Metabolismul glucozei joacă un rol cheie în furtuna de citokine observată în infecția gripală, care ar putea avea implicații pentru noul coronavirus.

glicemia

Atât gripa, cât și COVID-19 pot declanșa un răspuns imun necontrolat, implicând molecule cunoscute sub numele de citokine. În imagine, reprezentarea unei celule care eliberează citokine. [Wikimedia Commons]

În această nouă pandemie, daunele observate în organele și țesuturile pacienților cu prognostic mai prost par să fie cauzate de acțiunea sistemului imunitar, mai degrabă decât de virusul însuși. Infecția poate declanșa o așa-numită furtună de citokine - un val de proteine ​​implicate în semnalizarea celulară care promovează inflamația - care afectează plămânii, atacă țesuturile și poate duce chiar la insuficiență de organ și moarte. Cu toate acestea, acest fenomen nu este văzut doar în COVID-19, dar uneori apare și în cazurile severe de gripă. Acum, un studiu identifică unul dintre mecanismele metabolice care ajută la orchestrarea acestui răspuns inflamator exacerbat.

Oamenii de știință știu de mult că infecțiile virale pot afecta metabolismul celulelor umane; acesta este ansamblul reacțiilor biochimice responsabile de producerea energiei necesare bunei funcționări a proceselor celulare. În noua lucrare, cercetătorii arată că la șoareci și celule umane, infecția cu virusul gripal A H1N1 - unul dintre cele două tipuri care cauzează gripa sezonieră - declanșează un lanț de evenimente celulare sau căi, care crește metabolismul glucozei. Acest lucru, la rândul său, promovează producerea unei avalanșe de citokine. Potrivit lucrării, publicată recent de revista Science Advances, inhibarea unei enzime cheie implicate în calea glucozei ar putea preveni această furtună de citokine potențial mortală.

Deși cercetarea nu s-a concentrat asupra noului coronavirus, echipa postulează că acest mecanism ar putea juca, de asemenea, un rol relevant în boala COVID-19. La fel, această conexiune ar explica de ce persoanele cu diabet au un risc mai mare de a muri de virus.

Când un virus infectează o celulă, își monopolizează resursele pentru a face copii de la sine, explică Paul Thomas, imunolog la Spitalul de Copii St. Jude din Memphis, Tennessee, care nu a fost implicat în studiu. Celulele infectate trebuie să-și mărească metabolismul pentru a completa aceste resurse, acțiune pe care celulele sănătoase trebuie să o efectueze și pentru a executa un răspuns imun eficient.

Lucrările anterioare au arătat că infecția gripală crește metabolismul glucozei, molecula de zahăr care alimentează majoritatea proceselor celulare. În plus, în trecut, autorii cercetărilor recente au identificat o nouă cale, care implică o proteină de semnalizare cunoscută sub numele de factor de reglare a interferonului numărul 5 (IRF5), prin care gripa poate iniția o furtună de citokine.

În ultimul studiu, echipa dezvăluie, la nivel molecular, cum o cale de metabolizare a glucozei activată de gripă duce la un răspuns imun scăpat de control. În timpul infecției, nivelurile ridicate de zahăr din sânge promovează glicozilarea IRF5, de către enzima N-acetilglucozamină O transferată legată (OGT). Acest pas permite o altă modificare chimică, numită ubiquitinarea, care duce la răspunsul inflamator al citokinelor.

Cercetătorii au infectat șoarecii cu gripa A și apoi le-au administrat glucozamină, un zahăr care inițiază această cale de metabolizare a glucozei. Acest lucru a crescut producția de citokine. Cu toate acestea, la șoarecii modificați genetic, ștergerea genei care codifică OGT a inhibat supraproducția de citokine ca răspuns la expunerea la glucozamină.

În cele din urmă, oamenii de știință au analizat probe de sânge obținute de la pacienți cu gripă, precum și de la persoane sănătoase, în Wuhan, China, între 2018 și 2019. Datele au arătat că concentrația de glucoză a fost mai mare la bolnavi și, în plus, corelată cu nivelurile crescute de sânge niveluri ale moleculelor de semnalizare ale sistemului imunitar. Astfel, acest rezultat pare să confirme implicația metabolismului glucozei în infecția gripală.

