Экспрессия клеточных белков — медиаторов коронавируса зависит от возраста и курения

Ученые провели метаанализ множества транскриптомных исследований и установили, что паттерны экспрессии белков, опосредующих проникновение SARS-CoV-2 в клетку, ассоциированы с полом, возрастом и курением. Также выявлены молекулярные пути, потенциально влияющие на характер течения COVID-19.

Credit:
Juan Gaertner | Shutterstock.com

Считается, что проникновение SARS-CoV-2 в клетку опосредовано следующими белками хозяина: ангиотензинпревращающим ферментом 2 (ACE2), трансмембранной сериновой протеазой 2 (TMPRSS2) и катепсином L (CTSL). В новой работе исследователи из Института Эли и Эдит Бродов с коллабораторами изучили особенности экспрессии соответствующих генов в клетках различных тканей человеческого организма.

Был проведен анализ результатов 107 исследований, в том числе неопубликованных, посвященных РНК-секвенированию единичных клеток и единичных ядер. В носовом, дыхательном, альвеолярном и кишечном эпителии, а также в других органах, ассоциированных с патологией или передачей COVID-19, были выявлены клетки с одновременной экспрессией ACE2 и TMPRSS2 или ACE2 и CTSL. Особенно часто активная экспрессия ACE2+TMPRSS2 наблюдалась в бокаловидных и реснитчатых клетках носового эпителия и секреторных альвеолярных клеток 2 типа (АТ2). Это согласуется с данными о возможности передачи вируса воздушно-капельным путем. Довольно велик процент таких клеток и среди энтероцитов толстой кишки.

Экспрессия ACE2+TMPRSS2 обнаружена также в протоковых клетках поджелудочной железы, олигодендроцитах головного мозга, фибробластах сердца и в почечной ткани, то есть эти органы могут быть прямыми мишенями SARS-CoV-2.

Затем ученые проанализировали 22 набора данных, охватывающих 1 176 683 клеток от 164 человек. Для моделирования связи между экспрессией трех генов и возрастом, полом и курением, а также их возможными парными взаимодействиями использовалась регрессия Пуассона.

Экспрессия ACE2 и TMPRSS2 в эпителиальных клетках дыхательных путей и AT2 увеличивается с возрастом и выше у мужчин. Повышенная экспрессия только ACE2 в эпителиальных клетках дыхательных путей связана с курением и наблюдается не только у активных, но и у бывших курильщиков. Это соответствует результатам недавнего исследования.

Ученые установили и возрастные ассоциации. Так, особенно низкая экспрессия ACE2+TMPRSS2 наблюдалась в образцах от очень маленьких детей (от 0 до 3 лет), что согласуется с данными о преобладающей легкой форме COVID-19 у этой возрастной группы.

Для плаценты во время беременности характерна низкая экспрессия TMPRSS2 и малое количество клеток, экспрессирующих ACE2+TMPRSS2. При этом CTSL экспрессируется в 56% клеток плаценты. Эти наблюдений важны для понимания относительной устойчивости детей к COVID-19, а также для оценки рисков во время беременности.

Ученые также обнаружили, что в клетках человеческих легких, экспрессирующих ACE2+TMPRSS2, повышена экспрессия ряда генов (IDO1, IRAK3, NOS2, TNFSF10, OAS1, MX1 и других), ответственных за антивирусный ответ, а также генов, потенциально связанных с патологическими проявлениями COVID-19 (например, MUC1, ассоциированного с выработкой секрета в дыхательных путях). Кроме того, в клетках АТ2 отмечалась повышенная экспрессия IL6, а именно этот цитокин вовлечен в неконтролируемый иммунный ответ в легких, развивающийся при заболевании. Ранее сообщалось о случае успешного применения ингибитора IL6 тоцилизумаба для терапии COVID-19.

Таким образом, результаты метаанализа хорошо соотносятся с клиническими данными о COVID-19. Авторы предполагают, что паттерны экспрессии медиаторов SARS-CoV-2 влияют на эпидемиологические показатели и тяжесть протекания заболевания.

Источник

Christoph Muus, et al. // Integrated analyses of single-cell atlases reveal age, gender, and smoking status associations with cell type-specific expression of mediators of SARS-CoV-2 viral entry and highlights inflammatory programs in putative target cells. // bioRxiv April 20, 2020; DOI:  10.1101/2020.04.19.049254
Добавить в избранное

Вам будет интересно