Гендерные различия ACE2 при инсульте при COVID-19 (ACEGENDER)

Новый коронавирус был идентифицирован в декабре 2019 года в Ухане, Китай, как возбудитель «тяжелого острого респираторного синдрома» (SARS-CoV-2), вирусной инфекции легких, обозначенной аббревиатурой COVID-19 (коронавирусная болезнь 2019). К концу января 2020 года этот быстро распространяющийся вирус уже заразил более 100 000 человек в нескольких странах, в результате чего Всемирная организация здравоохранения объявила «глобальную чрезвычайную ситуацию» [Wu et al 2020]. Клинические проявления COVID-19 могут варьироваться от обычной простуды до более серьезных заболеваний легких, таких как те, которые наблюдались при «тяжелом остром респираторном синдроме» (ТОРС) 2002–2003 годов и «ближневосточном респираторном синдроме» (БВРС) 2011 года. .

Вирус Sars-Cov2, как и другие РНК-вирусы, также проявлял форму нейровирулентности с последующим поражением у некоторых пациентов центральной нервной системы (ЦНС) и периферической нервной системы (SNP) [Baig et al, 2020].

Неврологические симптомы у пациентов с инфекцией COVID-19 делятся на три категории:

1. неврологические проявления симптомов основного заболевания (головная боль, головокружение, нарушение сознания, атаксия, эпилептические проявления и инсульт)
2. симптомы нейро-периферического генеза (гипоагевзия, гипосмия, невралгия);
3. симптомы поражения скелетных мышц, часто связанные с поражением печени и почек.

Первые данные об инфекции COVID-19 говорят в пользу неврологического поражения в различном проценте случаев с особым выражением у более тяжелых пациентов [Mao et al, 2020]. По мнению некоторых авторов, вовлечение нервной системы может быть частично ответственно за нарушение дыхания [Yan-Chao et al, 2020].

Следует отметить, что в случае инфекции SARS-CoV в мышиной модели экспрессии человеческого ACE2 вирус проникал в мозг в основном через обонятельные луковицы [Netland et al, 2008]. Энцефалическая инвазия всегда была летальной, с дополнительными доказательствами того, что инокуляция мозга низкими дозами вируса может быть летальной даже без поражения легких. Смерть животного обоснованно была связана с дисфункцией/гибелью нейронов в кардиореспираторных центрах костного мозга, а гистопатологическая картина характеризовалась минимальным клеточным инфильтратом в головном мозге, что подтверждает гипотезу о транссинаптической диссеминации вируса. Отсутствие ACE2 предотвращало тяжелую энцефалопатию в модели животных. Структурами, избирательно пораженными гибелью нейронов, были дорсальный вагусный комплекс (ядро солитарного тракта, постремактическая зона, дорсальное двигательное ядро ​​блуждающего нерва).

С другой стороны, трансназальная инвазия избирательно влияла на ядра таламуса, гипоталамуса и миндалины. Некоторые пораженные ядра не имели объяснения в связи (например, ядра улитки). Вызванный механизм потери нейронов представлял собой «стаю» цитокинов (ИЛ-6).

ЦНС/SNP и вовлечение мышц присутствует у пациентов с COVID-19, и желательна их тщательная интерпретация. Сообщаемая гипосмия предполагает назальный путь инфекции с прямым доступом к ЦНС. Этот путь может быть альтернативой респираторному и кишечному путям и теоретически может протекать, как и в некоторых случаях SARS-COV, с преимущественно неврологической симптоматикой.

Недавно сообщалось, что симптомы поражения кортикоспинального тракта наблюдаются у 67% пациентов [Helms et al, 2020].

