Исследование под руководством исследователей из Медицинской школы им. Гроссмана Нью-Йоркского университета выявило белковые сигналы, исходящие от тромбоцитов, фрагментов клеток, которые способствуют свертыванию крови, вызывают воспаление, аномальное свертывание крови и повреждение сосудов при воздействии пандемического вируса.
Опубликовано онлайн, сентябрь.
8 в Science Advances в ходе работы были выявлены два родственных гена, S1000A8 и S1000A9, которые обнаруживаются в тромбоцитах пациентов с COVID-19, заставляя их вырабатывать больше миелоидных белков (MRP) 8 и 14. Более высокие уровни двух белков, которые, как известно, действуют как пара и присутствуют в больших количествах в иммунных клетках, были связаны в исследовании с более высокими уровнями свертывания и воспаления в сосудах, большей тяжестью заболевания и более длительным пребыванием в больнице.
В поддержку теории о том, что тромбоциты лежат в основе повреждения кровеносных сосудов при COVID-19, исследовательская группа также представила доказательства того, что одобренные лекарства, которые, как известно, блокируют активацию тромбоцитов через поверхностный белок тромбоцитов P2Y12 (клопидогрель или тикагрелор), снижают COVID-19- связанное воспаление в сосудах. Исследование также показало, что тромбоциты, подвергшиеся воздействию COVID-19, изменяют клетки, выстилающие кровеносные сосуды (эндотелиальные клетки), в основном за счет белка P-селектина, который делает тромбоциты более липкими и более склонными к образованию сгустков.
«Наши результаты показывают новую роль тромбоцитов в повреждении кровеносных сосудов COVID-19 и могут в значительной степени объяснить, что делает вирус COVID-19 гораздо более смертоносным, чем его родственники, вызывающие простуду», – говорит автор-корреспондент Тесса Барретт. PhD, доцент-исследователь кафедры медицины NYU Langone Health.
Лучшее понимание
По словам авторов исследования, аномальное воспаление всего тела и свертывание крови были идентифицированы на ранних этапах пандемии как центральные признаки тяжелой формы COVID-19, причем эти два явления считались взаимосвязанными.
В качестве компонентов крови, которые реагируют на повреждения сосудов, вызывая воспаление и становясь липкими, чтобы образовывать сгустки, тромбоциты были предложены как виновники наблюдаемого повреждения. Кроме того, появляется все больше свидетельств того, что взаимодействие между тромбоцитами и эндотелиальными клетками может быть важным для этих механизмов заболевания.
В текущем исследовании эндотелиальные клетки из мелких кровеносных сосудов подвергались воздействию жидкости, выделяемой тромбоцитами пациентов с COVID-19 или здоровых аналогичных пациентов (контрольная группа). Затем генетический материал (РНК) был секвенирован для чтения порядка молекулярных «букв», составляющих коды активных генов (транскриптов) в каждом случае.
В присутствии тромбоцитов, активированных COVID-19, наблюдались изменения в активности подвергнутых воздействию эндотелиальных клеток, при этом 485 транскриптов становились менее активными, а 803 обнаруживались. Гены, по-разному экспрессируемые в COVID-19, были связаны со свертыванием, воспалением и ослаблением контактов между эндотелиальными клетками, что позволяет сыворотке крови просачиваться в ткань, вызывая отек легких, наблюдаемый в тяжелых случаях, когда легкие пациентов наполняются жидкостью.
Из первоначального большого списка потенциальных виновников перекрестные ссылки с базами данных сократили список кандидатов до двух связанных фрагментов генетического материала: S100A8 и S100A9, которые кодировались для построения MRP 8 и 14.
Было обнаружено, что присутствие COVID-19 у пациентов увеличивает количество MRP8 / 14, продуцируемого тромбоцитами и другими клетками, на 166 процентов по сравнению с пациентами без инфекции. Более высокие уровни MRP8 / 14 были связаны с аномальным свертыванием (тромбозом), воспалением и критическим заболеванием у госпитализированных пациентов с COVID-19. Интересно, что активация S100A8 / A9 не происходила после контакта тромбоцитов с родственником пандемического вируса CoV-OC43, который вызывает простуду.
