Έρευνα παρατήρησε ασυνήθιστη μορφή κυτταρικού θανάτου που προκαλεί σοβαρή πνευμονική βλάβη μετά τον COVID-19
Η μόλυνση από τον SARS-CoV-2 μπορεί να προκαλέσει σοβαρές πνευμονικές παθήσεις όπως πνευμονία, φλεγμονή και σύνδρομο οξείας αναπνευστικής δυσχέρειας, αλλά μέχρι τώρα, οι ερευνητές δεν έχουν κατανοήσει την κινητήρια δύναμη πίσω από τη βλάβη των πνευμόνων που προκαλείται από τον COVID-19.
Σε μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη στο Nature Communications, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Columbia ανακάλυψαν ότι μια σχετικά νέα μορφή εξαρτώμενου από το σίδηρο κυτταρικού θανάτου που ονομάζεται φερρόπτωση και είναι ο υποκείμενος μηχανισμός που προκαλεί ακραίες και δυνητικά θανατηφόρες πνευμονικές καταστάσεις σε ασθενείς με COVID-19.
«Αυτό το εύρημα προσθέτει κρίσιμη εικόνα στην κατανόησή μας για το πώς ο COVID-19 επηρεάζει το σώμα, κάτι που θα βελτιώσει σημαντικά την ικανότητά μας να καταπολεμούμε απειλητικές για τη ζωή περιπτώσεις της νόσου», δήλωσε ο Brent Stockwell, πρόεδρος του τμήματος βιολογικών επιστημών στο Columbia και συνεπικεφαλής συγγραφέας της μελέτης
Τι είναι η Ferroptosis;
Τα ανθρώπινα κύτταρα έχουν ισχυρούς μηχανισμούς για τη διατήρηση της επιβίωσης, αλλά όταν αυτοί οι μηχανισμοί εξασθενούν, τα υπεροξείδια λιπιδίων - που παράγονται μέσω φυσιολογικών μεταβολικών δραστηριοτήτων - μπορούν να συσσωρευτούν σε τοξικά επίπεδα, να καταστρέψουν τις κυτταρικές μεμβράνες και να σκοτώσουν τα κύτταρα μέσω της φερρόπτωσης.
Η φερρόπτωση εντοπίστηκε για πρώτη φορά το 2012 από τον κ. Stockwell και διαφέρει από την απόπτωση—την πιο κοινή μορφή κυτταρικού θανάτου που συμβαίνει με τη γήρανση και σε ορισμένες ασθένειες.
Η φερρόπτωση είναι ένας ασυνήθιστος τύπος κυτταρικού θανάτου που συνδέεται με αλλοιωμένο μεταβολισμό σιδήρου, μείωση της γλουταθειόνης, αδρανοποίηση υπεροξειδάσης γλουταθειόνης 4 και αυξημένο οξειδωτικό στρες.
Από τότε που πρότεινε την ιδέα, το εργαστήριο του κ. Stockwell έδειξε ότι η φερρόπτωση μπορεί να συμβεί σε υγιή περιβάλλοντα ως μέρος των φυσιολογικών διεργασιών του σώματος.
Για παράδειγμα, ο κυτταρικός θάνατος μπορεί να αφαιρέσει κύτταρα που έχουν μολυνθεί με SARS-CoV-2, αναστέλλοντας την αναπαραγωγή και εξάπλωση του ιού ή να εξουδετερώσει ασθένειες όπως ο καρκίνος, ο οποίος συνεπάγεται ταχεία κυτταρική ανάπτυξη.
Από την άλλη πλευρά, η φερρόπτωση μπορεί να είναι καταστροφική, να επιτίθεται σε υγιή κύτταρα σε ασθενείς με νευροεκφυλιστικές ασθένειες ή να προκαλεί σοβαρές εκδηλώσεις του COVID-19 και πιθανώς ακόμη και μακροχρόνια COVID-19.
Η ικανότητα διακοπής της φερρόπτωσης θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για θεραπείες που βελτιώνουν τα αποτελέσματα του COVID-19, προτείνουν τα ευρήματα της εργασίας.
Η μελέτη
Οι ερευνητές έλαβαν δείγματα πνευμονικού ιστού από αυτοψίες ασθενών που πέθαναν από αναπνευστική ανεπάρκεια που προκλήθηκε από σοβαρό COVID-19, συμπεριλαμβανομένων εκείνων με και χωρίς οξεία πνευμονική βλάβη (ALI).
