Жедел COVID-19 пациенттеріндегі және қалпына келтіру кезеңіндегі ген экспрессиясының динамикасын талдау

Бұрын анықталмаған SARS-CoV-2 вирусын жаппай жұқтыру Дүниежүзілік денсаулық сақтау жүйесі үшін соққы болды, сонымен қатар әлемдік ғылым үшін сынақ болды. Көптеген зерттеулер аурудың клиникалық көріністеріне және оны емдеу әдістеріне назар аударғанымен, инфекцияның молекулалық және генетикалық аспектілерін түсіну иесі мен қоздырғыштың  өзара әрекеттесуінің патогенетикалық механизмдерін түсіну үшін өте маңызды болды.

Зерттеушілер SARS-CoV-2 инфекциясына жауап ретінде гендердің экспрессиясы және оларды реттеу мәселелеріне ерекше назар аударды. Атап айтқанда, біз «COVID-19: коронавирустық инфекцияны қоса алғанда, жаңа респираторлық инфекциялардың таралуына жауап беру жүйесінің ғылыми-технологиялық негіздемесі» жобасы шеңберінде гендердің экспрессиясына зерттеу жүргіздік, оның нәтижелері осы мақалада келтірілген [1].

TLR 3 (Toll-Like receptor), TLR 7, TLR 4, ACE 2 (Angiotensing  converting enzyme), TMPRSS 13 (Transmembrane serine protease), INF-Ɣ (Interferon gamma) және IL 4 (Interleukin) гендерінің экспрессиясындағы вариациялар барлық зерттелген топтарда, соның ішінде қалпына келтірілгеннен кейін алты айдан кейін бағаланғандарда анықталды.

Иммундық жүйені қорғау механизмі вирустық бөлшектермен жанасатын ‘toll’ тәрізді рецепторлардың сигнал беру жолдарын тартуды қамтиды. Сонымен қатар, ACE2 экспрессиясының жоғарылауы SARS-Cov-2 жасушаларына ену және туа біткен иммунитет реакцияларын белсендіру үшін қақпа ретінде көп функциялы рөл атқарады. Дегенмен, қабынуға қарсы цитокиндер ретінде INF-α және IL-4 реттелуінің жоғарылауы цитокиндік дауылдың басталуына және өршуіне ықпал етті. Осылайша, TLR 3, TLR 7, TLR 4, ACE 2, TMPRSS 13, INF-Ɣ, IL 4 гендерінің экспрессиясының өзгеруі барлық зерттеу топтарында, соның ішінде 6 айдан кейін байқалған пациенттерде байқалды. Иесі вирусқа реакциясы туралы молекулалық түсінік аурудың патофизиологиясы мен ықтимал емдік мақсаттары туралы түсінік бере алады.

1. Референдум на проект COVID-19: Научно-технологическое обоснование системы реагирования на распространение новых респираторных инфекций, включая коронавирусную инфекцию BR11065386 //https://is.ncste.kz/object/view/65386 (дата обращения: 16.02.2024)

2. Aboudounya M. M. COVID-19 and Toll-Like Receptor 4 (TLR4): SARS-CoV-2 May Bind and Activate TLR4 to Increase ACE2 Expression, Facilitating Entry and Causing Hyperinflammation / M. M. Aboudounya, R. J. Heads //Mediators Inflamm. – 2021. – P. 8874339.

3. Alexopoulou L. Recognition of doublestranded RNA and activation of NF-kappaB by Toll-like receptor 3 /L. Alexopoulou, A. C. Holt, R. Medzhitov // Nature. – 2001. – V. 413, No. 6857. – P. 732-738.

4. Blanco-Melo D. Imbalanced Host Response to SARS-CoV-2 Drives Development of COVID-19 / D. Blanco-Melo, B. E. Nilsson-Payant, W. C. Liu // Cell. – 2020. – V. 181, No. 5. – P.1036-1045.

5. Fuentes-Prior P. Priming of SARS-CoV-2 S protein by several membrane-bound serine proteinases could explain enhanced viral infectivity and systemic COVID-19 infection //J. Biol. Chem. – 2021. – V. 296. – P. 100135.

6. Grimm L. Immune Dysregulation in Acute SARS-CoV-2 Infection /L. Grimm, C. Onyeukwu, G. Kenny //Pathog Immun. – 2023. – V. 7, No. 2. – P. 143-170.

7. Hadjadj J. Impaired type I interferon activity and inflammatory responses in severe COVID-19 patients /J. Hadjadj, N. Yatim, L. Barnabei //Science. – 2020. – V. 369, No. 6504. – P. 718-724.

8. Hoffmann M. SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor /M. Hoffmann, H. Kleine-Weber, S. Schroeder //Cell. – 2020. – V. 181, No. 2. – P. 271-280.

9. Joyce D. A. IL-4, IL-10 and IFN-gamma have distinct, but interacting, effects on differentiationinduced changes in TNF-alpha and TNF receptor release by cultured human monocytes /D. A. Joyce, J. H. Steer //Cytokine. – 1996. – V. 8 (1). – P. 49-57.

