoV при 33°C и 37°C, было бы в равной степени убедительно оценить фенотипическое влияние подобных усечений в гене ORF8 SARS-CoV-2, особенно после того, как было обнаружено несколько изолятов SARS-CoV-2, несущих 382-нуклеотидную делецию, укорочивающую ген ORF8 [36]. Такие варианты SARS-CoV-2 ORF8 могут быть легко сконструированы с использованием обратных генетических систем, которые были недавно созданы для SARS-CoV-2 [32,37,38].

В этом исследовании мы сообщаем о различной зависящей от температуры эффективности репликации вируса для SARS-CoV и SARS-CoV-2, обратно связанной с амплитудой врожденного иммунного ответа, хотя и с более выраженным фенотипом для SARS-CoV-2. Наши данные основаны на анализе дифференцированных культур клеток первичного эпителия дыхательных путей, полученных от нескольких доноров, которые были инфицированы SARS-CoV и SARS-CoV-2 на срок до 96 часов.Существенная индукция интерферона и провоспалительных реакций в эпителии дыхательных путей после инфицирования SARS-CoV-2 при 37°C согласуется с другими отчетами по нескольким модельным системам, включая недифференцированные системы на основе первичных клеток, проанализированные между 24 и 48 hpi [39]. ], альвеолосферы, полученные из стволовых клеток, при 48 HPI [40], а также недавние эксперименты по секвенированию отдельных клеток, проведенные на образцах, полученных от пациентов [41]. Дополнительное исследование, посвященное транскриптомному анализу мазков из носоглотки, полученных от пациентов, выявило признаки сильного противовирусного ответа и активацию хемокинов, которая зависела от вирусной нагрузки [42].Эти результаты были подтверждены первичными культурами дыхательных путей; однако, по сравнению с нашим собственным анализом, этот ответ интерферона был задержан. Это различие может быть объяснено расходящейся экспериментальной установкой. В отличие от других исследований, мы напрямую сравнили репликацию вируса и реакцию хозяина при 33°C и 37°C и сообщили об отсроченной активации врожденных иммунных и провоспалительных путей при 33°C. Кроме того, недавно проведенный полногеномный скрининг CRISPR показал, что для репликации SARS-CoV-2 требуются частично другие факторы хозяина при инкубации при 33°C или 37°C [43,44].

Фоксман и его коллеги изящно описали в модели, аналогичной культурам hAEC, и с использованием вирусов простуды, что на PRR-опосредованный ответ IFN влияет температура [23]. Это также может относиться к инфекциям SARS-CoV-2; однако из-за многогранного сложного характера взаимодействия вирус-хозяин вполне вероятно, что эффективная репликация SARS-CoV-2 и одновременная экспрессия множества известных кодируемых коронавирусом факторов, которые противодействуют противовирусному ответу хозяина, также играют решающую роль. здесь [45–50].Тем не менее, мы демонстрируем, что SARS-CoV-2 и SARS-CoV очень чувствительны к ответам, вызванным IFN как I, так и III типа. Эти данные подтверждаются несколькими исследованиями, изучающими результаты предварительной обработки IFN в культивируемых клеточных линиях [39, 51, 52], а также хорошо задокументированной доминирующей противовирусной ролью IFN типа III во время вирусной инфекции в респираторном эпителии [31, 53]. ,54]. Таким образом, интерферон лямбда представляет собой привлекательного кандидата для разработки стратегий вмешательства против респираторных инфекций SARS-CoV-2.

Подробная динамика репликации как SARS-CoV, так и SARS-CoV-2 в культурах hAEC, а также временные реакции хозяина на инфекцию, представленные здесь, дают решающее представление о глубоком влиянии температуры окружающей среды на ключевые взаимодействия вирус-хозяин в эпителий дыхательных путей [55]. Эти данные, вероятно, будут дополнены дополнительными механистическими и функциональными исследованиями in vivo, определяющими эффективность противовирусных реакций хозяина, вызванных инфекциями SARS-CoV и SARS-CoV-2, а также расшифровкой влияния кодируемых вирусом антагонистов и физических параметров.Эти знания следует широко использовать для поддержки клинических приложений для борьбы с инфекциями SARS-CoV-2.

Методы

Клетки и культуры эпителиальных клеток дыхательных путей человека (hAEC)

Клетки

Vero E6 (любезно предоставленные Дорин Мут, Марселем Мюллером и Кристианом Дростеном, Шарите, Берлин, Германия) выращивали в модифицированной среде Игла Дульбекко — GlutaMAX с добавлением 1 мМ пирувата натрия, 10% (об./об.) инактивированного нагреванием. эмбриональная бычья сыворотка (FBS), 100 мкг/мл стрептомицина, 100 МЕ/мл пенициллина, 1% (масса/объем) заменимых аминокислот и 15 мМ HEPES (Gibco, Gaithersburg, Maryland, United States of America).Клетки поддерживали при 37°C во влажном инкубаторе с 5% CO 2 .

