В тяжелых случаях COVID-19 нейтрофилы работают круглосуточно

Прочитано: 28 раз(а)


Течение коронавирусной инфекции SARS-CoV-2 зависит не только от того, насколько агрессивен вирус, но и от иммунного ответа инфицированного человека. Используя анализ отдельных клеток, группа исследователей под руководством Саманты Практикньо из Берлинского института здравоохранения в Шарите (BIH), Маркуса Ландталера из Центра Макса Дельбрюка и Якоба Тримперта из Свободного университета Берлина выявила две различные закономерности, типичные для умеренной степени тяжести. и тяжелое течение заболевания соответственно. Ученым удалось проследить, что происходит в молекулярной биологии с течением времени, от начала инфекции до повреждения органов.

Ключевыми игроками на клеточном уровне являются нейтрофилы (иммунные клетки) и эндотелиальные клетки (клетки, выстилающие кровеносные сосуды), как пишет группа в Cell Reports.

Любой, кто хочет положительно повлиять на прогрессирование SARS-CoV-2, нуждается в информации о ранней фазе инфекции. Исследования на пациентах, которые уже заразились COVID-19, проводятся слишком поздно в процессе заболевания. С другой стороны, модели на животных можно использовать для изучения того, что происходит с момента заражения.

«Используя анализ РНК отдельных клеток, мы можем собирать данные об экспрессии генов во многих отдельных клетках и наблюдать молекулярно-биологические процессы по мере прогрессирования инфекции», — объясняет доктор Саманта Практикньо, исследователь Берлинского института здравоохранения в Шарите и один из соавторы недавно опубликованного исследования с участием ученых из БиГ, Центра Макса Дельбрюка, Charité — Universitätsmedizin Berlin и Свободного университета Берлина.

«Наше исследование показывает, насколько мощным может быть сочетание одноклеточных технологий и современного биоинформатического анализа, когда дело доходит до исследования сложных заболеваний и их осложнений, таких как тяжелое воспаление легких, вызванное COVID-19», говорит профессор Маркус Ландталер, который возглавляет лабораторию в Центре Макса Дельбрюка и также является одним из последних авторов исследования.

Одноклеточное секвенирование образцов легких

Ученые систематически сравнивали данные, полученные в ходе исследований на людях с COVID-19, включая бронхоальвеолярный лаваж и мазки из носа, а также посмертные исследования легочной ткани, с данными, полученными на животной модели, прежде чем оценить их актуальность для человека. Хомяки оказались подходящей животной моделью для COVID-19, поскольку они могут легко заразиться теми же вариантами SARS-CoV-2, что и люди, и демонстрируют аналогичную картину заболевания.

Используя секвенирование одноклеточной РНК, исследователи исследовали биопсии легких здоровых и инфицированных животных в разные моменты времени после заражения. Они сравнили динамические клеточные и молекулярные процессы у двух разных видов хомяков: золотого или сирийского хомячка, у которого наблюдается умеренное течение COVID-19, и карликового хомячка Роборовского, у которого обычно наблюдается тяжелое прогрессирование заболевания.

Секвенирование одноклеточной РНК можно использовать, чтобы выяснить, какие участки генетической информации были активированы в клетках во время отбора проб. «Техника секвенирования одноклеточной РНК позволяет нам получить представление о том, что происходит в различных клетках образцов тканей», — говорит Практикнджо.

Исследования последних лет показали, что агрессивный характер вируса — не единственный фактор, ответственный за тяжелое течение инфекции COVID-19. Воспалительная реакция организма-хозяина также играет роль. Воспаление — это жизненно важный защитный механизм, защищающий организм от патогенов, и это совершенно нормально. Но когда воспаление становится чрезмерным и высвобождает большое количество провоспалительных сигнальных молекул, это может привести к повреждению различных органов.

Тяжелое течение заболевания выявляется на ранней стадии.

От чего зависит, примет ли заболевание тяжелое течение у пациента, ранее было неясно, как и вопрос о том, когда именно установится это течение. Исследователи из Берлина стремились найти ответы на эти вопросы с помощью углубленного анализа секвенирования РНК отдельных клеток. Это включало использование новых методов машинного обучения для характеристики активности клеток с момента заражения, что позволило ученым идентифицировать две различные модели активации генов на животной модели .

Как в умеренных, так и в тяжелых случаях COVID-19 нейтрофильные гранулоциты (или нейтрофилы), которые относятся к первой линии защиты врожденного иммунного ответа, активируются вскоре после заражения. В умеренных случаях нейтрофилы активируются на короткий период времени, но затем начинают действовать другие иммунные клетки, такие как естественные клетки-киллеры (иммунный ответ 1-го типа). Однако в тяжелых случаях нейтрофилы остаются постоянно активированными (иммунный ответ 3-го типа), что приводит к «шторму» провоспалительных сигналов и массивным воспалительным реакциям в легких.

Отличительным признаком тяжелого прогрессирования COVID-19 является повреждение эндотелия (оболочки кровеносных сосудов) во многих органах. У обоих видов хомяков исследователи обнаружили сильную активацию сосудистого эндотелия легких, которая побуждала нейтрофилы вырабатывать провоспалительные сигналы. У хомячка Роборовского это привело к серьезному повреждению эндотелия, но у золотистого хомячка эндотелиальные клетки вернулись в основное состояние, не причинив значительного повреждения.

«Наша методология позволила нам впервые задокументировать решающую роль, которую эндотелиальные клетки играют в развитии тяжелого течения заболевания», — говорит доктор Стефан Пейдли, один из первых авторов исследования.

«Наши исследования подтверждают и расширяют данные о роли чрезмерных иммунных и воспалительных реакций при COVID-19», — добавляет Практикнджо. «Мы продолжим наши исследования в этом направлении и надеемся определить цели для инновационных методов лечения, которые можно будет использовать, чтобы направить инфекционный процесс по правильному пути на раннем этапе».

Изучается иммунный ответ мужчины, получившего 217 прививок от COVID



Новости партнеров