SARS-CoV-2-infectie veroorzaakt COVID-19. De aanwezigheid van het virus in het hartweefsel van patiënten met COVID-19 suggereert dat dit een direct, en niet secundair, effect van een infectie is. Mensen besmet met Covid-19 lopen een aanzienlijk hoger risico op het ontwikkelen van hartspierontsteking, abnormale hartritmes, bloedstolsels, beroerte, hartaanvallen en hartfalen gedurende ten minste een jaar na infectie vergeleken met degenen die niet met het virus zijn geïnfecteerd.
Wetenschappers hebben echter snel vaccins en medicijnen ontwikkeld om de ernst van de ziekte van COVID-19 te verminderen; deze therapieën beschermen de hart- of andere organen tegen schade.
Wetenschappers van het Center for Precision Disease Modeling van de University of Maryland School of Medicine (UMSOM) hebben vastgesteld hoe SARS-CoV-2 beschadigt hartweefsel.
Vorig jaar werden in onderzoek met fruitvliegjes en menselijke cellen de meest dodelijke SARS-CoV-2-eiwitten ontdekt. Ze ontdekten dat een veelbelovend medicijn selinexor de toxiciteit van een van deze eiwitten verminderde, maar niet van de andere, bekend als Nsp6.
In deze studie ontdekten wetenschappers dat Nsp6 het meest giftige SARS-CoV-2-eiwit in het vliegenhart was. Vervolgens ontdekten ze dat het Nsp6-eiwit de hartcellen van de fruitvlieg kaapte om het glycolyseproces te activeren, waardoor cellen de suikerglucose konden verbranden voor energie. Hartcellen gebruiken doorgaans vetzuren als energiebron, maar tijdens hartfalenTerwijl deze cellen proberen het beschadigde weefsel te genezen, zetten ze zich om in het suikermetabolisme. De wetenschappers ontdekten dat het Nsp6-eiwit de mitochondriën verstoorde, de krachtcentrale van de cel die het suikermetabolisme gebruikt om energie te maken.
Later blokkeerden wetenschappers met behulp van het medicijn 2-deoxy-D-glucose (2DG) het suikermetabolisme in fruitvliegjes en hartcellen van muizen. Ze ontdekten dat het medicijn het hart verminderde schade aan de mitochondriën veroorzaakt door het virale eiwit Nsp6.
Senior auteur Zhe Han, Ph.D., hoogleraar geneeskunde en directeur van het Center for Precision Disease Modeling bij UMSOM, zei: “We weten dat sommige virussen de celmachinerie van het geïnfecteerde dier kapen om het metabolisme te veranderen en de energiebron van de cel te stelen, dus we vermoeden dat SARS-CoV-2 iets soortgelijks doet. De virussen kunnen ook de bijproducten van het suikermetabolisme gebruiken als bouwstenen om meer virussen te maken. We voorspellen dus dat dit medicijn, dat de stofwisseling in het hart terugbrengt naar wat het was vóór de infectie, slecht zou zijn voor het virus door de energietoevoer af te sluiten en de stukjes die het nodig heeft om zich te vermenigvuldigen te elimineren.”
Wetenschappers merkten op, “Gelukkig is 2DG goedkoop en wordt het regelmatig gebruikt in laboratoriumonderzoek. Hoewel 2DG niet is goedgekeurd door de Amerikaanse Food and Drug Administration om ziekten te behandelen, bevindt het medicijn zich momenteel in klinische onderzoeken voor de behandeling van COVID-19 in India.
Mark T. Gladwin, MD, vice-president voor medische zaken aan de Universiteit van Maryland, Baltimore, en de John Z. en Akiko K. Bowers Distinguished Professor en Dean, UMSOM, zei, “Te veel Amerikanen die hersteld zijn van COVID krijgen weken of maanden later te maken met gevaarlijke hartaandoeningen, en we moeten de fundamentele redenen leren kennen waarom dit gebeurt. Nu dit onderzoek de routes van het Nsp6-eiwit opheldert, kunnen we de behandelingen verfijnen die we voor toekomstig onderzoek willen gebruiken, met als uiteindelijk doel verdere hartschade bij deze patiënten ongedaan te maken.”
Journal Reference:
- Zhu, Jy., Wang, G., Huang, X. et al. SARS-CoV-2 Nsp6 beschadigt hart- en muishartspiercellen van Drosophila door door MGA/MAX-complex gemedieerde verhoogde glycolyse. Gemeenschappelijke Biol 5 (1039). DOI: 10.1038/s42003-022-03986-6