Первичные трахеобронхиальные эпителиальные клетки человека были выделены у пациентов (старше 18 лет), перенесших бронхоскопию или резекцию легкого в Кантональной больнице в Санкт-Галлене, Швейцария, или Инзельшпитале в Берне, Швейцария, в соответствии с этическим одобрением (EKSG 11/044, ЭКСГ 11/103, КЕК-БЭ 302/2015 и КЕК-БЭ 1571/2019). Выделение и культивирование первичного материала проводили, как описано ранее [56].Вкратце, криоконсервированные клетки размораживали и размножали в течение 1 недели в среде BEGM. После начальной фазы размножения клетки переносили в пористые вставки, покрытые коллагеном IV типа (вставка с радиусом 6,5 мм, Costar, Corning, Нью-Йорк, США) в 24-луночные планшеты. Клетки размножали еще 2-3 дня в БЭГМ в жидко-жидком состоянии. Как только клетки достигли слияния, базолатеральную среду заменяли средой на границе раздела воздух-жидкость (ALI), а апикальную среду удаляли, чтобы обеспечить установление ALI.Базолатеральную среду ALI заменяли 3 раза в неделю, а апикальную сторону промывали сбалансированным солевым раствором Хэнкса (HBSS, Gibco) один раз в неделю до развития полностью дифференцированного эпителия (от 3 до 4 недель), что контролировали с помощью оптической микроскопии. . Было использовано несколько модификаций исходного протокола. Концентрации гидрокортизона как для БЭГМ, так и для АЛИ повышали до 0,48 мкг/мл, а в БЭГМ дополнительно добавляли ингибиторы 1 мкмоль/л А83-01 (Tocris, США), изопротеренол 3 мкмоль/л (Abcam, Кембридж, Великобритания). ) и 5 ​​мкмоль/л Y27832 (Tocris, США) [57].Базолатеральную среду ALI заменяли 3 раза в неделю, а апикальную сторону промывали HBSS (Gibco) один раз в неделю. Культуры hAEC поддерживали при 37°C во влажном инкубаторе с 5% CO 2 .

Вирусы

штамма SARS-CoV Frankfurt-1 (GenBank FJ429166) [35,58] и SARS-CoV-2 (SARS-CoV-2/München-1.1/2020/929) [37] были любезно предоставлены Daniela Niemeyer, Marcel Müller , и Christian Drosten, а также размножались и титровались на клетках Vero E6.

Заражение культур hAEC

Высокодифференцированные культуры hAEC были инфицированы 30 000 бляшкообразующих единиц (БОЕ) либо SARS-CoV, либо SARS-CoV-2.Вирусы разводили в HBSS (Gibco), инокулировали на апикальную сторону и инкубировали в течение 1 часа либо при 33°C, либо при 37°C. После этого инокулят вируса удаляли, а апикальную поверхность промывали 3 раза HBSS, при этом собирали третью промывку в момент времени 1 hpi. Клетки инкубировали при указанных температурах во влажном инкубаторе с 5% CO 2 . Высвобожденное вирусное потомство контролировали каждые 24 часа путем инкубации 100 мкл HBSS на апикальной поверхности за 10 минут до момента времени.Апикальные смывы собирали, разбавляли 1:1 транспортной средой для вирусов (VTM) и хранили при -80°C для последующего анализа. Базолатеральную среду собирали в каждый момент времени и хранили при -80°C для последующего анализа. Затем в базолатеральное отделение добавляли свежую среду ALI. Для анализа репликации вируса после воздействия IFN культуры hAEC предварительно обрабатывали рекомбинантным универсальным IFN I типа (100 или 10 МЕ/мл; Sigma Aldrich, Букс, Санкт-Галлен, Швейцария) или рекомбинантным IFN-λ3 (100 или 10 нг/мл). 59]) в течение 18 часов с базолатеральной стороны до инфицирования и инкубировали либо при 33°C, либо при 37°C. В качестве контроля использовали необработанные культуры hAEC. Незадолго до заражения SARS-CoV и SARS-CoV-2 базолатеральную среду, содержащую IFN типа I или типа III, удаляли и заменяли средой без экзогенного IFN.

Иммунофлуоресцентный анализ инфицированных hAECs

Хорошо дифференцированные культуры hAEC фиксировали 4% (об./об.) нейтральным забуференным формалином и обрабатывали, как описано ранее [56]. Клетки пермеабилизировали в PBS с добавлением 50 мМ NH 4 Cl, 0.1% (масса/объем) сапонина и 2% (масса/объем) бычьего сывороточного альбумина (CB). Для выявления SARS-CoV и SARS-CoV-2 культуры hAEC подвергали иммуноокрашиванию кроличьими поликлональными антителами против нуклеокапсидного белка SARS-CoV (Rockland, 200-401-A50), которые также перекрестно реагируют с SARS-CoV-2. Распределение ACE2 в клетках определяли с помощью кроличьего поликлонального антитела против ACE2 (ab15348, Abcam). В качестве вторичного антитела использовали меченный Alexa Fluor 488 ослиный антикроличий IgG (H + L) (Jackson Immunoresearch, Кембриджшир, Великобритания). Меченый Alexa Fluor 647 кроличий анти-β-тубулин (9F3, Cell Signaling Technology, Дэнверс, Массачусетс, США) и меченный Alexa Fluor 594 мышиный анти-ZO1 (1A12, Thermo Fisher Scientific, Дармштадт, Германия) использовали для визуализации ресничек. и плотные соединения соответственно.Антитела разводили в КБ. Все образцы были контрастно окрашены с использованием 4′,6-диамидино-2-фенилиндола (DAPI, Thermo Fisher Scientific) для визуализации ядер. Образцы визуализировали с помощью системы визуализации высокого разрешения DeltaVision Elite (GE Healthcare Life Sciences, Чикаго, Иллинойс, США), оснащенной масляным иммерсионным объективом с увеличением 60x (1,4 числовая апертура), путем получения z-стеков от 200 до 300 нм по всей толщине образца. образец. Изображения деконволюционировали с помощью интегрированного программного обеспечения softWoRx. Для количественного определения инфицированных клеток изображения были альтернативно получены с использованием системы визуализации EVOS FL Auto 2, оснащенной 20-кратным воздушным объективом. Все изображения были обработаны с использованием программных пакетов FIJI [60]. Яркость и контрастность настраивались идентично соответствующим элементам управления. Рисунки были собраны с помощью плагина FigureJ [61]. Количественную оценку инфицированных клеток от 4 доноров проводили путем морфологической сегментации отдельных клеток с использованием окрашивания ZO-1 и плагина MorphoLibJ в FIJI [62]. Каждую интересующую область использовали для измерения средней интенсивности в канале, соответствующем окрашиванию нуклеокапсида. Клетки со средней интенсивностью > среднего + 3 стандартных отклонения по сравнению с распределением ложно инфицированных клеток считались положительными.В среднем было проанализировано более 10 4 клеток на одного донора и на каждое состояние.

