Genderové rozdíly ACE2 u mozkové příhody s COVID-19 (ACEGENDER)

V prosinci 2019 byl v čínském Wu-chanu identifikován nový koronavirus jako původce „Severe Acute Respiratory Syndrome“ (SARS-CoV-2), virové plicní infekce označené zkratkou COVID-19 (coronavirus disease 2019). Do konce ledna 2020 již tento rychle se šířící virus infikoval více než 100 000 lidí v několika zemích, což vedlo Světovou zdravotnickou organizaci k vyhlášení „globálního nouzového stavu“ [Wu et al 2020]. Klinické projevy COVID-19 se mohou lišit od běžného nachlazení až po závažnější onemocnění plic, jako jsou ty, které byly pozorovány u „Severe Acute Respiratory Syndrome“ (SARS) z let 2002–2003 a „Middle East Respiratory Syndrome“ (MERS) z roku 2011 .

Virus Sars-Cov2, stejně jako jiné RNA viry, také vykazoval formu neurovirulence s následným postižením u některých pacientů centrálního nervového systému (CNS) a periferního nervového systému (SNP) [Baig et al, 2020].

Neurologické příznaky u pacientů s infekcí COVID-19 spadají do tří kategorií:

1. neurologické projevy příznaků základního onemocnění (bolesti hlavy, závratě, dysfunkce vědomí, ataxie, epileptické projevy a mrtvice)
2. symptomy neuroperiferního původu (hypoageuzie, hyposmie, neuralgie);
3. příznaky poškození kosterního svalstva, často spojené s poškozením jater a ledvin.

První údaje o infekci COVID-19 hovoří ve prospěch neurologického postižení u různého procenta případů se zvláštním projevem u závažnějších pacientů [Mao et al, 2020]. Podle některých autorů může být za postižení dýchání částečně zodpovědné postižení nervového systému [Yan-Chao et al, 2020].

Je třeba poznamenat, že v případě infekce SARS-CoV v myším modelu lidské exprese ACE2 virus pronikl do mozku hlavně cestou čichového bulbu [Netland et al, 2008]. Encefalická invaze byla jednotně smrtelná s dalšími důkazy, že inokulace mozku nízkými virovými dávkami může být smrtelná i bez postižení plic. Smrt zvířete přiměřeně souvisela s neuronální dysfunkcí/úmrtí v kardiorespiračních centrech kostní dřeně a histopatologický obraz byl charakterizován minimálním buněčným infiltrátem v mozku podporujícím hypotézu transsynaptické virové diseminace. Absence ACE2 zabránila těžké encefalopatii ve zvířecím modelu. Strukturami selektivně postiženými neuronální smrtí byl dorzální vagový komplex (jádro solitárního traktu, postremaktická oblast, dorzální motorické jádro vagu).

Na druhé straně transnazální invaze selektivně interferovala s jádry thalamu, hypotalamu a amygdaly. Některá postižená jádra neměla v souvislosti žádné vysvětlení (např. kochleární jádra). Použitým mechanismem ztráty neuronů byl mechanismus "hejna" cytokinů (IL-6).

U pacientů s COVID-19 je přítomno postižení CNS/SNP a svalů a je žádoucí jejich pečlivá interpretace. Hlášená hyposmie naznačuje cestu nosní infekce s přímým přístupem do CNS. Tato cesta by mohla být alternativou k respiračním a střevním cestám a teoreticky by se mohla vyskytovat, jako v některých případech SARS-COV, s převážně neurologickými příznaky.

Nedávno bylo hlášeno, že příznaky poškození kortikospinálního traktu byly pozorovány u 67 % pacientů [Helms et al, 2020].

