ACE2 könsskillnader i stroke med covid-19 (ACEGENDER)

Ett nytt coronavirus identifierades i december 2019 i Wuhan, Kina som orsakande agens för "Severe Acute Respiratory Syndrome" (SARS-CoV-2), en viral lunginfektion indikerad med förkortningen COVID-19 (coronavirus disease 2019). I slutet av januari 2020 hade detta snabbt spridande virus redan infekterat mer än 100 000 människor i flera länder, vilket ledde till att Världshälsoorganisationen utropade en "global nödsituation" [Wu et al 2020]. De kliniska manifestationerna av covid-19 kan variera från vanlig förkylning till mer allvarliga lungsjukdomar som de som observerades i "Severe Acute Respiratory Syndrome" (SARS) 2002-2003 och "Middle East Respiratory Syndrome" (MERS) 2011 .

Sars-Cov2-viruset, liksom andra RNA-virus, visade också en form av neurovirulens med åtföljande involvering hos vissa patienter i det centrala nervsystemet (CNS) och det perifera nervsystemet (SNP) [Baig et al, 2020].

Neurologiska symtom hos patienter med COVID-19-infektion delas in i tre kategorier:

1. neurologiska uttryck för symtomen på den underliggande sjukdomen (huvudvärk, yrsel, medvetslöshet, ataxi, epileptiska manifestationer och stroke)
2. symtom av neuro-perifert ursprung (hypo-ageusi, hyposmi, neuralgi);
3. symtom på skelettmuskelskador, ofta förknippade med lever- och njurskador.

De första uppgifterna om COVID-19-infektion talar för neurologisk involvering i en varierande procentandel av fallen med särskilt uttryck hos mer allvarliga patienter [Mao et al, 2020]. Enligt vissa författare kan inblandning av nervsystemet delvis vara ansvarig för andningssvikt [Yan-Chao et al, 2020].

Det bör noteras att i fallet med SARS-CoV-infektion, i en musmodell för humant ACE2-uttryck, hade viruset kommit in i hjärnan huvudsakligen genom luktlökens väg [Netland et al, 2008]. Encefalisk invasion var likformigt dödlig med ytterligare bevis för att hjärninokulering med låga virala doser kunde vara dödlig även utan lunginblandning. Djurets död var rimligt relaterad till neuronal dysfunktion/död i kardiorespiratoriska benmärgscentra och den histopatologiska bilden kännetecknades av ett minimalt cellulärt infiltrat i hjärnan som stöder hypotesen om en transsynaptisk viral spridning. Frånvaron av ACE2 förhindrade allvarlig encefalopati i djurmodellen. De strukturer som selektivt påverkades av neuronal död var det dorsala vagala komplexet (kärnan i det solitära området, postremaktiskt område, dorsal motorkärna i vagus).

Å andra sidan störde transnasal invasion selektivt talamus-, hypotalamus-, amygdalakärnor. Vissa drabbade kärnor hade ingen förklaring i sambandet (t.ex. cochlea kärnor). Den åberopade mekanismen för neuronal förlust var den för en "flock" av cytokiner (IL-6).

CNS/SNP och muskelengagemang finns hos COVID-19-patienter och en noggrann tolkning av dem är önskvärd. Den rapporterade hyposmin antyder en nasal infektionsväg med direkt tillgång till CNS. Denna väg kan vara alternativ till andningsvägarna och tarmvägarna och teoretiskt kan den förekomma, som i vissa fall av SARS-COV, med huvudsakligen neurologiska symtom.

Nyligen har det rapporterats att symtom på nedsatt kortikospinalkanal har observerats hos 67 % av patienterna [Helms et al, 2020].