Титрование апикального и базолатерального компартментов

Вирусы, выпущенные в апикальные или базолатеральные компартменты, титровали методом анализа бляшек на клетках Vero E6. Вкратце, 1,7*10 5 клеток/мл высевали в 24-луночные планшеты за 1 день до титрования и инокулировали 10-кратными серийными разведениями растворов вируса. Инокуляты удаляли через 1,5 HPI и заменяли накладной средой, состоящей из DMEM с добавлением 1.2% авицел (RC-581, биополимер FMC), 5% термоинактивированной FBS, 50 мкг/мл стрептомицина и 50 МЕ/мл пенициллина. Клетки инкубировали при 37°C 5% CO 2 в течение 48 часов, фиксировали 4% (об./об.) нейтральным забуференным формалином и окрашивали кристаллическим фиолетовым.

Массовое штрих-кодирование и секвенирование РНК (BRB-seq) и анализ данных

Суммарную клеточную РНК из имитационных и инфицированных вирусом культур hAEC экстрагировали с использованием набора РНК NucleoMag (Macherey-Nagel, Oensingen, Швейцария) в соответствии с рекомендациями производителя системы очистки Kingfisher Flex (Thermofisher).Концентрацию общей РНК определяли количественно с помощью системы QuantiFluor RNA System (Promega, Мэдисон, Висконсин, США) в соответствии с рекомендациями производителя на многомодовом ридере Cytation 5 (Biotek, Sursee, Швейцария). Всего для создания библиотек BRB-seq было использовано 100 нг общей клеточной РНК, а последующее секвенирование на платформе Illumina HiSeq 4000 было выполнено, как описано ранее, до глубины примерно 12 миллионов необработанных прочтений на образец [30]. Прочтения секвенирования были демультиплексированы с использованием пакета BRB-seqTools и сопоставлены с конкатенацией генома человека (hg38), генома коронавируса SARS Frankfurt-1 (AY291315) и генома SARS-CoV-2/Wuhan-Hu1/2020 ( NC_045512) геном с использованием выравнивателя STAR и HTSeq для создания матриц счета [30,63,64].После выравнивания необработанные матрицы подсчета были случайным образом уменьшены во всех образцах для вычисления насыщения последовательности с использованием среднего количества прочтений на образец и медианы количества обнаруженных генов (> 1 прочтение) в образцах. Все последующие анализы выполнялись с использованием R (версия 3.6.1). ComBat-seq использовался с настройками по умолчанию для корректировки пакетных эффектов в необработанных данных и создания скорректированной матрицы подсчета, используемой для последующих анализов [65]. Нормализация библиотеки и различия экспрессии между незараженными и зараженными вирусом образцами были количественно определены с использованием пакета DESeq2 (версия 1. 28) с отсечкой кратности изменения (FC) ≥ 1,5 и частотой ложных открытий (FDR) ≤0,1 [66]. Из-за многофакторного дизайна этих экспериментов анализ ДЭ выполнялся с использованием нескольких подходов: (1) Образцы были разделены по температуре перед анализом ДЭ (например, подмножество образцов для всех временных точек при 33°C), и сравнивались зараженные образцы. к незараженным образцам, используя дизайн ~ Пакет + Условие; (2) Образцы были разделены на подмножества по температуре и времени перед анализом DE (например, подмножество образцов при 33 ° C и 24 л.с.), и инфицированные образцы сравнивались с неинфицированными образцами с использованием схемы ~ партия + условие; (3) Для временного анализа все образцы хранились вместе, и идентификация значимых генов DE с течением времени выполнялась с использованием теста отношения правдоподобия (LRT) как с полным дизайном ~ Состояние + TH + Состояние: TH (TH = конъюгация переменных Температура и Время) и сокращенный дизайн ~ Условие + TH.Затем была выполнена иерархическая кластеризация генов на обработанной дисперсионно-стабилизирующей трансформацией (VST) матрице подсчета идентифицированных генов DE с использованием функции degPatterns из пакета DEGreports [67]. Диаграммы Венна перекрывающихся генов DE были построены с использованием пакета VennDiagram [68]. Анализ обогащения путей был выполнен с использованием пакетов clusterProfiler и ReactomePA в R [69,70]. Значительно обогащенные пути с числом генов >1 и p -значением ≤0,05 визуализировали с использованием пакета обогащения.Дальнейший анализ и визуализация данных выполнялись с использованием множества дополнительных пакетов в R, включая ComplexHeatmap и ggplot2 [71].

Биоинформационный анализ экспрессии ACE2 и TMPRSS2

для анализа ACE2 , TMPRS2 , TMPRS2 , IFNAR1 , IFNAR2 , IFNRL1 , IFNRL1 и IL10RB MRNA. Полученная матрица подсчета уникальных идентификаторов молекул (UMI) для каждого образца была предварительно обработана и отфильтрована индивидуально, а затем образцы были объединены в Seurat (v3.1) [72]. Масштабирование данных, нормализация и регрессия нежелательных источников изменчивости (количество UMI, процент митохондриальных прочтений, фаза клеточного цикла) выполнялись с использованием интегрированной опции SCtransform в Seurat с последующим уменьшением размеров с использованием встраивания UMAP (унифицированное многообразие аппроксимации и проекции). . Для аннотации типов клеток полученный интегрированный набор данных был использован для неконтролируемой кластеризации на основе графа, чтобы аннотировать различные типы клеток с использованием как специфичных для кластера генов-маркеров, так и хорошо известных канонических генов-маркеров, чтобы сопоставить идентифицированные кластеры с конкретными типами клеток, обнаруженными в дыхательных путях. эпителия, как описано ранее [31].

