Ученые провели интегрированный транскриптомный анализ данных секвенирования РНК одиночных клеток здоровых людей и пациентов с хроническими заболеваниями легких. Целью было выявить потенциальные молекулярные факторы, определяющие тяжесть Covid-19.
Клинические проявления коронавирусной инфекции варьируются от бессимптомных до стремительно развивающихся случаев острого респираторного дистресс-синдрома и опасной для жизни полиорганной недостаточности. Дыхательная недостаточность, характеризующаяся быстрым началом масштабного воспалительного процесса в легких, резко повышает риск госпитализации в реанимацию и смерти. Среди факторов, влияющих на тяжелое течение Covid-19, как мы знаем, — пожилой возраст, статус курильщика, этническая принадлежность и мужской пол. Сопутствующие заболевания вроде гипертонии, диабета и ожирения повышают восприимчивость к SARS-CoV-2.
Также в группы риска ранее записали пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ), интерстициальными заболеваниями легких (ИЗЛ), идиопатическим легочным фиброзом (ИЛФ), прогрессирующим рубцеванием и уплотнением легочной ткани. Так, ХОБЛ в пять раз повышает риск тяжелого Covid-19, а у страдающих ИЗЛ вероятность смерти от коронавируса возрастает в четыре раза. Однако молекулярные механизмы, лежащие в основе этой связи, оставались малоизученными.
Авторы новой работы — коллектив ученых из Института трансляционной геномики в Аризоне (США), Медицинского центра при Университете Вандербильта (Теннесси), а также Йеля, Гарварда и Эдинбургского университета (Великобритания) — применили комплексный анализ четырех наборов данных секвенирования РНК одиночных клеток для определения генетического кода 611 398 клеток здоровых людей и пациентов с хроническими болезнями легких. Результаты исследования опубликовали в журнале Nature Communications.
Секвенирование и анализ позволили выявить молекулярные характеристики, которые могут объяснить неблагоприятные исходы коронавирусной болезни. Ученые намеренно искали изменения в основном типе эпителиальных клеток дыхательных путей (AT2), обращая внимание на сигнальные пути и уровни экспрессии генов, связанных с коронавирусом. По итогу удалось установить «вирусный входной балл» — совокупность всех генов, связанных с SARS-CoV-2. Более высокий «балл» присвоили именно пациентам, страдающим заболеваниями легких в хронической форме.
«Мы обнаружили, что эти заболевания коррелируют с базовыми изменениями в специфической для клеточного типа экспрессии генов, связанных с репликацией SARS-CoV-2 и иммунным ответом, а также с доказательствами иммунного истощения и измененной экспрессии воспалительных генов. <…> К примеру, в сыворотке крови пациентов с ХОБЛ и тяжелой формой Covid-19 были повышенные уровни различных воспалительных цитокинов, включая IL-2R, IL-6, IL-8, IL-10 и TNF-α», — заявили ученые.
Проще говоря, хронические заболевания легких провоцируют генетические изменения в молекулярном составе различных клеток, включая эпителиальные, которые выстилают наши легкие и дыхательные пути. Изменения позволяют возбудителю Covid-19 проникать в организм, воспроизводиться и запускать неконтролируемый иммунный ответ, цитокиновый шторм. Это приводит к разрушениям и заполняемости легочных альвеол жидкостью, из-за чего пациентам требуется срочная госпитализация.
Люди с хроническими болезнями легких, по мнению ученых, заведомо предрасположены к большей восприимчивости SARS-CoV-2. Их иммунная микросреда как на молекулярном, так и на клеточном уровне нарушена и способствует развитию тяжелой формы болезни и неблагополучному исходу.
Автор: Мария Азарова