De epidemiologiska data som hittills samlats in tyder på en betydande skillnad mellan män och kvinnor i kliniska manifestationer och SARS-CoV-2-infektioner. Specifikt har en dödlighet bland män visat sig vara 73 % i Kina [Chen et al, 2020], 59 % i Sydkorea [det koreanska samhället för infektionssjukdomar, 2020] och 70 % i Italien enligt rapporter från Higher Institute of Hälsa (ISS). Dessutom är dödligheten mycket beroende av förekomsten av samsjukligheter. Faktum är att hos 45 000 kinesiska patienter som var positiva för covid-19 gick dödligheten från 0,9 % hos de patienter utan samsjuklighet till 10,5 %, 7,3 % och 6,3 % hos de med kardiovaskulär sjukdom, diabetes mellitus respektive hypertoni [Nödsituationen för ny coronavirus-lunginflammation Response Epidemiology Team, 2020].

I Italien har data från ISS dokumenterat en procentandel av dödsfallen runt 2,1 % hos patienter utan samsjuklighet, en andel som ökar till 21,3 %, 25,9 % och 50,7 % hos patienter med en, två respektive tre samsjukligheter.

Således har kön och förekomst av samsjukligheter identifierats som nyckelfaktorer i utvecklingen av covid-19.

Förutom redan existerande komorbiditeter, som, som redan rapporterats, nästan alltid förekommer hos patienter med svår och dödlig covid-19 med högre frekvens hos män, är de biologiska mekanismerna att betrakta som huvudansvariga för den observerade könsskillnaden.

En hypotes som försöker förklara alla dessa epidiemologiska data är baserad på regleringen av ACE2-receptoruttryck (Angiotensin Converting Enzyme 2).

ACE2 är ett enzym som bryter ned angiotensin II genom att generera angiotensin (1-7) som spelar en skyddande roll mot skador orsakade av infektion, inflammation och stress [Vickers et al, 2002; Zisman et al, 2003].

SARS-CoV-2-viruset penetrerar målcellerna i andningssystemet genom bindning av dess yt-S-protein (spikprotein) till ACE2-receptorn och minskar dess uttryck.

På så sätt sker också en minskning av angiotensinnivåerna (1-7) vilket resulterar i ökad hypertoni och lungsvikt [Gurwitz et al, 2020].

Därför är det viktigt att överväga uttrycket av ACE2 hos patienter med högt blodtryck, hjärtsjukdom eller diabetes när man utvärderar den olika dödligheten hos patienter med dessa komorbiditeter.

Dessutom kan könsspecifik dödlighet vara exakt relaterad till modulering av ACE2-uttryck. I själva verket inducerar östrogener en ökning av uttrycket av ACE2-receptorn, vilket tyder på att, åtminstone hos kvinnor i fertil ålder, även efter infektion, kan detta enzym utföra sin skyddande funktion, särskilt mot lungorna. Hos män verkar det som om androgena hormoner spelar en patogenetisk roll för att modulera uttrycket av cellulära enzymer såsom serinproteas TMPSSR2, involverade i faserna efter virusets attack på receptorn, dvs. i virusintrånget, vilket främjar spridningen av infektion i lungceller.

ACE2-genen kodas av en region av X-kromosomen som undkommer inaktivering, vilket stödjer hypotesen om ett ökat uttryck av detta protein hos kvinnor som skulle ha fördelen av att vara skyddade från komplikationer och dödsfall av COVID-19-infektion.

Processen för inaktivering av X-kromosomen inkluderar DNA-metylering och som ett resultat av detta sker en minskning av uttrycket av de gener som påverkas av metylering. På detta sätt kan en epigenetisk mekanism modulera uttrycket av ACE2 på ett könsspecifikt sätt och bestämma dess nivåer och följaktligen dess skyddande roll.

Även i detta regulatoriska sammanhang av ACE2-uttryck kan rollen för mikroRNA (miRNA) vara mycket viktig. Faktum är att den otranslaterade 3'-regionen (UTR) av ACE2 presenterar en bindningssekvens för miRNA miR-200c-3p som har hittats vid höga uttrycksnivåer i cellulära modeller infekterade med H5N1-influensavirus [Liu et al, 2017].

Dessutom hittades höga plasmanivåer av miR-200c-3p hos patienter med svår lunginflammation medan ACE2 reducerades, vilket tyder på en reglerande roll för detta miRNA i ACE2-receptoruttryck [Liu et al, 2017].