Συλλέχθηκαν επίσης δείγματα από ασθενείς που είχαν ήπιο COVID-19 και ανάρρωσαν.
Δείγματα ελέγχου ελήφθησαν από υγιείς ασθενείς πριν από την πανδημία που δεν εμφάνισαν σημάδια μόλυνσης από SARS-CoV-2 ή βλάβη στους πνεύμονες.
Αναλύθηκαν επίσης δείγματα από αυτοψίες με ALI και χωρίς ιστορικό μόλυνσης από SARS-CoV-2.
Επιπλέον, λήφθηκαν αρχεία φερριτίνης ορού, καθώς η φερριτίνη ορού είναι αυξημένη σε βαρέως πάσχοντες ασθενείς με COVID-19, συσχετίζεται με τη σοβαρότητα της νόσου και παρέχει το σίδηρο που προκαλεί τη φερρόπτωση.
Η φερριτίνη είναι μια πρωτεΐνη που βρίσκεται μέσα στα κύτταρα που αποθηκεύει σίδηρο και επιτρέπει στο σώμα να τον χρησιμοποιήσει όταν χρειάζεται.
Οι ερευνητές ανέλυσαν δείκτες κυτταρικού θανάτου σε δείγματα πνευμονικού ιστού COVID-19 που ελήφθησαν από τις αυτοψίες και βρήκαν «ξεχωριστά μοριακά χαρακτηριστικά της φερρόπτωσης» σε σοβαρές παθολογίες των πνευμόνων.
Επιπλέον, τα δείγματα αποκάλυψαν αυξημένους δείκτες φερρόπτωσης, συμπεριλαμβανομένης της απορρύθμισης του σιδήρου, της υπεροξείδωσης των λιπιδίων, των αυξημένων λυσοφωσφολιπιδίων και της εξάντλησης των πολυακόρεστων λιπαρών ακυλικών ουρών (PL-PUFAs).
Τα PUFA, ή τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα, ενώ είναι απαραίτητα για τις κυτταρικές μεμβράνες και τη ρύθμιση του ανοσοποιητικού, είναι εξαιρετικά ασταθή και φλεγμονώδη.
Λόγω της ευαισθησίας τους στο οξυγόνο, τα PUFAs μπορούν να οξειδωθούν από ελεύθερες ρίζες και να διασπαστούν σε τοξικά παράγωγα.
Σε μια δευτερεύουσα ανάλυση, χάμστερ εμβολιάστηκαν σκόπιμα με το ίδιο στέλεχος SARS-CoV-2 που βρέθηκε σε δείγματα ασθενών.
Οι ερευνητές ανέλυσαν δείγματα πνευμόνων και διαπίστωσαν ότι η φερρόπτωση εμφανίστηκε σε πρώιμο στάδιο της πνευμονικής νόσου και συνόδευε την εξέλιξη της νόσου.
Για να επιβεβαιώσουν ότι τα ευρήματά τους προκλήθηκαν από φερρόπτωση, οι ερευνητές μέτρησαν δείκτες κυτταρικού θανάτου που σχετίζονται με άλλες μορφές κυτταρικού θανάτου.
Δεν ανίχνευσαν αύξηση σε αυτούς τους δείκτες σε κανένα δείγμα πνεύμονα, υποδεικνύοντας ότι η φερρόπτωση ήταν ο κύριος μηχανισμός κυτταρικού θανάτου που ανιχνεύθηκε σε θανατηφόρα δείγματα πνεύμονα COVID-19.
«Συνολικά, αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν μια ισχυρή συσχέτιση μεταξύ της φερρόπτωσης και της πνευμονικής παθολογίας του COVID-19 και η αναστολή της φερρόπτωσης μπορεί να χρησιμεύσει ως επικουρική θεραπεία για τη μείωση του τραυματισμού των πνευμόνων», έγραψαν οι συγγραφείς.
Μια εργασία του Μαΐου 2023 που δημοσιεύτηκε στο Frontiers υποστηρίζει τα ευρήματα της παρούσας εργασίας.
