Руски учени от Националния медицински изследователски център по хематология, Московския държавен университет и други научни организации, откриха възможен механизъм за намаляване на броя на лимфоцитите – основните клетки на имунната система – при COVID-19.
Досега точната причина за това състояние остава неизвестна, въпреки многобройните хипотези. Lenta.ru разказва подробно за ново проучване, публикувано в списание Viruses, което разкрива най-вероятната причина за лимфопения.
Лимфоцитна катастрофа
Пандемията на коронавирус отне живота на над четири милиона души по целия свят. Най-честата причина за смърт е комбинация от тежък остър респираторен дистрес синдром, нарушения на кръвосъсирването и цитопения-дефицит на определени видове кръвни клетки. Осемдесет процента от пациентите с умерен и 96 процента с тежък COVID-19 имат лимфопения, която се изразява като дефицит на лимфоцити. Именно съдържанието на лимфоцити под хиляда на микролитър се свързва с тежкото протичане на COVID-19.
Снимка: Национален институт по рака
Има няколко предполагаеми механизма за развитие на лимфопения
Един от тях е, че вирусните частици SARS-CoV-2 се разпространяват в извънбелодробната среда и директно засягат тъканите на периферните лимфоидни органи: далака и медиастиналните лимфни възли, които филтрират лимфата от белите дробове. Проникването на коронавирус в лимфните възли е потвърдено чрез отваряне на гръдната стена на починали пациенти с COVID-19, които са диагностицирани с лимфаденопатия. В допълнение, увеличени лимфни възли са открити при шест процента от пациентите, хоспитализирани с коронавирусна инфекция и 66 процента с тежък COVID-19.80 процентапациентите страдат от намаляване на броя на лимфоцитите с умерена степен на COVID-19
Развитието на лимфопения поради инфекция и масова смърт на Т-лимфоцитите е описано и при други коронавирусни инфекции – SARS-CoV и MERS-CoV. Коронавирусът може да има пряк ефект върху имунните клетки или да причини тяхната апоптоза (програмирана клетъчна смърт) индиректно чрез сигнални пътища. Това е показано при пациенти от Иран, които показват връзка между интензивността на лимфопенията и увеличаването на програмираната клетъчна смърт на лимфоцитите. Досега обаче учените не разполагаха с данни, доказващи директна инфекция на лимфоцити с вирусни частици SARS-CoV-2 при пациенти с COVID-19.
Мутиращ вирус
По време на изследването учените са използвали формалин и фиксирани с парафин тъканни проби от белите дробове и лимфните възли, взети за хистологично изследване по време на аутопсия на 36 пациенти, починали от COVID-19. От тях се изолира РНК, която след това се превръща в комплементарна ДНК чрез обратна транскрипция. Количествената оценка на генетичния материал на вирусите се извършва с помощта на полимеразна верижна реакция (PCR). Това позволи на специалистите да определят по-точно колко SARS-CoV-2 се е разпространил във въпросните тъкани.
В зависимост от щама, коронавирусът може да има различни ефекти върху клетките на човешкото тяло. Щамовете, предизвикващи загриженост сред медицинските специалисти, се отличават с мутации в така наречения шипов протеин или S-протеин, които засягат рецептор-свързващия домен или неговата среда. Този домен се прикрепя към ACE2 рецептора на повърхността на заразените клетки и помага на вирусните частици да влязат вътре. Известно е, че основно са засегнати тъканите и органите, чиито клетки експресират ACE2. Експресията на ACE2 в лимфоцитите превръща имунните клетки в потенциални мишени за коронавирус, чиито различни щамове могат да действат върху тях по специален начин.
За да отчетат щамовете SARS-CoV-2, учените извършиха секвениране на генетичния материал по Сангер. Този един от най-популярните методи за секвениране е да се определи последователността на нуклеотидите в ген, който представлява интерес, който се копира много пъти. В този случай един от четирите вида модифицирани нуклеотиди, белязани със специални флуоресцентни етикети, могат да бъдат прикрепени на случаен принцип към нарастващите копия, след което синтезът на копието се прекъсва. В резултат на това в епруветката се появяват много фрагменти от един и същ ген с различна дължина, а етикетите ви позволяват да разберете кой нуклеотид на кое място е.
Резултатите от секвенирането разкриха случай на коинфекция с два варианта на коронавирус наведнъж – p.23191C и c.23191T. Мутацията в гена на S-протеина не предизвиква аминокиселинно заместване в самия протеин (такива мутации се наричат синоними), така че и двата варианта не се различават по способността си да инфектират клетките. Това може да се обясни с факта, че SARS-CoV-2 се характеризира с висока степен на мутация и няколко субпопулации на вируса могат да възникнат в тялото на заразен човек.
За съжаление, резултатите не предоставиха нови данни за това как различните щамове влияят на увреждането на лимфоцитите. Въпреки това, учените направиха интересно откритие, когато изследваха клетките и тъканите директно, чрез електронен микроскоп.
Директна инфекция
Първо, учените тестваха връзката между лимфопенията и вирусния товар. Всички 36 пациенти са разделени на три групи в зависимост от нивото на коронавирус в тъканите и органите. Първата група включва трима пациенти, при които SARS-CoV-2 не е открит в нито един от органите. Втората група включва пациенти с дисеминирано коронавирусно белодробно заболяване. В третата група коронавирусът се е разпространил не само в белите дробове, но и в лимфните възли и далака. Броят на дните, прекарани в болницата до смъртта във втора и трета група, е 18,5 и 7 дни, а честотата на лимфопения е съответно 58,3 и 71,4 процента. По-краткият престой в интензивното отделение е свързан с по-високи нива на вирусно натоварване на SARS-CoV-2 в белите дробове и извънбелодробно разпространение на вируса към вторичните лимфоидни органи.
Снимка: mdpi.com
Изследователите не откриват връзка между тежестта на лимфопенията и вирусния товар в лимфните възли и далака. Както отбелязват авторите на работата, някои учени смятат, че лимфопенията при COVID-19 се дължи на директния увреждащ ефект на SARS-CoV-2 върху тъканите на вторичните лимфоидни органи. Това обаче е в противоречие с резултата: се наблюдава значителен дефицит на лимфоцити дори при тези пациенти, при които далакът и лимфните възли не са засегнати от коронавирус. Обратно, при някои пациенти с разпространение на коронавирус в тъканите на далака не се наблюдава лимфопения.
Трансмисионната електронна микроскопия (ТЕМ) разкри нещо интересно за учените: вириони (пълни вирусни частици) вътре в клетките. И така, в цитоплазмата на един от лимфоцитите е открита везикула с множество вирусни частици SARS-CoV-2.
Според авторите на работата това е първият известен случай на наблюдение на директна инфекция с коронавирус на лимфоцити при пациенти с COVID-19. Това откритие потвърждава хипотезата, че лимфопенията може да възникне не поради увреждане на лимфните тъкани, а поради факта, че SARS-CoV-2 прониква директно в лимфоцитите и активно се размножава вътре в тях, осигурявайки цитотоксичен ефект.
Превод и редакция: TRENDY NEWS