Статистическое тестирование

Тестирование распределения проводилось с использованием критерия нормальности Шапиро-Уилка (>0,05) с последующим вычислением значения P среднего значения log10 БОЕ/мл в каждый момент времени или лечения между SARS-CoV и SARS-CoV-2 с использованием двусторонняя парная проба т проба. Анализы проводились с использованием R (версия 3.6.1) или SciPy с использованием Python (версия 3.7).

Вспомогательная информация

S1 Рис. Базолатеральное высвобождение SARS-CoV и SARS-CoV-2 в инфицированных культурах hAEC.

Хорошо дифференцированные культуры hAEC были инфицированы SARS-CoV и SARS-CoV-2 с использованием 30 000 БОЕ или оставались неинфицированными (ложные) и инкубировались при 37 °C ( a ) или 33 °C ( b ). Инокулированный вирус удаляли при 1 HPI и промывали апикальную сторону. Далее культуры инкубировали при указанной температуре. В указанное время после заражения высвобождение вируса в базолатеральном компартменте оценивали путем титрования бляшек ( а, b ). Данные представляют собой среднее значение для двух повторов.Данные, лежащие в основе этого рисунка, находятся в данных S1. hAEC, эпителиальные клетки дыхательных путей человека; hpi, часы после заражения; PFU, бляшкообразующая единица; SARS-CoV, коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома; SARS-CoV-2, тяжелый острый респираторный синдром, коронавирус 2.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001158.s001

(TIF)

S2 Рис. ACE2 экспрессируется как на реснитчатых, так и на нереснитчатых клетках.

Иммунофлуоресцентный анализ распределения рецепторов ACE2 в не подвергавшихся воздействию высокодифференцированных культурах hAEC ( a ).Неэкспонированные хорошо дифференцированные культуры hAEC фиксировали и обрабатывали для микроскопического анализа с использованием антител против ACEC2 (зеленый), β-тубулина (реснички, красный), ZO-1 (плотные контакты, белый) и DAPI (синий). Показаны репрезентативные z-проекции 3 доноров. Масштабная линейка, 20 мкм. Неэкспонированные хорошо дифференцированные культуры hAEC от разных доноров-людей использовали для проведения анализа scRNA-seq. Графики UMPA показывают уменьшение размеров 8128 клеток, принадлежащих к популяциям базальных, бокаловидных, секреторных, прецилированных и реснитчатых клеток ( b ), а также относительный уровень экспрессии и распределение ACE2 ( c ) и TMPRSS2. ( d ) соответственно.Кроме того, соответствующий относительный уровень экспрессии и распределение альфа- и бета-цепи рецептора IFN-альфа/бета, IFNAR1 ( e ), IFNAR2 ( f ) и комплекса рецептора IFN III типа IFNLR1 ( г ), и Ил-10РБ ( х ). ACE2, ангиотензинпревращающий фермент 2; hAEC, эпителиальные клетки дыхательных путей человека; ИФН, интерферон; scRNA-seq, секвенирование одноклеточной РНК; UMAP, аппроксимация и проекция равномерного многообразия.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001158.s002

(ТИФ)

S3 Рис. Графики насыщения последовательностей библиотек BRB-seq.

Графики насыщения последовательностей из 2 отдельных библиотек BRB-seq, охватывающие 72 ( a ) или 96 ( b ) образцов от 3 или 4 независимых биологических доноров, соответственно, иллюстрирующие среднее количество прочтений (ось X) и среднее количество обнаруженных генов в библиотеке (ось Y; > 1 прочитано) по образцам (слева) и общая глубина секвенирования (справа; M = миллион). BRB-seq, массовое штрих-кодирование РНК и секвенирование.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001158.s003

(TIF)

S4 Рис. Процент вирусных прочтений в необработанных и инфицированных вирусом культурах hAEC.

Блочные диаграммы, иллюстрирующие распределение доли вирусных прочтений, специфичных для SARS-CoV ( a ) и SARS-CoV-2 ( b ), среди общей доли прочтений последовательностей в разные моменты времени и температурных условиях в соответствующих отдельные необработанные (Mock) образцы SARS-CoV и SARS-CoV-2 (окрашенные донором).hAEC, эпителиальные клетки дыхательных путей человека; SARS-CoV, коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома; SARS-CoV-2, тяжелый острый респираторный синдром, коронавирус 2.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001158.s004

(TIF)

S5 Рис. Перекрытие дифференциально экспрессируемых генов в культурах hAEC, инфицированных SARS-CoV и SARS-CoV, по сравнению с инфицированными SARS-CoV-2.

Диаграммы Венна, показывающие перекрытие DEG в культурах hAEC, инфицированных SARS-CoV или SARS-CoV-2, в разные моменты времени и температурных условиях ( и ), и SARS-CoV-2 в отличие от SARS-CoV в разные момент времени и температурные условия ( e, f ). DEG — дифференциально экспрессируемые гены; hAEC, эпителиальные клетки дыхательных путей человека; SARS-CoV, коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома; SARS-CoV-2, тяжелый острый респираторный синдром, коронавирус 2.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001158.s005

(TIF)

S6 Рис. Тепловая карта средних уровней экспрессии временных дифференциально экспрессируемых генов.