Собранные к настоящему времени эпидемиологические данные указывают на существенную разницу между мужчинами и женщинами в клинических проявлениях и инфекциях SARS-CoV-2. В частности, уровень смертности среди мужчин, по данным Высшего института Здоровье (ИСС). Кроме того, уровень смертности очень зависит от наличия сопутствующих заболеваний. Фактически, у 45 000 китайских пациентов с положительным результатом на COVID-19 уровень смертности увеличился с 0,9% у пациентов без сопутствующих заболеваний до 10,5%, 7,3% и 6,3% у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями, сахарным диабетом и гипертонией соответственно [Новая чрезвычайная ситуация с коронавирусной пневмонией]. Эпидемиологическая группа реагирования, 2020 г.].

В Италии данные, предоставленные ISS, задокументировали процент смертей около 2,1% у пациентов без сопутствующих заболеваний, процент которых увеличивается до 21,3%, 25,9% и 50,7% у пациентов с одним, двумя и тремя сопутствующими заболеваниями соответственно.

Таким образом, пол и наличие сопутствующих заболеваний были определены как ключевые факторы эволюции COVID-19.

В дополнение к ранее существовавшим сопутствующим заболеваниям, которые, как уже сообщалось, почти всегда присутствуют у пациентов с тяжелым и летальным течением COVID-19 с большей частотой у мужчин, биологические механизмы следует считать основной причиной наблюдаемых гендерных различий.

Гипотеза, которая пытается объяснить все эти эпидиемологические данные, основана на регуляции экспрессии рецептора ACE2 (ангиотензинпревращающий фермент 2).

ACE2 представляет собой фермент, расщепляющий ангиотензин II путем образования ангиотензина (1-7), который играет защитную роль против повреждений, вызванных инфекцией, воспалением и стрессом [Vickers et al, 2002; Зисман и др., 2003].

Вирус SARS-CoV-2 проникает в клетки-мишени дыхательной системы за счет связывания своего поверхностного белка S (шипообразный белок) с рецептором ACE2, снижая его экспрессию.

Таким образом, также происходит снижение уровня ангиотензина (1-7), что приводит к повышению артериального давления и легочной недостаточности [Gurwitz et al, 2020].

Поэтому важно учитывать экспрессию ACE2 у пациентов с артериальной гипертензией, заболеваниями сердца или диабетом при оценке различной смертности у пациентов с этими сопутствующими заболеваниями.

Кроме того, смертность в зависимости от пола может быть точно связана с модуляцией экспрессии ACE2. Фактически, эстрогены вызывают увеличение экспрессии рецептора ACE2, предполагая, что, по крайней мере, у женщин детородного возраста, даже после инфекции, этот фермент способен выполнять свою защитную функцию, особенно в отношении легких. У мужчин, по-видимому, андрогенные гормоны играют патогенетическую роль в модулировании экспрессии клеточных ферментов, таких как сериновая протеаза TMPSSR2, участвующих в фазах, следующих за атакой вируса на рецептор, т. инфекции в клетках легких.

Ген ACE2 кодируется участком Х-хромосомы, который избегает инактивации, что подтверждает гипотезу о повышенной экспрессии этого белка у женщин, которые имели бы преимущество в том, что они были бы защищены от осложнений и смертельных исходов от инфекции COVID-19.

Процесс инактивации Х-хромосомы включает метилирование ДНК, в результате чего происходит снижение экспрессии тех генов, на которые влияет метилирование. Таким образом, эпигенетический механизм может модулировать экспрессию ACE2 в зависимости от пола, определяя его уровни и, следовательно, его защитную роль.

Также в этом регуляторном контексте экспрессии ACE2 роль микроРНК (миРНК) может быть очень важной. Фактически, нетранслируемая 3'-область (UTR) ACE2 представляет собой связывающую последовательность для miRNA miR-200c-3p, которая была обнаружена при высоких уровнях экспрессии в клеточных моделях, инфицированных вирусом гриппа H5N1 [Liu et al, 2017].

