ACE2 Geslachtsverschillen bij beroerte met COVID-19 (ACEGENDER)

In december 2019 werd in Wuhan, China, een nieuw coronavirus geïdentificeerd als de veroorzaker van "Severe Acute Respiratory Syndrome" (SARS-CoV-2), een virale longinfectie die wordt aangeduid met het acroniem COVID-19 (coronavirus disease 2019). Eind januari 2020 had dit zich snel verspreidende virus al meer dan 100.000 mensen in verschillende landen besmet, wat de Wereldgezondheidsorganisatie ertoe bracht een "wereldwijde noodsituatie" af te kondigen [Wu et al 2020]. De klinische manifestaties van COVID-19 kunnen variëren van een gewone verkoudheid tot ernstigere longziekten zoals die waargenomen bij het "Severe Acute Respiratory Syndrome" (SARS) van 2002-2003 en het "Middle East Respiratory Syndrome" (MERS) van 2011 .

Het Sars-Cov2-virus vertoonde, net als andere RNA-virussen, ook een vorm van neurovirulentie met als gevolg betrokkenheid bij sommige patiënten van het centrale zenuwstelsel (CZS) en het perifere zenuwstelsel (SNP) [Baig et al, 2020].

Neurologische symptomen bij patiënten met een COVID-19-infectie vallen uiteen in drie categorieën:

1. neurologische uitingen van de symptomen van de onderliggende ziekte (hoofdpijn, duizeligheid, disfunctie van het bewustzijn, ataxie, epileptische verschijnselen en beroerte)
2. symptomen van neuro-perifere oorsprong (hypo-ageusie, hyposmie, neuralgie);
3. symptomen van skeletspierbeschadiging, vaak geassocieerd met lever- en nierbeschadiging.

De eerste gegevens over COVID-19-infectie wijzen in het voordeel van neurologische betrokkenheid in een variabel percentage van de gevallen, met name bij ernstigere patiënten [Mao et al, 2020]. Volgens sommige auteurs kan de betrokkenheid van het zenuwstelsel gedeeltelijk verantwoordelijk zijn voor ademhalingsstoornissen [Yan-Chao et al, 2020].

Opgemerkt moet worden dat in het geval van een SARS-CoV-infectie, in een muismodel voor menselijke ACE2-expressie, het virus de hersenen voornamelijk was binnengedrongen via de bulbus olfactorius [Netland et al, 2008]. Encefale invasie was uniform dodelijk met verder bewijs dat herseninenting met lage virale doses dodelijk zou kunnen zijn, zelfs zonder betrokkenheid van de longen. De dood van het dier was redelijk gerelateerd aan neuronale disfunctie/dood in cardiorespiratoire beenmergcentra en het histopathologische beeld werd gekenmerkt door een minimaal cellulair infiltraat in de hersenen dat de hypothese van een transsynaptische virale verspreiding ondersteunde. De afwezigheid van ACE2 voorkwam ernstige encefalopathie in het diermodel. De structuren die selectief werden beïnvloed door neuronale dood waren het dorsale vagale complex (kern van het eenzame kanaal, postremactisch gebied, dorsale motorische kern van de vagus).

Aan de andere kant verstoorde trans-nasale invasie selectief de thalamische, hypothalamische en amygdala-kernen. Sommige aangetaste kernen hadden geen verklaring in de verbinding (bijv. cochleaire kernen). Het ingeroepen mechanisme van neuronaal verlies was dat van een "kudde" cytokines (IL-6).

Betrokkenheid van CZS/SNP en spieren is aanwezig bij COVID-19-patiënten en een zorgvuldige interpretatie daarvan is wenselijk. De gerapporteerde hyposmie suggereert een nasale infectieroute met directe toegang tot het CZS. Deze route zou een alternatief kunnen zijn voor de ademhalings- en darmroutes en theoretisch zou het, zoals in sommige gevallen van SARS-COV, kunnen optreden met voornamelijk neurologische symptomen.

Onlangs is gemeld dat bij 67% van de patiënten symptomen van een stoornis van het corticospinale kanaal zijn waargenomen [Helms et al, 2020].

