پروتئین سنبله در سطح SARS-CoV-2، ویروسی که باعث COVID-19 می شود، یافت می شود. پروتئین های اسپایک روی گیرنده هایی به نام آنزیم مبدل آنژیوتانسین 2 (ACE2) روی سلول های هدف می چسبند. پروتئین اسپایک ورود ویروس به سلول های سالم را تسهیل می کند که اولین گام در عفونت است. این ویروس علاوه بر آلوده کردن ریه ها، می تواند به سایر اندام ها نیز سرایت کند که منجر به آسیب بیشتر به بدن، عفونت شدید و در میان برخی افراد مرگ شود.
این تحقیق اولین قدم را برای تعیین اینکه آیا پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 بر قلب تأثیر می‌گذارد، برداشته است. محققان اکنون قصد دارند بررسی کنند که چگونه پروتئین‌های SARS-CoV-2 باعث ایجاد التهاب در قلب می‌شوند. دو راه بالقوه وجود دارد: اول این که پروتئین اسپایک در سلول‌های عضلانی قلب آلوده به ویروس بیان می‌شود و در نتیجه مستقیماً التهاب را فعال می‌کند. دوم این که پروتئین اسپایک ویروس به جریان خون ریخته می شود و پروتئین های اسپایک SARS-CoV-2 در گردش به قلب آسیب می زند.
Zhiqiang Lin، دکتری، نویسنده اصلی مطالعه و استادیار، موسسه تحقیقات پزشکی ماسونی در Utica، نیویورک
ACE2 یک آنزیم مهم کنترل کننده فشار خون است. عفونت SARS-CoV-2 ممکن است عملکرد ACE2 را مختل کند که به نوبه خود منجر به افزایش فشار خون و در نتیجه آسیب به قلب می شود. SARS-CoV-2 همچنین ممکن است از طریق مسیرهای ناشناخته دیگری به قلب آسیب برساند.
انجمن قلب آمریکا
محققان برای بررسی تأثیر پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 بر قلب، پروتئین SARS-CoV-2 و پروتئین اسپایک NL63 را در ناقل ویروسی AAV9 شبیه‌سازی کردند. ناقل ویروسی AAV9 به موش های آزمایشگاهی تحویل داده شد تا پروتئین سنبله در سلول های عضله قلب را فعال کند. آنها دریافتند که پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 با واسطه AAV9، و نه پروتئین اسپایک NL63، باعث اختلال در عملکرد قلب، بازسازی هیپرتروفیک (بزرگ شدن) و التهاب قلب شده است.
لین گفت: «این واقعیت که پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 پاسخ ایمنی طبیعی را فعال می‌کند، می‌تواند عامل بیماری‌زایی بالا را در مقایسه با سایر کروناویروس‌ها توضیح دهد. سیگنال دهی TLR4 مسیر اصلی است که پاسخ ایمنی طبیعی بدن را فعال می کند و پروتئین SARS-CoV-2 اسپایک TLR4 را فعال می کند، نه پروتئین معمولی آنفولانزا.
“ایمنی طبیعی میزبان اولین خط دفاعی در برابر تهاجم پاتوژن است و سلول‌های عضله قلب دارای ماشین ایمنی طبیعی خود هستند. فعال شدن پاسخ ایمنی بدن برای مبارزه با عفونت ویروسی ضروری است؛ با این حال، ممکن است عملکرد سلول‌های عضله قلب را نیز مختل کند. لین می گوید حتی منجر به مرگ سلولی و نارسایی قلبی می شود.
“مطالعه ما دو مدرک ارائه می دهد که پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 برای آسیب رساندن به قلب نیازی به ACE2 ندارد. اول، ما دریافتیم که پروتئین SARS-CoV-2 به قلب موش های آزمایشگاهی آسیب رسانده است. متفاوت از ACE2 در انسان‌ها، ACE2 در موش‌ها با پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 تعاملی ندارد، بنابراین، پروتئین SARS-CoV-2 با ایجاد اختلال مستقیم در عملکرد ACE2 به قلب آسیب نمی‌رساند. دوم، اگرچه هر دو ویروس SARS-CoV-2 و NL63 از ACE2 به عنوان گیرنده ای برای آلوده کردن سلول ها استفاده کنید، فقط پروتئین SARS-CoV-2 با TLR4 برهمکنش داشته و سلول های عضله قلب را ملتهب کرده است. بنابراین، مطالعه ما یک نقش آسیب شناختی جدید و مستقل از ACE2 پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 را ارائه می دهد. “لین گفت.
