Ist Covid 19 eine Gefäßkrankheit? Neuer Forschungsansatz

Das neuartige Spike-Protein des Coronavirus spielt eine zusätzliche Schlüsselrolle bei Krankheiten

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Salk-Forscher und Mitarbeiter zeigen, wie das Protein Zellen schädigt, was COVID-19 als primär vaskuläre Erkrankung bestätigt

LA JOLLA – Wissenschaftler wissen seit einiger Zeit, dass die charakteristischen „Spike“ -Proteine ​​von SARS-CoV-2 dem Virus helfen, seinen Wirt zu infizieren, indem sie sich an gesunde Zellen binden. Eine wichtige neue Studie zeigt nun, dass die Virus-Spike-Proteine ​​(die sich sehr unterschiedlich verhalten als diejenigen, die sicher von Impfstoffen kodiert werden) auch eine Schlüsselrolle bei der Krankheit selbst spielen.

Das am 30. April 2021 in Circulation Research veröffentlichte Papier zeigt auch schlüssig, dass COVID-19 eine Gefäßerkrankung ist, und zeigt genau, wie das SARS-CoV-2-Virus das Gefäßsystem auf zellulärer Ebene schädigt und angreift. Die Ergebnisse helfen bei der Erklärung der Vielzahl von scheinbar nicht zusammenhängenden Komplikationen von COVID-19 und könnten die Tür für neue Forschungen zu effektiveren Therapien öffnen.

Repräsentative Bilder von vaskulären endothelialen Kontrollzellen (links) und mit dem SARS-CoV-2-Spike-Protein (rechts) behandelten Zellen zeigen, dass das Spike-Protein eine erhöhte mitochondriale Fragmentierung in Gefäßzellen verursacht.
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Bildnachweis: Salk Institute

“Viele Leute halten es für eine Atemwegserkrankung, aber es ist wirklich eine Gefäßerkrankung”, sagt der stellvertretende Forschungsprofessor Uri Manor , der Co-Senior-Autor der Studie. „Das könnte erklären, warum manche Menschen Schlaganfälle haben und warum manche Menschen Probleme in anderen Körperteilen haben. Die Gemeinsamkeit zwischen ihnen ist, dass sie alle eine vaskuläre Grundlage haben. “

Salk-Forscher arbeiteten an dem Papier mit Wissenschaftlern der University of California in San Diego zusammen, darunter unter anderem der Co-Erstautor Jiao Zhang und der Co-Senior-Autor John Shyy.

Obwohl die Ergebnisse selbst nicht ganz überraschend sind, bietet das Papier eine klare Bestätigung und eine detaillierte Erklärung des Mechanismus, durch den das Protein zum ersten Mal Gefäßzellen schädigt. Es besteht ein wachsender Konsens darüber, dass SARS-CoV-2 das Gefäßsystem beeinflusst, aber genau, wie es dies tat, wurde nicht verstanden. In ähnlicher Weise haben Wissenschaftler, die andere Coronaviren untersuchen, lange vermutet, dass das Spike-Protein zur Schädigung von Gefäßendothelzellen beigetragen hat, aber dies ist das erste Mal, dass der Prozess dokumentiert wurde.

In der neuen Studie erstellten die Forscher ein „Pseudovirus“, das von der klassischen SARS-CoV-2-Krone aus Spike-Proteinen umgeben war, jedoch kein tatsächliches Virus enthielt. Die Exposition gegenüber diesem Pseudovirus führte zu einer Schädigung der Lunge und der Arterien eines Tiermodells – ein Beweis dafür, dass das Spike-Protein allein ausreichte, um eine Krankheit zu verursachen. Gewebeproben zeigten eine Entzündung in Endothelzellen, die die Wände der Lungenarterie auskleiden.

Das Team wiederholte diesen Prozess dann im Labor und setzte gesunde Endothelzellen (die die Arterien auskleiden) dem Spike-Protein aus. Sie zeigten, dass das Spike-Protein die Zellen durch Bindung von ACE2 beschädigte. Diese Bindung störte die molekulare Signalübertragung von ACE2 an Mitochondrien (Organellen, die Energie für Zellen erzeugen), wodurch die Mitochondrien beschädigt und fragmentiert wurden.

Frühere Studien haben einen ähnlichen Effekt gezeigt, wenn Zellen dem SARS-CoV-2-Virus ausgesetzt waren. Dies ist jedoch die erste Studie, die zeigt, dass der Schaden auftritt, wenn Zellen allein dem Spike-Protein ausgesetzt sind.

“Wenn Sie die Replikationsfähigkeiten des Virus entfernen, hat es immer noch eine große schädliche Wirkung auf die Gefäßzellen, einfach aufgrund seiner Fähigkeit, an diesen ACE2-Rezeptor, den S-Protein-Rezeptor, zu binden, der jetzt dank COVID berühmt ist”, erklärt Manor . “Weitere Studien mit mutierten Spike-Proteinen werden auch neue Erkenntnisse über die Infektiosität und den Schweregrad von mutierten SARS-CoV-2-Viren liefern.”

Die Forscher hoffen, den Mechanismus, durch den das zerstörte ACE2-Protein die Mitochondrien schädigt und ihre Form ändert, genauer untersuchen zu können.

Weitere Autoren der Studie sind Yuyang Lei und Zu-Yi Yuan von der Jiaotong-Universität in Xi’an, China; Cara R. Schiavon, Leonardo Andrade und Gerald S. Shadel von Salk; Ming He, Hui Shen, Yichi Zhang, Yoshitake Cho, Mark Hepokoski, Jason X.-J. Yuan, Atul Malhotra, Jin Zhang von der Universität von Kalifornien in San Diego; Lili Chen, Qian Yin, Ting Lei, Hongliang Wang und Shengpeng Wang vom Xi’an Jiatong University Health Science Center in Xi’an, China.

Die Forschung wurde von den National Institutes of Health, der National Natural Science Foundation of China, dem Shaanxi Natural Science Fund, dem National Key Research and Development Program und dem ersten angegliederten Krankenhaus der Xi’an Jiaotong University unterstützt. und Xi’an Jiaotong Universität.