Στην ανασκόπησή τους, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο απορρυθμισμένος κυτταρικός θάνατος από φερρόπτωση μπορεί να οδηγήσει σε ανεξέλεγκτη κυτταρική βλάβη πέρα από τους πνεύμονες και παίζει ρόλο στις πολυοργανικές επιπλοκές που παρατηρούνται σε ασθενείς με COVID-19 με σοβαρή νόσο.
www.bankingnews.gr
Σε μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη στο Nature Communications, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Columbia ανακάλυψαν ότι μια σχετικά νέα μορφή εξαρτώμενου από το σίδηρο κυτταρικού θανάτου που ονομάζεται φερρόπτωση και είναι ο υποκείμενος μηχανισμός που προκαλεί ακραίες και δυνητικά θανατηφόρες πνευμονικές καταστάσεις σε ασθενείς με COVID-19.
«Αυτό το εύρημα προσθέτει κρίσιμη εικόνα στην κατανόησή μας για το πώς ο COVID-19 επηρεάζει το σώμα, κάτι που θα βελτιώσει σημαντικά την ικανότητά μας να καταπολεμούμε απειλητικές για τη ζωή περιπτώσεις της νόσου», δήλωσε ο Brent Stockwell, πρόεδρος του τμήματος βιολογικών επιστημών στο Columbia και συνεπικεφαλής συγγραφέας της μελέτης
Τι είναι η Ferroptosis;
Τα ανθρώπινα κύτταρα έχουν ισχυρούς μηχανισμούς για τη διατήρηση της επιβίωσης, αλλά όταν αυτοί οι μηχανισμοί εξασθενούν, τα υπεροξείδια λιπιδίων - που παράγονται μέσω φυσιολογικών μεταβολικών δραστηριοτήτων - μπορούν να συσσωρευτούν σε τοξικά επίπεδα, να καταστρέψουν τις κυτταρικές μεμβράνες και να σκοτώσουν τα κύτταρα μέσω της φερρόπτωσης.
Η φερρόπτωση εντοπίστηκε για πρώτη φορά το 2012 από τον κ. Stockwell και διαφέρει από την απόπτωση—την πιο κοινή μορφή κυτταρικού θανάτου που συμβαίνει με τη γήρανση και σε ορισμένες ασθένειες.
Η φερρόπτωση είναι ένας ασυνήθιστος τύπος κυτταρικού θανάτου που συνδέεται με αλλοιωμένο μεταβολισμό σιδήρου, μείωση της γλουταθειόνης, αδρανοποίηση υπεροξειδάσης γλουταθειόνης 4 και αυξημένο οξειδωτικό στρες.
Από τότε που πρότεινε την ιδέα, το εργαστήριο του κ. Stockwell έδειξε ότι η φερρόπτωση μπορεί να συμβεί σε υγιή περιβάλλοντα ως μέρος των φυσιολογικών διεργασιών του σώματος.
Για παράδειγμα, ο κυτταρικός θάνατος μπορεί να αφαιρέσει κύτταρα που έχουν μολυνθεί με SARS-CoV-2, αναστέλλοντας την αναπαραγωγή και εξάπλωση του ιού ή να εξουδετερώσει ασθένειες όπως ο καρκίνος, ο οποίος συνεπάγεται ταχεία κυτταρική ανάπτυξη.
Από την άλλη πλευρά, η φερρόπτωση μπορεί να είναι καταστροφική, να επιτίθεται σε υγιή κύτταρα σε ασθενείς με νευροεκφυλιστικές ασθένειες ή να προκαλεί σοβαρές εκδηλώσεις του COVID-19 και πιθανώς ακόμη και μακροχρόνια COVID-19.
Η ικανότητα διακοπής της φερρόπτωσης θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για θεραπείες που βελτιώνουν τα αποτελέσματα του COVID-19, προτείνουν τα ευρήματα της εργασίας.
Η μελέτη
Οι ερευνητές έλαβαν δείγματα πνευμονικού ιστού από αυτοψίες ασθενών που πέθαναν από αναπνευστική ανεπάρκεια που προκλήθηκε από σοβαρό COVID-19, συμπεριλαμβανομένων εκείνων με και χωρίς οξεία πνευμονική βλάβη (ALI).
Συλλέχθηκαν επίσης δείγματα από ασθενείς που είχαν ήπιο COVID-19 και ανάρρωσαν.