Кроме того, высокие уровни miR-200c-3p в плазме были обнаружены у пациентов с тяжелой пневмонией, в то время как ACE2 был снижен, что указывает на регуляторную роль этой miRNA в экспрессии рецептора ACE2 [Liu et al, 2017].

Витамин D снижает риск вирусных инфекций, особенно респираторных инфекций, как описано в литературе [Martineau et al, 2016; Грубер-Бзура и др., 2018; Гомбарт и др., 2020 г.; Грант и др., 2020]. Фактически, витамин D повышает клеточный иммунитет за счет снижения циркулирующих цитокинов, индуцированных врожденной иммунной системой в ответ на вирусные инфекции [Huang et al, 2020].

Дефицит или недостаточность витамина D способствует развитию острого респираторного синдрома, при котором смертность увеличивается с возрастом и хроническими сопутствующими заболеваниями [Vásárhelyi et al, 2011]. Этот витамин является прогормоном, который, как было показано, ослабляет острое липополисахарид-индуцированное повреждение легких у мышей, регулируя экспрессию компонентов ренин-ангиотензиновой системы, включая ACE и ACE2, ренин и ангиотензин III [Xu J, 2017; Цудзино и др., 2019]. В течение этих двух месяцев различные исследовательские группы решительно высказались за необходимость анализа корреляций между уровнями витамина D и инфекциями COVID-19 [Tian et al, 2020; Панарезе и др., 2020 г.; Марик и др., 2020]. Концентрация витамина D (25(OH)D) в сыворотке крови имеет тенденцию к снижению с возрастом, что может быть определяющим фактором при инфекции COVID-19 из-за увеличения показателей летальности (CFR) с возрастом.

Причины включают меньше времени, проводимого на солнце, и снижение выработки витамина D в результате более низкого уровня 7-дегидрохолестерола в коже [Siotto et al, 2019]. Кроме того, было отмечено, что дефицит 25(OH)D особенно распространен среди пожилых мужчин и мужчин с ожирением (женщины в постменопаузе, как правило, контролируют уровень с помощью добавок витамина D), особенно зимой и весной, что подчеркивает половые различия. наблюдается при инфекции COVID-19 [La Vignera et al, 2020].

Учитывая важность этого витамина также для физического восстановления [Siotto et al, 2019], в дополнение к его роли в пути ренин-ангиотензиновой системы, представляется важным оценить уровни в сыворотке у пациентов с перенесенным COVID-19 с исходами инсульта в при поступлении и по окончании реабилитационного процесса.

Таким образом, эпидемиологические данные, собранные за последние месяцы в разных странах мира, показали, как гендерные различия и наличие сопутствующих заболеваний влияют на уровень смертности от COVID-19. Наша гипотеза состоит в том, что биологические факторы могут играть важную роль в определении тяжести заболевания, в частности рецептор ACE2 может быть ключевым элементом в развитии различий в иммунном ответе, связанном с полом.

Цели исследования

Основные цели:

Изучить молекулярный механизм регуляции ACE2 в зависимости от пола у пациентов с исходами NeuroCovid19 и в частности с исходами инсульта при Covid19, госпитализированных в 3 реабилитационных учреждения.

В частности, они будут выполнены:

• Эпигенетическое исследование: оценка уровней метилирования промотора ACE2 и уровней miR-200c-3p.
• Биохимический анализ: оценка сывороточных уровней ангиотензина II, ACE2 и витамина D.
• Корреляция между реабилитационным исходом и биологическими маркерами (эпигенетическими и биохимическими). ​​В рамках этого проекта будут изучаться молекулярные механизмы, лежащие в основе регуляции АПФ2, связанные с гендерными различиями у пациентов после инсульта с NeuroCOVID-19 (инсульт), госпитализированных в реабилитационные учреждения, и связь между этими переменными и результат реабилитации.

Если бы исследование показало наличие молекулярных механизмов, способных влиять на выздоровление, мы могли бы определить пути реабилитации, более адаптированные к особенностям пациента.