آسیب قلبی در میان بیماران بستری شده در بیمارستان با COVID-19 رایج است و بسیاری را به این فکر می‌اندازد که چگونه این ویروس بر قلب تأثیر می‌گذارد. بر اساس تحقیقات اولیه ای که در انجمن قلب و عروق اصلی انجمن قلب آمریکا ارائه می شود، اکنون محققان دریافته اند که پروتئین اسپایک ناشی از ویروس سندرم حاد تنفسی ویروس کرونا 2 (SARS-CoV-2) می تواند از طریق فرآیند التهابی منجر به آسیب عضله قلب شود. جلسات علمی Sciences 2022. این نشست که در 25 تا 28 ژوئیه در شیکاگو برگزار شد، آخرین تحقیقات را در مورد علوم پایه و انتقالی قلب و عروق ارائه می دهد.
در طول این مطالعه، محققان همچنین بیوپسی قلب یک بیمار فوت شده مبتلا به التهاب ناشی از COVID-19 را بررسی کردند. آنها پروتئین SARS-CoV-2 و پروتئین TLR4 را در سلول‌های عضله قلب و سایر انواع سلول شناسایی کردند. در مقابل، این دو پروتئین در بیوپسی از قلب سالم انسان وجود نداشت. لین گفت: «این بدان معناست که وقتی قلب به SARS-CoV-2 آلوده شود، سیگنال‌دهی TLR4 را فعال می‌کند. علاوه بر آسیب مستقیم به سلول‌های عضله قلب، پروتئین سنبله به خودی خود بسیار ملتهب است و ممکن است باعث التهاب سیستمیک شود که به طور غیرمستقیم باعث مشکلات قلبی می‌شود.
در حال حاضر از جنبه بالینی مشخص شده است که عفونت COVID-19 می تواند باعث آسیب قلبی شود، با این حال، آنچه ما نمی دانیم جزئیات مکانیکی چگونگی وقوع این اتفاق است. آنچه ما مشکوک هستیم این است که پروتئین سنبله نقش های پاتولوژیک ناشناخته ای دارد داده های ما نشان می دهد که پروتئین اسپایک ناشی از SARS-CoV-2 باعث آسیب عضله قلب می شود. به همین دلیل مهم است که واکسینه شوید و از این بیماری پیشگیری کنید.»
در آزمایش آزمایشگاهی سلول‌های قلب کشت‌شده در ظروف، محققان همچنین مشاهده کردند که پروتئین SARS-CoV-2 سلول‌های ماهیچه قلب را در مقایسه با سلول‌های بدون پروتئین سنبله بسیار بزرگ‌تر می‌کند. لین گفت: «ما شواهد مستقیمی پیدا کردیم که نشان می‌دهد پروتئین SARS-CoV-2 برای سلول‌های ماهیچه قلب سمی است.
محققان بررسی کردند که آیا پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 پاسخ ایمنی طبیعی در سلول‌های ماهیچه قلب را فعال می‌کند یا خیر. HCoV-NL63 یک ویروس کرونا است که بدون ایجاد آسیب قلبی، سیستم تنفسی را آلوده می کند، اگرچه پروتئین اسپایک آن نیز از ACE2 برای واسطه ورود ویروس استفاده می کند. آنها توانایی بالقوه ایجاد بیماری قلبی را در هر دو پروتئین SARS-CoV-2 و پروتئین NL63 مطالعه کردند. نتایج آنها نشان داد که پروتئین اسپایک SARS-CoV-2 پاسخ ایمنی طبیعی در سلول‌های عضله قلب را فعال می‌کند و به قلب آسیب می‌زند، اما پروتئین NL63 این کار را نمی‌کند.