如何在变化的免疫细胞新陈代谢有助于严重COVID-19

在细胞能量代谢的插图。

关于COVID-19和SARS-CoV-2病毒,我们还有很多不了解的地方。SARS-CoV-2病毒导致了大流行,改变了我们的生活方式。但有两件事我们确实知道:1)糖尿病和高血糖患者更容易出现严重的COVID-19症状,死亡率也更高。2)患者经历不受控制的炎症反应,称为细胞因子风暴,还开发了更严重的COVID-19症状。这两个高血糖水平和夸张的免疫反应驱动严重疾病的事实表明,这两个可以链接。怎么会呢?答案可能在于COVID-19的患者肺部免疫细胞的新陈代谢,根据发表在最近的一项研究细胞代谢

当SARS-CoV-2进入宿主肺细胞时,它开始复制,触发免疫反应,导致单核细胞和巨噬细胞冲向感染部位。研究人员发现,高葡萄糖水平会增加单核细胞内SARS-CoV-2的复制,并导致单核细胞产生更多促炎细胞因子,如TNF TNF、IL-1抑制因子和IL-6。高水平的这些细胞因子被认为是导致细胞因子风暴的原因。接下来,研究人员深入了解SARS-CoV-2感染如何增加细胞因子的产生。

研究人员发现,单核细胞感染了SARS冠状病毒2型病毒时,它们的细胞代谢的变化。单核细胞开始使用糖酵解作为其能量生产的主要来源,而不是氧化磷酸化。这种变化是通过增加从线粒体产生的活性氧物种(ROS)的促进。增加的ROS产生诱导的关键转录因子的表达称为HIF-1α,它控制参与葡萄糖转运和糖酵解的其它基因的表达。其结果是,糖酵解在感染的细胞增加,这然后进一步驱动SARS-CoV的-2病毒复制和细胞因子产生的单核细胞。

难道这开关在单核细胞的新陈代谢直接导致更严重的COVID-19症状?COVID-19严重性的另一个关键预测器淋巴细胞的在血液中的损失,被称为淋巴细胞减少的条件。研究人员想知道在高血糖水平的单核细胞的代谢重新编程是否能抑制淋巴细胞(T细胞)的增殖,从而可能导致淋巴球减少。他们的研究结果表明:SARS-COV-2感染的单核细胞有显著减少CD4和CD8 T细胞的增殖。这一观察可以解释如何SARS-COV-2感染导致淋巴细胞减少和严重COVID-19。

该研究进一步表明,高糖条件下,SARS-COV-2感染促进细胞凋亡在肺上皮细胞,导致细胞死亡增加。重要的是,当与HIF-1α抑制剂处理,表明凋亡是依赖于HIF-1α和糖酵解途径随后的变化的活化被阻止细胞死亡。这是药物开发的好消息,因为这意味着有希望的药物靶向HIF-1α可能被用于治疗COVID-19。

总之,本研究表明,免疫细胞代谢的开关可以解释高葡萄糖水平如何参与细胞因子风暴并导致COVID-19严重症状。未来的研究可能会探索使用靶向HIF-1 - inhibitor或其他参与糖酵解的关键因子的药物来治疗COVID-19。

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Johanna是Promega的科学作家。她在贝勒医学院获得了生物医学博士学位。在加入Promega之前,她做了五年的自由撰稿人和全职妈妈。约翰娜来自台湾,她相信台湾菜是世界上最好的。她喜欢做瑜伽,旅行和花时间和她的两个孩子在一起。

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