Δείγματα ελέγχου ελήφθησαν από υγιείς ασθενείς πριν από την πανδημία που δεν εμφάνισαν σημάδια μόλυνσης από SARS-CoV-2 ή βλάβη στους πνεύμονες.
Αναλύθηκαν επίσης δείγματα από αυτοψίες με ALI και χωρίς ιστορικό μόλυνσης από SARS-CoV-2.
Επιπλέον, λήφθηκαν αρχεία φερριτίνης ορού, καθώς η φερριτίνη ορού είναι αυξημένη σε βαρέως πάσχοντες ασθενείς με COVID-19, συσχετίζεται με τη σοβαρότητα της νόσου και παρέχει το σίδηρο που προκαλεί τη φερρόπτωση.
Η φερριτίνη είναι μια πρωτεΐνη που βρίσκεται μέσα στα κύτταρα που αποθηκεύει σίδηρο και επιτρέπει στο σώμα να τον χρησιμοποιήσει όταν χρειάζεται.
Οι ερευνητές ανέλυσαν δείκτες κυτταρικού θανάτου σε δείγματα πνευμονικού ιστού COVID-19 που ελήφθησαν από τις αυτοψίες και βρήκαν «ξεχωριστά μοριακά χαρακτηριστικά της φερρόπτωσης» σε σοβαρές παθολογίες των πνευμόνων.
Επιπλέον, τα δείγματα αποκάλυψαν αυξημένους δείκτες φερρόπτωσης, συμπεριλαμβανομένης της απορρύθμισης του σιδήρου, της υπεροξείδωσης των λιπιδίων, των αυξημένων λυσοφωσφολιπιδίων και της εξάντλησης των πολυακόρεστων λιπαρών ακυλικών ουρών (PL-PUFAs).
Τα PUFA, ή τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα, ενώ είναι απαραίτητα για τις κυτταρικές μεμβράνες και τη ρύθμιση του ανοσοποιητικού, είναι εξαιρετικά ασταθή και φλεγμονώδη.
Λόγω της ευαισθησίας τους στο οξυγόνο, τα PUFAs μπορούν να οξειδωθούν από ελεύθερες ρίζες και να διασπαστούν σε τοξικά παράγωγα.
Σε μια δευτερεύουσα ανάλυση, χάμστερ εμβολιάστηκαν σκόπιμα με το ίδιο στέλεχος SARS-CoV-2 που βρέθηκε σε δείγματα ασθενών.
Οι ερευνητές ανέλυσαν δείγματα πνευμόνων και διαπίστωσαν ότι η φερρόπτωση εμφανίστηκε σε πρώιμο στάδιο της πνευμονικής νόσου και συνόδευε την εξέλιξη της νόσου.
Για να επιβεβαιώσουν ότι τα ευρήματά τους προκλήθηκαν από φερρόπτωση, οι ερευνητές μέτρησαν δείκτες κυτταρικού θανάτου που σχετίζονται με άλλες μορφές κυτταρικού θανάτου.
Δεν ανίχνευσαν αύξηση σε αυτούς τους δείκτες σε κανένα δείγμα πνεύμονα, υποδεικνύοντας ότι η φερρόπτωση ήταν ο κύριος μηχανισμός κυτταρικού θανάτου που ανιχνεύθηκε σε θανατηφόρα δείγματα πνεύμονα COVID-19.
«Συνολικά, αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν μια ισχυρή συσχέτιση μεταξύ της φερρόπτωσης και της πνευμονικής παθολογίας του COVID-19 και η αναστολή της φερρόπτωσης μπορεί να χρησιμεύσει ως επικουρική θεραπεία για τη μείωση του τραυματισμού των πνευμόνων», έγραψαν οι συγγραφείς.
Μια εργασία του Μαΐου 2023 που δημοσιεύτηκε στο Frontiers υποστηρίζει τα ευρήματα της παρούσας εργασίας.
Στην ανασκόπησή τους, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο απορρυθμισμένος κυτταρικός θάνατος από φερρόπτωση μπορεί να οδηγήσει σε ανεξέλεγκτη κυτταρική βλάβη πέρα από τους πνεύμονες και παίζει ρόλο στις πολυοργανικές επιπλοκές που παρατηρούνται σε ασθενείς με COVID-19 με σοβαρή νόσο.
www.bankingnews.gr
Σχόλια αναγνωστών