Тяжелое течение COVID-19 на фоне болезней сердца связано с паттерном экспрессии ACE2

Основная мишень вируса SARS-CoV-2 в организме — это легкие. На поверхности клеток легочной ткани много рецепторов ACE2, с которыми связывается S-белок вируса для проникновения в клетку. Патологическое исследование смертельных случаев COVID-19 выявило накопление экссудата в легких, повреждение эпителия, развитие воспалительного процесса и фиброза — состояния, при котором эпителиальная ткань замещается соединительной. В развитие фиброза вносит вклад и вызванный вирусом цитокиновый шторм — чрезмерная и неконтролируемая реакция иммунной системы, которая сама по себе опасна для организма.

В тяжелых случаях COVID-19 у больных поражаются не только легкие, но и другие органы, прежде всего сердце. Нарушения работы сердца возникают у 7,2% пациентов и у 22% из тех, кто находится на искусственной вентиляции легких. Было показано, что сопутствующие заболевания сердца осложняют протекание болезни. При этом до сих пор не было ясно, как вирус распространяется по организму и добирается до сердца. Китайские ученые, работа которых опубликована на сайте медицинских препринтов medRxiv, ответили на этот вопрос, а также предположили, как можно перекрыть вирусу этот путь.

Поскольку для попадания в клетку вирусу SARS-CoV-2 обязательно нужен рецептор ACE2, он может служить маркером возможных путей распространения инфекции в организме. Авторы проанализировали опубликованные ранее данные секвенирования РНК единичных клеток для образцов здоровых и пораженных фиброзом легких. Выяснилось, что в здоровых легких ACE2 экспрессируется в основном в альвеолярных клетках II типа. В фиброзных легких ACE2 в меньшей степени экспрессируется в альвеолярных клетках, а в большей степени — в клетках эндотелия легочных капилляров. В этих же клетках эндотелия отмечалась высокая концентрация хемокинов (CCL2, CXCL12) — это говорит о том, что в них идет воспалительный процесс. Кроме того, ученые обнаружили, что в клетках эндотелия легочных капилляров экспрессируется фермент-протеаза фурин. Именно он расщепляет вирусный S-белок, обеспечивая слияние вирусной и клеточной мембран и проникновение вируса в клетку.

Ученые предположили, что ACE2 в клетках эндотелия легочных капилляров открывает вирусу SARS-CoV-2 путь в сосудистое русло, и по кровеносной системе он добирается до сердца. Затем они изучили базу данных scRNA-seq для клеток сердца. Оказалось, что у пациентов с сердечной недостаточностью достоверно бóльшая доля кардиомиоцитов экспрессирует ACE2, чем у людей со здоровым сердцем (9,87% и 6,75% соответственно). По их мнению, это объясняет, почему сопутствующие болезни сердца осложняют течение COVID-19.

Таким образом, авторы предполагают, что у пациентов с фиброзом легких, вызванным COVID-19, изменяется паттерн экспрессии ACE2, и появление этих рецепторов в клетках легочных капилляров открывает вирусу путь в кровеносную систему. Поскольку проникновение SARS-CoV-2 в эти клетки связано с белком фурином, они предположили, что блокирование фурина может закрыть для вируса этот путь.

Наконец, авторы проанализировали данные РНК-секвенирования клеточных культур, инфицированных другими вирусами (респираторно-синцитиальным вирусом или вирусом ближневосточного респираторного синдрома MERS-CoV) и выявили повышенную экспрессию ACE2. Это говорит о том, что сопутствующие инфекции могут осложнять течение COVID-19.