Кроме того, исследовательская группа обнаружила, что повреждение эндотелия, вызванное тромбоцитами, и аномальное свертывание крови могут происходить из-за действия P-селектина в компонентах тромбоцитов, называемых альфа-гранулами.
Обычно расположенный внутри альфа-гранул, P-селектин «переворачивается» наружу, когда активируются тромбоциты, где он способствует скоплению тромбоцитов и сигналов, которые активируют местный иммунный ответ.
Исследователи также обнаружили, что ингибиторы P2Y12, препятствующие свертыванию, снижают экспрессию S100A8 и S100A9 в тромбоцитах на 18 процентов в течение четырех недель, а в лабораторных испытаниях предотвращают индуцирование тромбоцитами COVID-19 повреждения кровеносных сосудов.
«Текущее исследование поддерживает теорию о том, что тромбоциты активируют эндотелиальные клетки через Р-селектин, и что Р-селектин и MRP8 / 14 способствуют повреждению сосудов и повышают риск смерти», – говорит старший автор исследования Джеффри С. Бергер, доктор медицины, директор Центра профилактики сердечно-сосудистых заболеваний Медицинской школы Гроссмана Нью-Йоркского университета и профессор медицины и хирургии. «Поскольку наша команда также возглавляет ACTIV4a, крупное, продолжающееся финансируемое Национальным институтом здравоохранения исследование по борьбе со свертыванием крови при COVID-19, мы в настоящее время тестируем на пациентах, могут ли ингибиторы P2Y12 лучше предотвращать тяжелое заболевание, и результаты будут представлены в American Heart.
Годовое собрание ассоциации в ноябре."
ACTIV-4a также скоро начнет тестирование эффекта ингибитора P-селектина под названием кризанлизумаб у пациентов, госпитализированных с COVID-19, говорит Бергер. Нацеливание на P-селектин может блокировать активацию как тромбоцитов, так и эндотелиальных клеток, а также их взаимодействия – тогда как ингибиторы P2Y12 воздействуют только на тромбоциты.
Наряду с Барреттом и Бергером авторами исследования здоровья в Лангоне из Нью-Йоркского университета были Макинтош Корнуэлл, Кристина Миндзар, Кристина Роллинг, Юхе Ся, Камелия Дренкова, Антуан Бибайк, Майкл Тавил, Эллиот Латтрел-Уильямс, Юджин Юридитски и Джудит Хохман из Департамента медицины; Келли Рагглз из Института системной генетики; Паоло Котция из отделения патологии; Эми Рапкевич, адъюнкт-профессор отделения патологии госпиталя Лангон-Лонг-Айленд Нью-Йоркского университета; и Ханна Берджесс, Ян Мор и Кеннет Стэплфорд из отдела микробиологии. Также авторами были Александр Филдс, Люси Корнблит и Стефания Питталуга из отделения хирургии Калифорнийского университета в Сан-Франциско; Грейс Смит из Центра исследований рака при Национальном институте рака, Мэтью Нил из отделения хирургии Университета Питтсбурга и Дипак Воора из Центра прикладной геномики и точной медицины Дьюкского центра медицины при Университете Дьюка.
Исследование финансировалось грантами Национального института здравоохранения 1OT2HL156812-01, R35HL144993, R35GM119526, R01HL118049, 1T32GM136573-01, UL1TR001445 и P30CA016087; Грант Американской кардиологической ассоциации 18CDA34110203AHA, грант Американского общества гематологов 18-A0-00-1001884, грант Deutsche Forschungsgemeinschaft (Немецкий исследовательский фонд) RO 6121 / 1-1; а также за счет финансирования Национального центра развития переводческих наук (NCATS).