Тепловая карта, иллюстрирующая иерархическую кластеризацию уровней экспрессии 401 уникального гена DE, выявленного при попарном сравнении культур hAEC, инфицированных SARS-CoV и SARS-CoV-2, по сравнению с неинфицированными культурами hAEC (Mock) в разные моменты времени и при разных температурах инкубации. .Уровни экспрессии для отдельных временных генов DE показаны в строках как log 2 средних нормализованных значений для 7 доноров-людей, стратифицированных по состоянию, температуре и часам после заражения (столбцы; репрезентативные цвета показаны в легендах). 29 временных генов DE, уникальных для кластера 1, показаны справа (ось Y). ДЭ, дифференциально выраженный; hAEC, эпителиальные клетки дыхательных путей человека; SARS-CoV, коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома; SARS-CoV-2, тяжелый острый респираторный синдром, коронавирус 2.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001158.s006

(TIF)

S7 Рис. Экспрессия хемокинов и цитокинов в необработанных и инфицированных вирусом культурах hAEC.

Гистограмма, иллюстрирующая средние нормализованные уровни экспрессии цитокинов IL11, IL18, IL1b и TNF ( a ) или хемокинов CCL2, CCL5, CXCL10 и CXCL11 ( b ) с течением времени при соответствующих температурах для имитационных (неинфицированных) культур hAEC (две верхние панели) и для инфицированных культур hAEC SARS-CoV (две средние панели) и SARS-CoV-2 (две нижние панели).Цвет столбцов был скорректирован, чтобы проиллюстрировать соответствующее стандартное отклонение среди доноров. hAEC, эпителиальные клетки дыхательных путей человека; SARS-CoV, коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома; SARS-CoV-2, тяжелый острый респираторный синдром, коронавирус 2; SD, стандартное отклонение.

https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001158.s007

(TIF)

Благодарности

Мы выражаем благодарность Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL) и Бернскому университету за предоставление специального разрешения на проведение нашего исследования во время вспышки SARS-CoV-2.Мы благодарны Сабине Березовской и Ирине Рамос-Сентено (Институт патологии Бернского университета) за предоставление тканей через Банк тканей Берна.