Descoperirea sugerează, de asemenea, că inhibarea acestei căi ar putea ajuta la prevenirea furtunii de citokine observată în gripă și alte infecții virale. Cu toate acestea, această strategie trebuie făcută cu atenție pentru a nu afecta capacitatea organismului de a combate virusul.

„Poate fi de interes să se interfereze cu metabolismul glucozei prin utilizarea inhibitorilor chimici, pentru a modula producția de citokine”, spune Mengji Lu, profesor la Institutul de Virologie al Spitalului Universitar Essen din Germania și coautor al articolului. Cu toate acestea, este necesar să subliniem că celulele noastre imune au nevoie de energia produsă de metabolism pentru a lupta împotriva unui virus. Din acest motiv, trebuie să luăm în considerare posibilitatea combinării antivirale cu inhibitori ai metabolismului, care suprimă virusul, reducând în același timp reacția excesivă a sistemului imunitar ».

O supraproducție similară de citokine apare în COVID-19, spune Lu. Dar nu avem tratamente specifice împotriva SARS-CoV-2, virusul care cauzează boala, adaugă el, „astfel încât interferarea doar cu metabolismul energetic poate duce la eșecul apărării noastre imune și să nu ofere niciun beneficiu”.

Alți oameni de știință laudă studiul. Acest articol face o mulțime de muncă în propunerea și validarea rolului unui singur mecanism în schimbările metabolice care promovează răspunsul inflamator, explică Thomas. Lucrările anterioare au arătat, mai general, modul în care metabolismul glucozei este implicat în răspunsul la infecția gripală. Dar detaliază ce se întâmplă la nivel molecular și modul în care inhibarea acestui proces ar putea preveni inflamația necontrolată, concluzionează el.

Rezultatele confirmă ceea ce Haitao Wen, acum profesor asociat de imunologie la Universitatea de Stat din Ohio, și colaboratorii săi au descoperit în 2018, după ce au studiat aceeași cale metabolică, dar într-o infecție cauzată de un alt virus ARN. O anchetă din 2019 a ajuns, de asemenea, la concluzii similare. Cele 3 lucrări arată că enzima OGT, implicată în această cale, este esențială pentru a iniția răspunsul gazdei la stresul cauzat de o infecție virală. „Punctul de plecare al acestei reacții este activarea unui răspuns imun antipatogen pentru a încerca să combată virusul”, spune Wen, care nu a fost implicat în noul articol. „Cu toate acestea, dacă răspunsul inflamator nu este oprit, acesta poate provoca daune colaterale”.

Având în vedere rolul glucozei în această cale, dieta poate influența răspunsul corpului său la virus? „Aceasta este o întrebare foarte bună”, spune Wen. "Cu datele pe care le avem, cred că este devreme să spunem dacă un tip special de dietă ar putea ajuta în lupta împotriva unei infecții virale." Deși este adevărat că persoanele cu diabet zaharat de tip 2 sunt mai susceptibile la infecții grave cu gripă, aceasta nu este o consecință a nivelurilor ridicate de glucoză din sângele lor. Adevăratul motiv, explică Când, este că acești oameni nu pot utiliza glucoza în mod eficient - fapt care îi împiedică să inițieze un răspuns antiviral adecvat.

În cele din urmă, sperăm că interferarea cu această cale a metabolismului glucozei ne va permite să oprim furtunile mortale de citokine care apar în cazuri severe de gripă sau COVID-19. Cu toate acestea, echipa lui Lu nu a efectuat încă încercări umane. „În acest moment nu avem date care să demonstreze efectul acțiunii asupra metabolismului energetic la pacienți”, spune el. "Este prea devreme pentru a trage concluzii despre utilizarea sa potențială în practica clinică."

Tanya Lewis

Găsi Aici tot conținutul de cercetare și știință privind pandemia COVID-19. De asemenea, puteți accesa articolele publicate de Scientific American și alte ediții internaționale ale acestuia prin intermediul acest web.