BackgroundThe novel coronavirus pneumonia COVID-19 caused by SARS-CoV-2 infection could lead to a series of clinical symptoms and severe illnesses, including acute respiratory distress syndrome (ARDS) and fatal organ failure. We report the fundamental pathological investigation in the lungs and other organs of fatal cases for the mechanistic understanding of severe COVID-19 and the development of specific therapy in these cases.MethodsThe autopsy and pathological investigations of specimens were performed on bodies of two deceased cases with COVID-19. Gross anatomy and histological investigation by Hematoxylin and eosin (HE) stained were reviewed on each patient. Alcian blue/periodic acid-Schiff (AB-PAS) staining and Masson staining were performed for the examinations of mucus, fibrin and collagen fiber in lung tissues. Immunohistochemical staining was performed on the slides of lung tissues from two patients. Real-time PCR was performed to detect the infection of SARS-CoV-2. Flow cytometry analyses were performed to detect the direct binding of S protein and the expression of ACE2 on the cell surface of macrophages.FindingsThe main pathological features in lungs included extensive impairment of type I alveolar epithelial cells and atypical hyperplasia of type II alveolar cells, with formation of hyaline membrane, focal hemorrhage, exudation and pulmonary edema, and pulmonary consolidation. The mucous plug with fibrinous exudate in the alveoli and the dysfunction of alveolar macrophages were characteristic abnormalities. The type II alveolar epithelial cells and macrophages in alveoli and pulmonary hilum lymphoid tissue were infected by SARS-CoV-2. S protein of SARS-CoV-2 directly bound to the macrophage via the S-protein-ACE2 interaction.InterpretationInfection of alveolar macrophage by SARS-CoV-2 might be drivers of the "cytokine storm", which might result in damages in pulmonary tissues, heart and lung, and lead to the failure of multiple organs .FundingShanghai Guangci Translational Medical Research Development Foundation, Shanghai, China

The release of sludge-derived heavy metals (HMs) to soil and their subsequent migration into groundwater poses a significant challenge for safe and low-carbon sludge land application. This study developed a predictive framework to simulate 60-year sludge land application, evaluating the risk of HMs pollution in the soil-groundwater environment and assessing the influence of soil and water properties. HYDRUS-2D simulations revealed that highly mobile Cu, Ni, and Zn penetrated a 10 m soil layer over a 60-year period, contributing to groundwater pollution. In contrast, Cr was easily sequestered within the topsoil layer after 5-years continuous operation. The non-equilibrium parameter α could serve as an indicator for assessing their potential risk. Furthermore, the limited soil adsorption sites for Pb (f = 0.02772) led to short-term (1-year) groundwater pollution at a 0.5 m-depth. Bayesian Networks model outcomes indicated that humic-like organics crucially influenced HMs transformation, enhancing the desorption of Cd, Cu, Ni, Pb, and Zn, while inhibiting the desorption for Cr. Additionally, electrical conductivity promoted the release of most HMs, in contrast to the Mn mineralogy in soil. This study bridges the gap between the macro-level HMs migration trends and the micro-level adsorption-desorption characteristics, providing guidance for the safe land application of sewage sludge. This study introduces a framework integrating HYDRUS-2D simulations with Bayesian Networks to assess the risks of groundwater pollution by heavy metals (HMs) over a 60-year sludge application. Sludge-derived Cu, Ni, and Zn are found to penetrate soil up to 10 m and exceed safety limits, with the non-equilibrium parameter α serving as an indicator for pollution risk. The importance of nutrients from sludge-amended soil for the transformation of HMs in the subsurface environment highlights the need for enhanced sludge management, specifically through more detailed regulation of nutrient composition. These findings contribute to developing precise strategies for the long-term sludge land application.

Corneal wound healing in diabetic patients is usually delayed and accompanied by excessive inflammation. However, the underlying cellular and molecular mechanisms remain poorly understood. Here, we found that somatostatin (SST), an immunosuppressive peptide produced by corneal nerve fibers, was significantly reduced in streptozotocin-induced diabetic mice. In addition, we discovered that topical administration of exogenous SST significantly improved re-epithelialization and nerve regeneration following diabetic corneal epithelial abrasion. Further analysis showed that topical SST significantly reduced the expression of injury inflammation-related genes, inhibited neutrophil infiltration, and shifted macrophage polarization from pro-inflammatory M1 to anti-inflammatory M2 in diabetic corneas' healing. Moreover, the application of L-817,818, an agonist of the SST receptor type 5 subtype, significantly reduced the inflammatory response following epithelial injury and markedly improved the process of re-epithelialization and nerve regeneration in mice. Taken together, these data suggest that activation of the SST-SST receptor type 5 pathway significantly ameliorates diabetes-induced abnormalities in corneal wound repair in mice. Targeting this pathway may provide a novel strategy to restore impaired corneal wound closure and nerve regeneration in diabetic patients.