Каталожные номера

  1. 1. Li Q, Guan X, Wu P, Wang X, Zhou L, Tong Y и др. Динамика ранней передачи в Ухане, Китай, пневмонии, инфицированной новым коронавирусом. N Engl J Med. 2020. пмид:31995857
  2. 2. Чжоу П., Ян С.-Л., Ван С.-Г., Ху Б., Чжан Л., Чжан В. и др. Вспышка пневмонии, связанная с новым коронавирусом вероятного происхождения от летучих мышей. Природа. 2020; 579: 270–273. пмид:32015507
  3. 3. Исследовательская группа Coronaviridae Международного комитета по таксономии вирусов. Вид Коронавирус, связанный с тяжелым острым респираторным синдромом: классификация 2019-nCoV и присвоение ему названия SARS-CoV-2. Нат микробиол. 2020;1–9. пмид:31857732
  4. 4. Панель мониторинга коронавирусной болезни ВОЗ (COVID-19) | Информационная панель ВОЗ по коронавирусным заболеваниям (COVID-19). [цитировано 13 января 2021 г.]. Доступно по адресу: https://covid19.who.int/.
  5. 5.ВОЗ | Сводка вероятных случаев атипичной пневмонии с началом заболевания с 1 ноября 2002 г. по 31 июля 2003 г. [цитировано 23 марта 2020 г.]. Доступно по адресу: https://www.who.int/csr/sars/country/table2004_04_21/en/.
  6. 6. Ву А, Пэн Ю, Хуан Б, Дин Х, Ван Х, Ню П и др. Состав генома и дивергенция нового коронавируса (2019-nCoV), происходящего из Китая. Клеточный микроб-хозяин. 2020;27:325–328. пмид:32035028
  7. 7. Li W, Moore MJ, Vasllieva N, Sui J, Wong SK, Berne MA, et al.Ангиотензинпревращающий фермент 2 является функциональным рецептором коронавируса SARS. Природа. 2003; 426:450–454. пмид:14647384
  8. 8. Glowacka I, Bertram S, Muller MA, Allen P, Soilleux E, Pfefferle S, et al. Доказательства того, что TMPRSS2 активирует спайковый белок коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома для слияния мембран и снижает вирусный контроль за счет гуморального иммунного ответа. Дж Вирол. 2011;85:4122–4134. пмид:21325420
  9. 9. Хоффманн М., Кляйне-Вебер Х., Шредер С., Крюгер Н., Херрлер Т., Эриксен С. и др.Проникновение в клетку SARS-CoV-2 зависит от ACE2 и TMPRSS2 и блокируется клинически проверенным ингибитором протеазы. Клетка. 2020. пмид:32142651
  10. 10. Cheng PKC, Wong DA, Tong LKL, Ip SM, Lo ACT, Lau CS и др. Характер выделения коронавируса у пациентов с вероятным тяжелым острым респираторным синдромом. Ланцет. 2004; 363:1699–1700. пмид:15158632
  11. 11. Peiris JSM, Lai ST, Poon LLM, Guan Y, Yam LYC, Lim W, et al. Коронавирус как возможная причина тяжелого острого респираторного синдрома.Ланцет. 2003; 361:1319–1325. пмид:12711465
  12. 12. Peiris JSM, Chu CM, Cheng VCC, Chan KS, Hung IFN, Poon LLM и др. Клиническое прогрессирование и вирусная нагрузка при вспышке атипичной пневмонии, связанной с коронавирусом: проспективное исследование. Ланцет. 2003; 361:1767–1772. пмид:12781535
  13. 13. Hung IFN, Cheng VCC, Wu AKL, Tang BSF, Chan KH, Chu CM и соавт. Вирусная нагрузка в клинических образцах и проявления ОРВИ. Эмердж Инфекция Дис. 2004; 10:1550–7. пмид:15498155
  14. 14.Вельфель Р., Корман В.М., Гуггемос В., Сейлмайер М., Занге С., Мюллер М.А. и др. Вирусологическая оценка госпитализированных пациентов с COVID-2019. Природа. 2020;1–10. пмид:32235945
  15. 15. Чжоу Ф., Ю. Т., Ду Р., Фан Г., Лю Ю., Лю З. и др. Клиническое течение и факторы риска смертности взрослых стационарных пациентов с COVID-19 в Ухане, Китай: ретроспективное когортное исследование. Ланцет. 2020;395:1054–1062. пмид:32171076
  16. 16. Макфадден Э.Р., Пичурко Б.М., Боуман Х.Ф., Ингенито Э., Бернс С., Доулинг Н. и др.Тепловое картирование дыхательных путей человека. J Appl Physiol. 1985; 58: 564–570. пмид:3980358
  17. 17. Линдеманн Дж., Лейакер Р., Реттингер Г., Кек Т. Температура слизистой оболочки носа при дыхании. Clin Otolaryngol Allied Sci. 2002; 27: 135–139. пмид:12071984
  18. 18. Кендалл Э.Дж.С., Байно М.Л., Тиррелл Д.Дж. Выделения вируса простудных заболеваний в школе-интернате. Br Med J. 1962; 2: 82–86. пмид:14455113
  19. 19. Tyrrell DAJ, Bynoe ML. Культивирование нового типа вируса простуды в культурах органов.Br Med J. 1965; 1: 1467–1470. пмид:14288084
  20. 20. Хорн Б., Тиррелл DAJ. Новый вирус культивируют только в культурах органов мерцательного эпителия человека. Arch Gesamte Virusforsch. 1966; 18: 210–225. пмид:4293705
  21. 21. Корман В.М., Экерле И. , Мемиш З.А., Лильяндер А.М., Дейкман Р., Йонсдоттир Х. и др. Связь вездесущего человеческого коронавируса с верблюдами-верблюдами. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016;113:9864–9. пмид:27528677
  22. 22. Холверда М., Келли Дж., Лалоли Л., Штюрмер И., Портманн Дж., Сталдер Х. и др.Определение кинетики репликации и клеточного тропизма вируса гриппа D на первичных хорошо дифференцированных эпителиальных клетках дыхательных путей человека. Вирусы. 2019;11. пмид:31022887
  23. 23. Фоксман Э.Ф., Сторер Дж.А., Фитцджеральд М.Е., Васик Б.Р., Хоу Л., Чжао Х. и др. Зависимая от температуры врожденная защита от вируса простуды ограничивает репликацию вируса при высокой температуре в клетках дыхательных путей мыши. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015;112:827–832. пмид:25561542
  24. 24. Цзоу Л., Руан Ф., Хуан М., Лян Л., Хуан Х., Хун З. и др.Вирусная нагрузка SARS-CoV-2 в образцах верхних дыхательных путей инфицированных пациентов. N Engl J Med. 2020; 382: 1177–1179. пмид:32074444
  25. 25. He X, Lau EHY, Wu P, Deng X, Wang J, Hao X и др. Временная динамика выделения вируса и трансмиссивности COVID-19. Нат Мед. 2020; 26: 672–675. пмид:32296168