Dosud shromážděná epidemiologická data naznačují podstatný rozdíl mezi muži a ženami v klinických projevech a infekcích SARS-CoV-2. Konkrétně bylo zjištěno, že úmrtnost mezi muži je 73 % v Číně [Chen et al, 2020], 59 % v Jižní Koreji [Korejská společnost infekčních nemocí, 2020] a 70 % v Itálii, jak uvádí Vyšší institut Zdraví (ISS). Kromě toho je úmrtnost velmi závislá na přítomnosti komorbidit. Ve skutečnosti u 45 000 čínských pacientů pozitivních na COVID-19 se úmrtnost zvýšila z 0,9 % u pacientů bez komorbidity na 10,5 %, 7,3 % a 6,3 % u pacientů s kardiovaskulárním onemocněním, diabetes mellitus a hypertenzí [Novel Coronavirus Pneumonia Emergency Response Epidemiology Team, 2020].

V Itálii údaje poskytnuté ISS dokumentovaly procento úmrtí kolem 2,1 % u pacientů bez komorbidity, procento, které se zvyšuje na 21,3 %, 25,9 % a 50,7 % u pacientů s jednou, dvěma a třemi komorbiditami, v tomto pořadí.

Pohlaví a přítomnost komorbidit tak byly identifikovány jako klíčové faktory ve vývoji COVID-19.

Kromě již existujících komorbidit, které, jak již bylo uvedeno, jsou téměř vždy přítomny u pacientů s těžkým a letálním COVID-19 s vyšší frekvencí u mužů, je třeba biologické mechanismy považovat za hlavní odpovědné za pozorovaný rozdíl mezi pohlavími.

Hypotéza, která se pokouší vysvětlit všechna tato epidiemologická data, je založena na regulaci exprese ACE2 receptoru (Angiotensin Converting Enzyme 2).

ACE2 je enzym, který degraduje angiontensin II tvorbou angiotensinu (1-7), který hraje ochrannou roli proti poškození způsobenému infekcí, zánětem a stresem [Vickers et al, 2002; Zisman a kol., 2003].

Virus SARS-CoV-2 proniká do cílových buněk dýchacího systému vazbou jeho povrchového proteinu S (spike protein) na receptor ACE2, což snižuje jeho expresi.

Tímto způsobem také dochází ke snížení hladin angiotenzinu (1-7), což má za následek zvýšenou hypertenzi a selhání plic [Gurwitz et al, 2020].

Proto je důležité vzít v úvahu expresi ACE2 u pacientů s hypertenzí, srdečním onemocněním nebo diabetem při hodnocení různé míry mortality u pacientů s těmito komorbiditami.

Kromě toho by úmrtnost specifická pro pohlaví mohla přesně souviset s modulací exprese ACE2. Estrogeny ve skutečnosti vyvolávají zvýšení exprese receptoru ACE2, což naznačuje, že alespoň u žen v plodném věku, dokonce i po infekci, je tento enzym schopen plnit svou ochrannou funkci, zejména směrem k plicím. U mužů se zdá, že androgenní hormony hrají patogenetickou roli při modulaci exprese buněčných enzymů, jako je serinová proteáza TMPSSR2, která se účastní fází následujících po útoku viru na receptor, tj. při vstupu viru, což podporuje šíření viru. infekce v plicních buňkách.

Gen ACE2 je kódován oblastí chromozomu X, která uniká inaktivaci, což podporuje hypotézu zvýšené exprese tohoto proteinu u žen, které by měly výhodu ochrany před komplikacemi a fatálními následky infekce COVID-19.

Proces inaktivace chromozomu X zahrnuje metylaci DNA a v důsledku toho dochází ke snížení exprese těch genů, které jsou methylací ovlivněny. Tímto způsobem by epigenetický mechanismus mohl modulovat expresi ACE2 způsobem specifickým pro pohlaví určujícím jeho hladiny a následně jeho ochrannou roli.

Také v tomto regulačním kontextu exprese ACE2 by mohla být velmi důležitá úloha mikroRNA (miRNA). Ve skutečnosti nepřeložená 3' oblast (UTR) ACE2 představuje vazebnou sekvenci pro miRNA miR-200c-3p, která byla nalezena na vysokých úrovních exprese v buněčných modelech infikovaných virem chřipky H5N1 [Liu et al, 2017].

Kromě toho byly u pacientů s těžkou pneumonií zjištěny vysoké plazmatické hladiny miR-200c-3p, zatímco ACE2 byl snížen, což naznačuje regulační roli této miRNA v expresi receptoru ACE2 [Liu et al, 2017].

