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Lung mesenchymal cells from patients with COVID-19 driven lung fibrosis: Several features with CTD-ILD derived cells but with higher response to fibrogenic signals and might be more pro-inflammatory - 29/04/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.114640 
Sara Bozzini a, , Matteo Della Zoppa b, Cecilia Bagnera a, Eleonora Bozza a, Stefania Croce c, Chiara Valsecchi c, Mirko Belliato d, Laura Pandolfi a, Patrizia Morbini e, Patrizia Comoli c, Maria Antonietta Avanzini c, Federica Meloni a
a UOS Transplant center, IRCCS Policlinico San Matteo Foundation, Pavia, Italy 
b Respiratory Unit, IRCCS Policlinico San Matteo Foundation, Pavia, Italy 
c Department of Paediatric Oncoaematology/Cell Factory, IRCCS Policlinico S. Matteo, Pavia, Italy 
d UOC Anestesia e Rianimazione II Cardiopolmonare, IRCCS Policlinico S. Matteo, Pavia, Italy 
e Unit of Pathology, E.O. Ospedali Galliera, Genova, Italy 

Correspondence to: Research Laboratory of Lung Diseases, Section of Cell Biology, IRCCS Policlinico San Matteo Foundation, 27100 Pavia, Italy.Research Laboratory of Lung Diseases, Section of Cell Biology, IRCCS Policlinico San Matteo FoundationPavia27100Italy

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Abstract

A subset of severe COVID19 patients develop pulmonary fibrosis, but the pathophysiology of this complication is still unclear. We previously described the possibility to isolate lung mesenchymal cells (LMC) by culturing broncho-alveolar lavage (BAL) cells from patients with pulmonary fibrosis or chronic lung allograft dysfunction. Aim of this study was to investigate the possibility to isolate and characterize LMC from BAL of patients that, two months after discharge for severe COVID19, show CT signs of post-COVID19 fibrosis (Post-COVID) and in some cases has been considered transplant indication. Results were compared with those from BAL of patients with collagen tissue disease-associated interstitial fibrosis (CTD-ILD). BAL fluid levels of TGFβ, VEGF, TIMP2, RANTES, IL6, IL8, and PAI1 were assessed. LMC were cultured and expanded, phenotyped by flow cytometry, and tested for osteogenic and adipogenic differentiation. Finally, we tested immunomodulatory and proliferative capabilities, collagen I production + /- TGF-beta stimulation. BAL cytokine and growth factor levels were comparable in the two groups. Efficiency of isolation from BAL was 100% in post-COVID compared to 63% in CTD-ILD. LMC from post-COVID were positive for CD105, CD73, CD90, and negative for CD45, CD34, CD19 and HLA-DR as in CTD-ILD samples. Post-COVID LMC displayed higher collagen production with respect to CTD-ILD LMC. Immunomodulatory capacity towards lymphocytes was very low, while Post-COVID LMC significantly upregulated pro-inflammatory cytokine production by healthy PBMCs. Our preliminary data suggest that LMC from post-COVID19 fibrosis patients share several features with CTD-ILD ones but might have a higher response to fibrogenic signals and pro-inflammatory profile.

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Graphical Abstract




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The graphical abstract was made with the program Mind the graph (mindthegraph.com/).


The graphical abstract was made with the program Mind the graph (https://mindthegraph.com/).ga1

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Highlights

Characterization of lung mesenchymal cells from patients with post-COVID fibrosis.
Compare them with collagen tissue disease-associated interstitial fibrosis cells.
Upregulation of local inflammatory milieu and TGF-β release in post-COVID fibrosis.

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Keywords : COVID19, Lung fibrosis, Lung mesenchymal cells, Transplant indication, Pro-inflammatory profile


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