  26. 26. Киндлер Э., Йонсдоттир Х.Р., Мут Д., Хэмминг О.Дж., Хартманн Р., Родригес Р. и др. Эффективная репликация нового человеческого бета-коронавируса EMC на первичном эпителии человека подчеркивает его зоонозный потенциал.МБио. 2013;4. пмид:23422412
  27. 27. Дийкман Р., Джеббинк М.Ф., Куккук С.М., Дейс М., Йонсдоттир Х.Р., Моленкамп Р. и соавт. Выделение и характеристика современных штаммов коронавируса человека в культурах первичных эпителиальных клеток человека выявляют различия в тропизме клеток-мишеней. Дж Вирол. 2013; 87: 6081–6090. пмид:23427150
  28. 28. Jia HP, Look DC, Shi L, Hickey M, Pewe L, Netland J и др. Экспрессия рецептора ACE2 и коронавирусная инфекция тяжелого острого респираторного синдрома зависят от дифференциации эпителия дыхательных путей человека. Дж Вирол. 2005; 79:14614–14621. пмид:16282461
  29. 29. Бертрам С., Дейкман Р., Хабьян М., Хойрих А., Гирер С., Гловацка И. и др. TMPRSS2 активирует коронавирус человека 229E для катепсин-независимого проникновения в клетку-хозяина и экспрессируется в вирусных клетках-мишенях в респираторном эпителии. Дж Вирол. 2013; 87: 6150–6160. пмид:23536651
  30. 30. Alpern D, Gardeux V, Russeil J, Mangeat B, Meireles-Filho ACA, Breysse R, et al. BRB-seq: Сверхдоступная высокопроизводительная транскриптомика, обеспечиваемая массовым штрих-кодированием РНК и секвенированием.Геном биол. 2019;20:71. пмид:30999927
  31. 31. Келли Дж. Н., Лалоли Л., Вковски П., Холверда М., Портманн Дж., Тиль В. и др. Комплексный анализ единичных клеток инфекции пандемического вируса гриппа А в дыхательных путях человека выявляет характерные для клеточного типа транскрипционные сигнатуры хозяина, имеющие значение для прогрессирования заболевания и патогенеза. bioRxiv. 2020;2020. 04.03.014282.
  32. 32. Хоу Ю.Дж., Окуда К., Эдвардс К.Е., Мартинес Д.Р., Асакура Т., Диннон К.Х. и др. Обратная генетика SARS-CoV-2 выявила переменный градиент инфекции в дыхательных путях.Клетка. 2020;182:429–446.e14. пмид:32526206
  33. 33. Чаннаппанавар Р., Фер А.Р., Виджай Р., Мак М., Чжао Дж., Мейерхольц Д.К. и соавт. Дисрегуляция интерферона I типа и воспалительные реакции моноцитов-макрофагов вызывают летальную пневмонию у мышей, инфицированных SARS-CoV. Клеточный микроб-хозяин. 2016;19:181–193. пмид:26867177
  34. 34. Гралински Л.Е., Барич Р.С. Молекулярная патология возникающих коронавирусных инфекций. Джей Патол. 2015; 235:185–195. пмид:25270030
  35. 35. Muth D, Corman VM, Roth H, Binger T, Dijkman R, Gottula LT, et al.Ослабление репликации за счет делеции 29 нуклеотидов у SARS-коронавируса, приобретенного на ранних стадиях передачи от человека к человеку. Научный представитель 2018;8. пмид:29311689
  36. 36. Su YCF, Anderson DE, Young BE, Linster M, Zhu F, Jayakumar J, et al. Открытие и геномная характеристика 382-нуклеотидной делеции в ORF7B и orf8 на ранней стадии эволюции SARS-CoV-2. МБио. 2020; 11:1–9. пмид:32694143
  37. 37. Thi Nhu Thao T, Labroussaa F, Ebert N, V’kovski P, Stalder H, Portmann J, et al.Быстрая реконструкция SARS-CoV-2 с использованием платформы синтетической геномики. Природа. 2020; 582: 561–565. пмид:32365353
  38. 38. Xie X, Muruato A, Lokugamage KG, Narayanan K, Zhang X, Zou J и др. Инфекционный клон кДНК SARS-CoV-2. Клеточный микроб-хозяин. 2020;27:841–848.e3. пмид:32289263
  39. 39. Бланко-Мело Д., Нильссон-Пайант Б.Е., Лю В.К., Уль С., Хоугланд Д., Мёллер Р. и др. Несбалансированная реакция хозяина на SARS-CoV-2 способствует развитию COVID-19. Клетка. 2020;181:1036–1045.е9. пмид:32416070
  40. 40. Katsura H, Sontake V, Tata A, Kobayashi Y, Edwards CE, Heaton BE, et al. Альвеолосферы на основе стволовых клеток легких человека дают представление об интерфероновом ответе, опосредованном SARS-CoV-2, и дисфункции пневмоцитов. Клеточная стволовая клетка. 2020;27:890–904.e8. пмид:33128895
  41. 41. Чуа Р.Л., Лукассен С., Трамп С., Хенниг Б.П., Вендиш Д., Потт Ф. и другие. Тяжесть COVID-19 коррелирует с взаимодействиями эпителия дыхательных путей с иммунными клетками, выявленными с помощью анализа отдельных клеток.Нац биотехнолог. 2020. пмид:32591762
  42. 42. Либерман Н.П., Педду В., Се Х., Шреста Л., Хуанг М.Л., Мирс М.С. и др. Транскрипционный ответ противовирусного хозяина in vivo на SARS-CoV-2 в зависимости от вирусной нагрузки, пола и возраста. PLoS биол. 2020;18. пмид:32898168
  43. 43. Шнайдер В.М., Луна Дж.М., Хоффманн Х.Х., Санчес-Ривера Ф.Дж., Леал А.А., Эшбрук А.В. и др. Идентификация в масштабе генома сетей фактора хозяина SARS-CoV-2 и панкоронавируса. Клетка. 2021;184. пмид:33232691
  44. 44.Хоффманн Х.Х., Санчес-Ривера Ф.Дж., Шнайдер В.М., Луна Дж.М., Сото-Фелисиано Ю.М., Эшбрук А.В. и др. Функциональный опрос интерактома белка-хозяина SARS-CoV-2 позволяет выявить уникальные и общие факторы хозяина коронавируса. Клеточный микроб-хозяин. 2021;29:267–280.e5. пмид:33357464
  45. 45. Фриман М., Юнт Б., Хейз М., Копецки-Бромберг С.А., Палезе П., Барич Р.С. Тяжелый острый респираторный синдром Коронавирус ORF6 противодействует функции STAT1, секвестрируя факторы импорта ядер на шероховатой эндоплазматической сети/мембране Гольджи.Дж Вирол. 2007; 81: 9812–9824. пмид:17596301
  46. 46. Зюст Р., Сервантес-Барраган Л., Кури Т., Блаккори Г., Вебер Ф., Людевиг Б. и др. Коронавирусный неструктурный белок 1 является основным фактором патогенности: последствия для рационального дизайна коронавирусных вакцин. PLoS Патог. 2007;3:1062–1072. пмид:17696607
  47. 47. Кури Т., Эрикссон К.К., Путикс А., Зюст Р., Снайдер Э.Дж., Дэвидсон А.Д. и др. Домены АДФ-рибоза-1″-монофосфатазы коронавируса тяжелого острого респираторного синдрома и коронавируса человека 229E опосредуют устойчивость к ответам противовирусного интерферона.Джей Ген Вирол. 2011; 92:1899–1905. пмид:21525212