De tot nu toe verzamelde epidemiologische gegevens wijzen op een substantieel verschil tussen mannen en vrouwen in klinische manifestaties en SARS-CoV-2-infecties. Specifiek is vastgesteld dat het sterftecijfer onder mannen 73% is in China [Chen et al, 2020], 59% in Zuid-Korea [Korean Society of Infectious Disease, 2020] en 70% in Italië, zoals gerapporteerd door het Hoger Instituut voor Gezondheid (ISS). Daarnaast is het sterftecijfer sterk afhankelijk van de aanwezigheid van comorbiditeiten. Bij 45.000 Chinese patiënten die positief waren voor COVID-19 ging het sterftecijfer zelfs van 0,9% bij patiënten zonder comorbiditeit naar 10,5%, 7,3% en 6,3% bij patiënten met respectievelijk hart- en vaatziekten, diabetes mellitus en hypertensie [Novel Coronavirus Pneumonia Emergency Response Epidemiologieteam, 2020].

In Italië hebben gegevens van het ISS een percentage van sterfgevallen gedocumenteerd van ongeveer 2,1% bij patiënten zonder comorbiditeit, een percentage dat stijgt tot 21,3%, 25,9% en 50,7% bij patiënten met respectievelijk één, twee en drie comorbiditeiten.

Het geslacht en de aanwezigheid van comorbiditeiten zijn dus geïdentificeerd als sleutelfactoren in de evolutie van COVID-19.

Naast reeds bestaande comorbiditeiten, die, zoals reeds gemeld, bijna altijd aanwezig zijn bij patiënten met ernstige en dodelijke COVID-19 en vaker bij mannen, moeten de biologische mechanismen worden beschouwd als de belangrijkste verantwoordelijken voor het waargenomen verschil tussen mannen en vrouwen.

Een hypothese die al deze epidiemologische gegevens probeert te verklaren, is gebaseerd op de regulatie van de expressie van de ACE2-receptor (Angiotensin Converting Enzyme 2).

ACE2 is een enzym dat angiotensine II afbreekt door angiotensine (1-7) te genereren dat een beschermende rol speelt tegen schade veroorzaakt door infectie, ontsteking en stress [Vickers et al, 2002; Zisman et al, 2003].

Het SARS-CoV-2-virus dringt de doelcellen van het ademhalingssysteem binnen door de binding van het oppervlakte-S-eiwit (spike-eiwit) aan de ACE2-receptor, waardoor de expressie ervan wordt verminderd.

Op deze manier is er ook een daling van de angiotensinespiegels (1-7) met als gevolg verhoogde hypertensie en longfalen [Gurwitz et al, 2020].

Daarom is het belangrijk om rekening te houden met de expressie van ACE2 bij patiënten met hypertensie, hartaandoeningen of diabetes bij het evalueren van de verschillende sterftecijfers bij patiënten met deze comorbiditeiten.

Bovendien zou geslachtsspecifieke mortaliteit precies verband kunnen houden met modulatie van ACE2-expressie. In feite induceren oestrogenen een toename van de expressie van de ACE2-receptor, wat suggereert dat dit enzym, in ieder geval bij vrouwen in de vruchtbare leeftijd, zelfs na infectie in staat is zijn beschermende functie uit te oefenen, met name in de richting van de longen. Bij mannen lijkt het erop dat androgene hormonen een pathogenetische rol spelen bij het moduleren van de expressie van cellulaire enzymen zoals serineprotease TMPSSR2, die betrokken zijn bij de fasen na de aanval van het virus op de receptor, d.w.z. bij de binnenkomst van het virus, waardoor de verspreiding van de infectie in longcellen.

Het ACE2-gen wordt gecodeerd door een regio van het X-chromosoom die aan inactivatie ontsnapt, wat de hypothese ondersteunt van een verhoogde expressie van dit eiwit bij vrouwen die het voordeel zouden hebben beschermd te zijn tegen de complicaties en sterfgevallen van COVID-19-infectie.

Het proces van inactivatie van het X-chromosoom omvat DNA-methylering en als resultaat is er een afname in de expressie van die genen die worden beïnvloed door methylering. Op deze manier zou een epigenetisch mechanisme de expressie van ACE2 op een geslachtsspecifieke manier kunnen moduleren door zijn niveaus en bijgevolg zijn beschermende rol te bepalen.

Ook in deze regulerende context van ACE2-expressie zou de rol van microRNA (miRNA) erg belangrijk kunnen zijn. In feite presenteert het onvertaalde 3'-gebied (UTR) van ACE2 een bindingssequentie voor miRNA miR-200c-3p die in hoge expressieniveaus is gevonden in cellulaire modellen die zijn geïnfecteerd met het H5N1-influenzavirus [Liu et al, 2017].