10. Kawai T. The role of pattern-recognition receptors in innate immunity: update on Toll-like receptors /T. Kawai, S. Akira //Nat. Immunol. – 2010. – V. 11, No. 5. – P.373-384.

11. Kawai T. Toll-like receptor and RIG-Ilike receptor signaling /T. Kawai, S. Akira //Ann. N. Y. Acad. Sci. – 2008. – V. 1143. – P. 1-20.

12. Khanmohammadi S. Role of Toll-like receptors in the pathogenesis of COVID-19 / S. Khanmohammadi, N. Rezaei //J. Med. Virol. – 2021. – V. 93, No. 5. – P. 2735-2739.

13. Kishimoto M. TMPRSS11D and TMPRSS13 Activate the SARS-CoV-2 Spike Protein /M. Kishimoto, K. Uemura, T. Sanaki //Viruses. – 2021. – V. 13, No. 3. – P. 384.

14. Laing A. G. A dynamic COVID-19 immune signature includes associations with poor prognosis /A. G. Laing, A. Lorenc, I. Del Molino Del Barrio //Nat. Med. – 2020. – V. 26, No. 10. – P. 1623-1635.

15. Larionova R. SARS-Cov2 acute and postactive infection in the context of autoimmune and chronic inflammatory diseases /R. Larionova, K. Byvaltsev, О. Kravtsova //J. Transl. Autoimmun. – 2022. – V. 5. – P.100-154.

16. Li M. Y. Expression of the SARS-CoV-2 cell receptor gene ACE2 in a wide variety of human tissues /M. Y. Li, L. Li, Y. Zhang //Infect Dis Poverty. – 2020. – V. 9, No. 1. – P. 45.

17. Paul W. E. What determines Th2 differentiation, in vitro and in vivo? //Immunol Cell Biol. – 2010. – V. 88, No. 3. – P. 236-239.

18. Queiroz M. A. F. Cytokine Profiles Associated With Acute COVID-19 and Long COVID-19 Syndrome /M. A. F. Queiroz, P. F. M. D. Neves, S. S. Lima //Front Cell Infect Microbiol. – 2022. – V. 12. – P. 922422.

19. Root-Bernstein R. Innate Receptor Activation Patterns Involving TLR and NLR Synergisms in COVID-19, ALI/ARDS and Sepsis Cytokine Storms: A Review and Model Making Novel Predictions and Therapeutic Suggestions //Int. J. Mol. Sci. – 2021. – V. 22, No. 4. – P. 2108.

20. Scala S. Fighting the Host Reaction to SARS-COv-2 in Critically Ill Patients: The Possible Contribution of Off-Label Drugs /S. Scala, R. Pacelli // Front Immunol. – 2020. – V. 11. – P. 1201.

21. Schroder K. Interferon-γ: an overview of signals, mechanisms and functions /K. Schroder, P. J. Hertzog, T. Ravasi //J. Leukoc. Biol. – 2004. – V. 75, No. 2. – P. 163-189.

22. Silva M. J. A. Adaptive immunity to SARS-CoV-2 infection: A systematic review / M. J. A Silva, L. R. Ribeiro, K. V. B Lima //Front Immunol. – 2022. – V. 13. – P. 1001198.

23. Simpson D. S. Interferon-γ primes macrophages for pathogen ligand-induced killing via a caspase-8 and mitochondrial cell death pathway / D. S. Simpson, J. Pang, A. Weir //Immunity. – 2022. – V. 55, No. 3. – P. 423-441.

24. Su Y. Multiple early factors anticipate postacute COVID-19 sequelae /Y. Su, D. Yuan, D. G. Chen //Cell. – 2022. – V. 185, No. 5. – P. 881-895.

25. Todorović-Raković N. Between immuno modu lation and immunotolerance: The role of IFNγ in SARS-CoV-2 disease /N. Todorović-Raković, J. R. Whitfield //Cytokine. – 2021. – V. 146. – P. 155637.

26. Totura A. L. SARS coronavirus pathogenesis: host innate immune responses and viral antagonism of interferon /A. L. Totura, R. S. Baric //Curr. Opin. Virol. – 2012. – V. 2, No. 3. – P. 264-275.

27. Vaz de Paula C.B., de Azevedo M.L.V., Nagashima S., Martins A.P.C., Malaquias M.A.S., Miggiolaro A.F.R.D.S., da Silva Motta Júnior J., Avelino G., do Carmo L.A.P., Carstens L.B., de Noronha L. IL-4/IL-13 remodeling pathway of COVID-19 lung injury // Sci Rep. – 2020. – Vol. 10(1). – P.18689.

28. Zou X. Single-cell RNA-seq data analysis on the receptor ACE2 expression reveals the potential risk of different human organs vulnerable to 2019nCoV infection /X. Zou, K. Chen, J. Zou //Front Med. – 2020. – V. 14, No. 2. – P. 185-192.