  48. 48. Зюст Р., Сервантес-Барраган Л., Хабьян М., Майер Р., Нойман Б.В., Зибур Дж. и др. 2′-O-метилирование рибозы обеспечивает молекулярную сигнатуру для различения собственной и чужой мРНК, зависящей от РНК-сенсора Mda5. Нат Иммунол. 2011;12:137–143. пмид:21217758
  49. 49. Kindler E, Gil-Cruz C, Spanier J, Li Y, Wilhelm J, Rabouw HH, et al. Раннее уклонение от распознавания РНК, опосредованное эндонуклеазами, обеспечивает эффективную репликацию коронавируса.PLoS Патог. 2017;13. пмид:28158275
  50. 50. Нимейер Д., Мёсбауэр К., Кляйн Э.М., Зиберг А., Меттельман Р.С., Милех А.М. и соавт. Папаиноподобная протеаза определяет признак вирулентности, который варьируется среди представителей вида SARS-коронавируса. PLoS Патог. 2018;14. пмид:30248143
  51. 51. Lokugamage KG, Hage A, de Vries M, Valero-Jimenez AM, Schindewolf C, Dittmann M, et al. Чувствительность к интерферону I типа отличает SARS-CoV-2 от SARS-CoV. Дж Вирол. 2020;94.пмид:32938761
  52. 52. Felgenhauer U, Schoen A, Gad HH, Hartmann R, Schaubmar AR, Failing K, et al. Ингибирование SARS-CoV-2 интерферонами типа I и типа III. Дж. Биол. Хим. 2020;295:13958–13964. пмид:32587093
  53. 53. Дэвидсон С., МакКейб Т.М., Кротта С., Гад Х.Х., Хессель Э.М., Бейнке С. и соавт. IFN λ является мощным противогриппозным терапевтическим средством без воспалительных побочных эффектов лечения IFN α. EMBO Мол Мед. 2016;8:1099–1112. пмид:27520969
  54. 54. Galani IE, Triantafyllia V, Eleminiadou EE, Koltsida O, Stavropoulos A, Manioudaki M, et al.Интерферон-λ опосредует неизбыточную передовую противовирусную защиту от инфекции, вызванной вирусом гриппа, без ущерба для физической формы хозяина. Иммунитет. 2017;46:875–890.e6. пмид:28514692
  55. 55. Вабрет Н., Бриттон Г.Дж., Грубер С., Хегде С., Ким Дж., Куксин М. и др. Иммунология COVID-19: современное состояние науки. Пресса клеток иммунитета. 2020; 910–941. пмид:32505227
  56. 56. Jonsdottir HR, Dijkman R. Характеристика коронавирусов человека на высокодифференцированных культурах эпителиальных клеток дыхательных путей человека.Коронавирусы: методы и протоколы. Спрингер Нью-Йорк; 2015. С. 73–87. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-2438-7_8 pmid:25720473
  57. 57. Гултом М., Лалоли Л., Дейкман Р. Хорошо дифференцированные культуры эпителиальных клеток дыхательных путей первичных млекопитающих. Методы молекулярной биологии. Хумана Пресс Инк .; 2020. С. 119–134. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-0900-2_10 pmid:32833209
  58. 58. Pfefferle S, Krähling V, Ditt V, Grywna K, Mühlberger E, Drosten C. Обратная генетическая характеристика естественной геномной делеции в открытой рамке считывания 7b штамма SARS-Coronavirus Frankfurt-1 выявляет аттенуирующую функцию белка 7b in-vitro и в естественных условиях.Вирол Дж. 2009; 6:131. пмид:19698190
  59. 59. Лаубер С., Вейрес Г., Терчиньска-Дила Э., Анггакусума, Дейкман Р. , Гад Х.Х. и др. Анализ транскриптома выявляет классическую сигнатуру интерферона, индуцированную IFNλ4 в первичных клетках человека. Гены Иммун. 2015;16:414–421. пмид:26066369
  60. 60. Schindelin J, Arganda-Carreras I, Frize E, Kaynig V, Longair M, Pietzsch T, et al. Фиджи: платформа с открытым исходным кодом для анализа биологических изображений. Нат Методы. 2012; 9: 676–682. пмид:22743772
  61. 61.Муттерер Дж., Цинк Э. Быстрые и чистые рисунки статей с помощью FigureJ. Дж Микроск. 2013; 252:89–91. пмид:233
  62. 62. Легланд Д., Арганда-Каррерас И., Андрей П. MorphoLibJ: интегрированная библиотека и плагины для математической морфологии с ImageJ. Биоинформатика. 2016; кстати 413. пмид:27412086
  63. 63. Добин А., Дэвис К.А., Шлезингер Ф., Дренков Дж., Залески С., Джа С. и соавт. STAR: Сверхбыстрый универсальный выравниватель RNA-seq. Биоинформатика. 2013;29:15–21. пмид:23104886
  64. 64.Андерс С., Пил П.Т., Хубер В. HTSeq — платформа Python для работы с высокопроизводительными данными секвенирования. Биоинформатика. 2015; 31: 166–169. пмид:25260700
  65. 65. Чжан Ю, Пармиджани Г, Джонсон ВЭ. ComBat-seq: корректировка пакетного эффекта для данных подсчета РНК-seq. НАР Геномика Биоинформа. 2020;2. пмид:33015620
  66. 66. Лав М.И., Хубер В., Андерс С. Модерированная оценка изменения кратности и дисперсии для данных секвенирования РНК с помощью DESeq2. Геном биол. 2014;15:550. пмид:25516281
  67. 67.Pantano L. DEGreport: Отчет об анализе DEG. 2017.
  68. 68. Чен Х, Бутрос ПК. VennDiagram: пакет для создания диаграмм Венна и Эйлера с широкими возможностями настройки в R. BMC Bioinformatics. 2011;12:35. пмид:21269502
  69. 69. Ю Г., Ван Л.Г., Хань Ю., Хэ QY. ClusterProfiler: пакет R для сравнения биологических тем среди генных кластеров. Оми А.Дж. Интегр Биол. 2012; 16: 284–287. пмид:22455463
  70. 70. Ю Г, Хе QY. ReactomePA: пакет R/Bioconductor для анализа и визуализации пути реакции.Мол Биосист. 2016;12:477–479. пмид:26661513
  71. 71. Гу З., Эйлс Р., Шлеснер М. Сложные тепловые карты выявляют закономерности и корреляции в многомерных геномных данных. Биоинформатика. 22 мая 2016 г. 2016; 32: 2847–2849. пмид:27207943
  72. 72. Батлер А., Хоффман П., Смиберт П., Папалекси Э., Сатия Р. Интеграция данных транскриптомии отдельных клеток в различных условиях, технологиях и видах. Нац биотехнолог. 03.04.2018. 2018; 36: 411–420. пмид: 29608179
.
Температура 2: что делать и когда сбивать

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.