Vitamin D minskar risken för virusinfektioner, särskilt luftvägsinfektioner som beskrivs i litteraturen [Martineau et al, 2016; Gruber-Bzura et al, 2018; Gombart et al, 2020; Grant et al, 2020]. Faktum är att vitamin D ökar cellulär immunitet genom att minska cirkulerande cytokiner inducerade av det medfödda immunsystemet som svar på virusinfektioner [Huang et al, 2020].

Brist eller brist på D-vitamin bidrar till akut respiratoriskt syndrom där dödligheten ökar med åldern och kroniska komorbiditeter [Vásárhelyi et al, 2011]. Detta vitamin är ett prohormon som har visat sig dämpa akut lipopolysackarid-inducerad lungskada hos möss genom att reglera uttrycket av komponenter i renin-angiotensinsystemet inklusive ACE och ACE2, renin och angiotensin III [Xu J, 2017; Tsujino et al, 2019]. Under dessa två månader föreslog olika forskargrupper starkt behovet av en analys av sambanden mellan vitamin D-nivåer och covid-19-infektioner [Tian et al, 2020; Panarese et al, 2020; Marik et al, 2020]. Serumkoncentrationer av vitamin D (25 (OH)D) tenderar att minska med åldern, vilket kan vara avgörande för COVID-19-infektion på grund av dödlighetsfrekvensen (CFR) som ökar med åldern.

Orsakerna inkluderar mindre tid i solen och minskad vitamin D-produktion som ett resultat av lägre nivåer av 7-dehydrokolesterol i huden [Siotto et al, 2019]. Dessutom har det påpekats att brist på 25 (OH)D är särskilt vanligt bland äldre och överviktiga män (postmenopausala kvinnor tenderar att kontrollera nivåerna genom vitamin D-tillskott) särskilt under vintern och våren, vilket framhäver den könsspecifika skillnaden observerats vid COVID-19-infektion [La Vignera et al, 2020].

Med tanke på vikten av detta vitamin även för fysisk återhämtning [Siotto et al, 2019], utöver dess roll i renin-angiotensinsystemets väg, verkar det viktigt att bedöma serumnivåer hos ex-COVID-19-patienter med strokeutfall i intagning och i slutet av rehabiliteringsprocessen.

Sammanfattningsvis har epidemiologiska data som samlats in under de senaste månaderna i olika länder runt om i världen visat hur könsskillnader och förekomsten av komorbiditeter påverkar dödligheten på grund av covid-19. Vår hypotes är att biologiska faktorer kan spela en viktig roll för att bestämma svårighetsgraden av sjukdomen, i synnerhet kan ACE2-receptorn vara nyckelelementet i utvecklingen av skillnaderna i könsrelaterat immunsvar.

Studiemål

Huvud objekt:

Att studera den molekylära mekanismen för reglering av ACE2 i relation till kön, hos patienter med NeuroCovid19-utfall och i synnerhet med strokeutfall i Covid19, inlagda på 3 rehabiliteringsinrättningar.

I synnerhet kommer de att utföras:

• Epigenetisk studie: utvärdering av metyleringsnivåer av ACE2-promotor och miR-200c-3p-nivåer.
• Biokemisk analys: utvärdering av serumnivåer av angiotensin II, ACE2 och vitamin D.
• Korrelation mellan rehabiliterande resultat och biologiska markörer (epigenetiska och biokemiska) Detta projekt kommer att studera de molekylära mekanismerna bakom regleringen av ACE2 relaterade till könsskillnader hos patienter efter stroke i NeuroCOVID-19 (stroke) inlagda på sjukhus i rehabiliteringsanläggningar och sambandet mellan dessa variabler och rehabiliteringsresultatet.

Om studien visade närvaron av molekylära mekanismer som kan påverka tillfrisknandet, skulle vi kunna identifiera rehabiliteringsvägar mer anpassade till patientens egenskaper.