Bovendien werden hoge plasmaspiegels van miR-200c-3p gevonden bij patiënten met ernstige longontsteking, terwijl ACE2 was verminderd, wat wijst op een regulerende rol van dit miRNA bij de expressie van de ACE2-receptor [Liu et al, 2017].

Vitamine D vermindert het risico op virale infecties, vooral luchtweginfecties zoals beschreven in de literatuur [Martineau et al, 2016; Gruber-Bzura et al, 2018; Gombart et al, 2020; Grant et al, 2020]. Vitamine D verhoogt in feite de cellulaire immuniteit door circulerende cytokines te verminderen die worden geïnduceerd door het aangeboren immuunsysteem als reactie op virale infecties [Huang et al, 2020].

Vitamine D-deficiëntie of -deficiëntie draagt ​​bij aan acuut respiratoir syndroom waarbij de mortaliteit toeneemt met de leeftijd en chronische comorbiditeit [Vásárhelyi et al, 2011]. Deze vitamine is een prohormoon waarvan is aangetoond dat het acute lipopolysaccharide-geïnduceerde longschade bij muizen verzacht door de expressie te reguleren van componenten van het renine-angiotensinesysteem, waaronder ACE en ACE2, renine en angiotensine III [Xu J, 2017; Tsujino et al., 2019]. In deze twee maanden suggereerden verschillende onderzoeksgroepen sterk de noodzaak van een analyse van de correlaties tussen vitamine D-spiegels en COVID-19-infecties [Tian et al, 2020; Panarese et al, 2020; Marik et al, 2020]. Serumconcentraties van vitamine D (25 (OH) D) hebben de neiging af te nemen met de leeftijd, wat bepalend kan zijn bij COVID-19-infectie vanwege de sterftecijfers (CFR) die toenemen met de leeftijd.

Redenen zijn onder meer minder tijd doorgebracht in de zon en verminderde vitamine D-productie als gevolg van lagere niveaus van 7-dehydrocholesterol in de huid [Siotto et al, 2019]. Bovendien is erop gewezen dat een tekort aan 25 (OH)D vooral veel voorkomt bij oudere en zwaarlijvige mannen (postmenopauzale vrouwen hebben de neiging om de niveaus onder controle te houden door middel van vitamine D-supplementen), vooral tijdens de winter en de lente, wat het seksespecifieke verschil benadrukt waargenomen bij COVID-19-infectie [La Vignera et al, 2020].

Gezien het belang van deze vitamine ook bij fysiek herstel [Siotto et al, 2019], naast zijn rol in de route van het renine-angiotensinesysteem, lijkt het belangrijk om serumspiegels te beoordelen bij ex-COVID-19-patiënten met beroerte-uitkomsten in opname en aan het einde van het revalidatietraject.

Samenvattend hebben epidemiologische gegevens die de afgelopen maanden in verschillende landen over de hele wereld zijn verzameld, aangetoond hoe sekseverschillen en de aanwezigheid van comorbiditeiten het sterftecijfer als gevolg van COVID-19 beïnvloeden. Onze hypothese is dat biologische factoren een belangrijke rol zouden kunnen spelen bij het bepalen van de ernst van de ziekte, met name de ACE2-receptor zou het sleutelelement kunnen zijn in de ontwikkeling van de verschillen in geslachtsgerelateerde immuunrespons.

Studie doelstellingen

Hoofddoelen:

Het bestuderen van het moleculaire mechanisme van regulatie van ACE2 in relatie tot geslacht, bij patiënten met NeuroCovid19-uitkomsten en in het bijzonder met beroerte-uitkomsten in Covid19, gehospitaliseerd in 3 revalidatiecentra.

Ze zullen met name worden uitgevoerd:

• Epigenetische studie: evaluatie van methylatieniveaus van ACE2-promoter en miR-200c-3p-niveaus.
• Biochemische analyse: de evaluatie van serumspiegels van angiotensine II, ACE2 en vitamine D.
• Correlatie tussen revalidatieresultaat en biologische markers (epigenetisch en biochemisch) Dit project zal de moleculaire mechanismen bestuderen die ten grondslag liggen aan de regulatie van ACE2 gerelateerd aan sekseverschillen bij patiënten na een beroerte in NeuroCOVID-19 (beroerte) die in revalidatiefaciliteiten zijn opgenomen en de relatie tussen deze variabelen en het revalidatieresultaat.

Als de studie de aanwezigheid van moleculaire mechanismen zou aantonen die het herstel kunnen beïnvloeden, zouden we revalidatietrajecten kunnen identificeren die meer zijn toegesneden op de kenmerken van de patiënt.