Ученые выяснили, как вирус COVID-19 вызывает полиорганную недостаточность у мышей

Scientists discover how COVID-19 virus causes multiple organ failure in mice0

МПМ понимание/УКЛА широкий стволовых клеток научно-исследовательский центр

Клетки сердечной мышцы у неинфицированной мыши (слева) и мыши, инфицированной SARS-CoV-2 (справа), с митохондриями, видимыми розовым цветом. Дезорганизация клеток и митохондрий на изображении справа связана с нерегулярным сердцебиением и смертью.

Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе первыми создали версию COVID-19 у мышей, которая показывает, как болезнь повреждает другие органы, кроме легких. Используя свою модель, ученые обнаружили, что вирус SARS-CoV-2 может блокировать выработку энергии в клетках сердца, почек, селезенки и других органов.

“Эта модель мыши-действительно мощный инструмент для изучения SARS-CoV-2 в живой системе»,-сказал доктор Арджун Деб, соавтор статьи об этом исследовании и член Центра регенеративной медицины и исследований стволовых клеток Eli и Edythe Broad в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе. «Понимание того, как этот вирус может захватить наши клетки, может в конечном итоге привести к новым способам предотвращения или лечения органной недостаточности, которая может сопровождать COVID-19 у людей.”

Деб сказала, что та же модель может также помочь исследователям узнать больше о других подобных вирусах, которые могут появиться в будущем, и это может быть полезно для тестирования возможных методов лечения.

Статья, опубликованная в журнале JCI Insight, была написана совместно с Вайтилингараджей Арумугасвами, адъюнкт-профессором молекулярной и медицинской фармакологии в Медицинской школе Дэвида Геффена в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и членом широкого исследовательского центра стволовых клеток.

Исследователи часто изучают мышей, чтобы понять основы человеческих болезней, но переводить состояние здоровья человека на модели животных может быть непросто. Например, SARS-CoV-2 полагается на белок ACE2 для заражения людей. Но вирус не распознает мышиную версию ACE2, поэтому здоровые мыши, подвергшиеся воздействию вируса SARS-CoV-2, не болеют.

В предыдущих экспериментах других исследовательских групп по всему миру мыши были генетически сконструированы, чтобы иметь человеческую версию ACE2 в своих легких, а затем были заражены — через нос — вирусом SARS-CoV-2. Хотя это позволяет вирусу заражать мышей и вызывать пневмонию, животные в этих экспериментах не получают такого широкого спектра других симптомов, как люди.

“Среди пациентов с COVID-19 те, у кого задействованы другие органы, кроме легких, наиболее подвержены риску плохого исхода”, — сказала Деб, которая также является кардиологом и профессором молекулярной клеточной биологии и биологии развития. — Поэтому мы решили, что очень важно понять, как вирус влияет на другие органы.”

Исследования на людях показали, что SARS-CoV-2 может циркулировать по кровотоку и достигать нескольких органов. Таким образом, в эксперименте UCLA исследователи впервые сконструировали мышей, чтобы иметь человеческую версию ACE2 в сердце и других жизненно важных органах. Затем они заразили половину животных, впрыснув им в кровь SARS-CoV-2. В течение следующих дней исследователи отслеживали общее состояние здоровья животных и анализировали, как изменяется уровень определенных генов и белков в их организме.

В течение семи дней все мыши с COVID-19 перестали есть и были полностью неактивны, а также потеряли в среднем около 20% своей массы тела. Животные, которые были сконструированы для переноса человеческого белка ACE2, но не были заражены вирусом, с другой стороны, не теряли значительного количества веса.

Кроме того, у инфицированных COVID-19 животных наблюдались измененные уровни иммунных клеток, отек сердечной ткани и истощение селезенки — все симптомы, которые наблюдались у людей, находящихся в критическом состоянии с COVID-19.  

Команда деб также изучила, какие гены были включены и выключены у мышей, инфицированных SARS-CoV-2, и они обнаружили другие признаки заболевания. Общие молекулярные процессы, которые помогают клеткам генерировать энергию — через механизмы, известные как цикл трикарбоновой кислоты, или цикл TCA, и цепь переноса электронов — были отключены в сердце, почках, селезенке и легких.

— Если вирус уничтожит пути выработки энергии во многих органах тела, это действительно вызовет хаос, — сказала Деб.  

Наконец, исследование также показало, что некоторые изменения были длительными во всех органах у мышей с COVID-19. В дополнение к временному изменению того, какие гены были включены и выключены в некоторых клетках, вирус произвел эпигенетические изменения-химические изменения в структуре ДНК, которые вызывают более длительные эффекты. Деб сказала, что это может объяснить, почему у некоторых людей с COVID-19 симптомы сохраняются в течение нескольких недель или месяцев после того, как их организм избавляется от вируса.

Хотя полученные результаты не имеют непосредственного значения для лечения COVID-19, Деб сказала, что мышиная модель будет полезна для текущих исследований того, как вирус заражает жизненно важные органы, кроме легких, и для испытаний новых лекарств для лечения этой болезни.

Исследование было поддержано Национальными институтами здравоохранения, Калифорнийским Институтом регенеративной медицины и двумя медицинскими школами UCLA David Geffen School of Medicine-Broad Stem Cell Research Center COVID-19 research awards.

 

СМ. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Коронавирус-2