Vitamin D snižuje riziko virových infekcí, zejména respiračních infekcí, jak je popsáno v literatuře [Martineau et al, 2016; Gruber-Bzura et al, 2018; Gombart a kol., 2020; Grant a kol., 2020]. Vitamin D ve skutečnosti zvyšuje buněčnou imunitu snížením cirkulujících cytokinů indukovaných vrozeným imunitním systémem v reakci na virové infekce [Huang et al, 2020].

Nedostatek nebo nedostatek vitaminu D přispívá k akutnímu respiračnímu syndromu, při kterém se mortalita zvyšuje s věkem a chronickými komorbiditami [Vásárhelyi et al, 2011]. Tento vitamín je prohormon, u kterého bylo prokázáno, že zmírňuje akutní poškození plic vyvolané lipopolysacharidy u myší regulací exprese složek systému renin-angiotenzin včetně ACE a ACE2, reninu a angiotensinu III [Xu J, 2017; Tsujino et al, 2019]. Během těchto dvou měsíců různé výzkumné skupiny silně navrhovaly, aby byla provedena analýza korelací mezi hladinami vitaminu D a infekcemi COVID-19 [Tian et al, 2020; Panarese et al, 2020; Mařík a kol., 2020]. Sérové ​​koncentrace vitaminu D (25 (OH)D) mají tendenci klesat s věkem, což může být určující pro infekci COVID-19 kvůli úmrtnosti (CFR), která se s věkem zvyšuje.

Mezi důvody patří méně času stráveného na slunci a snížená produkce vitaminu D v důsledku nižších hladin 7-dehydrocholesterolu v kůži [Siotto et al, 2019]. Kromě toho bylo zdůrazněno, že nedostatek 25 (OH)D je zvláště běžný u starších a obézních mužů (ženy po menopauze mají tendenci kontrolovat hladiny pomocí doplňků vitamínu D), zejména během zimy a jara, což zdůrazňuje rozdíl mezi pohlavími. pozorováno u infekce COVID-19 [La Vignera et al, 2020].

Vzhledem k důležitosti tohoto vitaminu také při fyzické rekonvalescenci [Siotto et al, 2019] se kromě jeho role v dráze systému renin angiotenzin jeví jako důležité vyhodnotit sérové ​​hladiny u bývalých pacientů s COVID-19 s následky mrtvice přijetí a na konci rehabilitačního procesu.

Stručně řečeno, epidemiologická data shromážděná v posledních měsících v různých zemích po celém světě ukázala, jak rozdíly mezi pohlavími a přítomnost komorbidit ovlivňují míru úmrtnosti na COVID-19. Naší hypotézou je, že biologické faktory by mohly hrát důležitou roli při určování závažnosti onemocnění, zejména ACE2 receptor by mohl být klíčovým prvkem ve vývoji rozdílů v imunitní odpovědi související s pohlavím.

Cíle studia

Hlavní úkol:

Studovat molekulární mechanismus regulace ACE2 ve vztahu k pohlaví, u pacientů s výsledky NeuroCovid19 a zejména s výsledky CMP u Covid19, hospitalizovaných ve 3 rehabilitačních zařízeních.

Budou prováděny zejména:

• Epigenetická studie: hodnocení hladin metylace promotoru ACE2 a hladin miR-200c-3p.
• Biochemická analýza: hodnocení sérových hladin angiotenzinu II, ACE2 a vitaminu D.
• Korelace mezi rehabilitačním výsledkem a biologickými markery (epigenetickými a biochemickými) Tento projekt bude studovat molekulární mechanismy, které jsou základem regulace ACE2 související s genderovými rozdíly u pacientů po cévní mozkové příhodě v NeuroCOVID-19 (mrtvice) hospitalizovaných v rehabilitačních zařízeních a vztah mezi těmito proměnnými a výsledek rehabilitace.

Pokud by studie prokázala přítomnost molekulárních mechanismů schopných ovlivnit zotavení, mohli bychom identifikovat rehabilitační cesty více přizpůsobené charakteristikám pacienta.