Коронавирус проникает в клетки кишечного эпителия с помощью двух сериновых протеаз хозяина

Ученые из США показали, что SARS-CoV-2 успешно размножается в кишечном эпителии человека. Чтобы попасть внутрь клетки, вирус использует две сериновые протеазы: TMPRSS2 и TMPRSS4. При этом новые вирусные частицы, скорее всего, инактивируются в просвете толстой кишки, и заразный вирус не выделяется с фекалиями.

Credit:
Tinydevil | Shutterstock.com

У пациентов с COVID-19 часто наблюдаются проблемы с пищеварительной системой и следы РНК SARS-CoV-2 в фекалиях. Известно, что клетки кишечного эпителия экспрессируют рецептор коронавируса ACE2 и сериновую протеазу TMPRSS2, необходимую для проникновения вируса. В новой работе ученые проверили, может ли SARS-CoV-2 инфицировать эпителий кишечника и возможно ли распространение коронавируса с фекалиями.

Инфекцию моделировали в энтероидах — культурах тканей различных отделов человеческого кишечника. Энтероиды заражали химерным вирусом везикулярного стоматита, несущим S-белок SARS-CoV-2. Было показано, что вирус успешно размножается в зрелых энтероцитах, экспрессирующих ACE2. Похожие результаты были получены китайскими исследователями в экспериментах на органоидах кишечника человека и летучей мыши.

Секвенирование РНК единичных клеток показало, что в кишечном эпителии экспрессируется не только TMPRSS2, но и другая сериновая протеаза — TMPRSS4. В опытах на культуре клеток HEK293, экспрессирующих ACE2, ученые показали, что коэкспрессия двух протеаз позволяет вирусу заражать клетки с максимальной эффективностью. Нокаут генов протеаз в кишечных энтероидах приводил к снижению уровня репликации вируса, причем выключение TMPRSS4 влияло сильнее, чем отсутствие TMPRSS2.

Полученные данные предполагают, что при продуктивной вирусной инфекции кишечного эпителия новые коронавирусные частицы высвобождаются в просвет кишечника. Кишечные вирусы человека, передающиеся фекально-оральным путем, как правило, выдерживают агрессивную среду желудочно-кишечного тракта. Ученые проверили стабильность коронавируса в таких условиях, воздействуя на рекомбинантный SARS-CoV-2 растворами, имитирующими жидкости желудка и кишечника (низкий pH, наличие биологических поверхностно-активных веществ и т.д.). Результаты говорят о том, что коронавирус должен инактивироваться в желудочно-кишечном тракте, и быстрее всего инактивация происходит в толстой кишке. Это согласуется с неудачной попыткой авторов выделить заразный SARS-CoV-2 из образцов стула пациентов с COVID-19, несмотря на присутствие его РНК.

Таким образом, размножение SARS-CoV-2 в клетках кишечника вносит свой вклад в течение заболевания и распространение вируса по организму. Сериновые протеазы обеспечивают вирусу возможность размножаться в клетках кишечника, однако, попадая в просвет кишечника, он теряет способность инфицировать клетки. Тем не менее, нарушение барьерной функции стенок кишечника может стать причиной распространения инфекции на другие органы, включая печень и легкие.

Источник

R. Zang, et al. // TMPRSS2 and TMPRSS4 promote SARS-CoV-2 infection of human small intestinal enterocytes. // Science Immunology, 13 May 2020: Vol. 5, Issue 47, eabc3582; DOI: 10.1126/sciimmunol.abc3582
Добавить в избранное

Вам будет интересно