Hình ảnh đại diện của các tế bào kiểm soát nội mô mạch máu (trái) và các tế bào được điều trị với protein Spike SARS-CoV-2 (bên phải) cho thấy rằng protein tăng đột biến gây tăng phân mảnh ty thể trong tế bào mạch máu. Credit: Viện Salk

Các nhà nghiên cứu và cộng tác viên của Salk đã chỉ ra cách thức protein gây hại cho tế bào, xác nhận COVID-19 là một bệnh chủ yếu về mạch máu.

Các nhà khoa học đã biết từ lâu rằng các protein “tăng đột biến” đặc biệt của SARS-CoV-2 giúp vi rút lây nhiễm sang vật chủ của nó bằng cách bám vào các tế bào khỏe mạnh. Giờ đây, một nghiên cứu mới cho thấy chúng cũng đóng một vai trò quan trọng trong chính căn bệnh này.

Bài báo, được xuất bản vào ngày 30 tháng 4 năm 2021, trên tạp chí Circulation Research, cũng cho thấy kết luận rằng COVID-19 là một bệnh mạch máu, chứng minh chính xác cách vi rút SARS-CoV-2 gây tổn hại và tấn công hệ thống mạch máu ở cấp độ tế bào. Các phát hiện giúp giải thích nhiều loại biến chứng dường như không liên quan của COVID-19 và có thể mở ra cơ hội cho các nghiên cứu mới về các liệu pháp hiệu quả hơn.

Trợ lý giáo sư nghiên cứu Uri Manor, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Nhiều người nghĩ đó là một bệnh hô hấp, nhưng đó thực sự là một bệnh mạch máu. “Điều đó có thể giải thích tại sao một số người bị đột quỵ, và tại sao một số người có vấn đề ở các bộ phận khác của cơ thể. Điểm chung giữa chúng là chúng đều có nền tảng mạch máu ”.

Các nhà nghiên cứu của Salk đã hợp tác với các nhà khoa học tại Đại học California San Diego trong bài báo, bao gồm cả đồng tác giả đầu tiên Jiao Zhang và đồng tác giả cấp cao John Shyy, trong số những người khác.

Mặc dù bản thân những phát hiện này không hoàn toàn là một điều bất ngờ, nhưng bài báo này đã cung cấp xác nhận rõ ràng và giải thích chi tiết về cơ chế mà lần đầu tiên protein làm tổn thương các tế bào mạch máu. Ngày càng có nhiều sự đồng thuận rằng SARS-CoV-2 ảnh hưởng đến hệ thống mạch máu, nhưng chính xác nó đã làm như thế nào thì vẫn chưa được hiểu rõ. Tương tự như vậy, các nhà khoa học nghiên cứu các coronavirus khác từ lâu đã nghi ngờ rằng protein đột biến góp phần làm hỏng các tế bào nội mô mạch máu, nhưng đây là lần đầu tiên quá trình này được ghi nhận.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một “pseudovirus” được bao quanh bởi vương miện cổ điển của các protein đột biến SARS-CoV-2, nhưng không chứa bất kỳ loại virus thực sự nào. Việc tiếp xúc với vi rút pseudovirus này đã dẫn đến tổn thương phổi và động mạch của mô hình động vật — chứng tỏ rằng chỉ riêng protein tăng đột biến đã đủ để gây bệnh. Các mẫu mô cho thấy tình trạng viêm ở các tế bào nội mô lót thành động mạch phổi.

Sau đó, nhóm nghiên cứu đã tái tạo quá trình này trong phòng thí nghiệm, để các tế bào nội mô khỏe mạnh (tạo đường dẫn động mạch) tiếp xúc với protein tăng đột biến. Họ cho thấy rằng protein đột biến đã làm hỏng các tế bào bằng cách liên kết ACE2. Sự liên kết này làm gián đoạn tín hiệu phân tử của ACE2 tới ty thể (bào quan tạo ra năng lượng cho tế bào), khiến ty thể bị hư hỏng và phân mảnh.

Các nghiên cứu trước đây cho thấy tác động tương tự khi tế bào tiếp xúc với virus SARS-CoV-2, nhưng đây là nghiên cứu đầu tiên cho thấy thiệt hại xảy ra khi tế bào tự tiếp xúc với protein đột biến.

Manor giải thích: “Nếu bạn loại bỏ khả năng sao chép của vi rút, nó vẫn có tác động gây tổn hại lớn đến các tế bào mạch máu, chỉ đơn giản là nhờ khả năng liên kết với thụ thể ACE2 này, thụ thể protein S, nổi tiếng nhờ COVID. “Các nghiên cứu sâu hơn với các protein đột biến cũng sẽ cung cấp cái nhìn mới về khả năng lây nhiễm và mức độ nghiêm trọng của virus SARS CoV-2 đột biến.”

Tiếp theo, các nhà nghiên cứu hy vọng sẽ xem xét kỹ hơn cơ chế mà protein ACE2 bị phá vỡ làm hỏng ty thể và khiến chúng thay đổi hình dạng.

Tham khảo: “SARS-CoV-2 Spike Protein làm suy yếu chức năng nội mô thông qua điều hòa giảm của ACE 2” của Yuyang Lei, Jiao Zhang, Cara R. Schiavon, Ming He, Lili Chen, Hui Shen, Yichi Zhang, Qian Yin, Yoshitake Cho, Leonardo Andrade, Gerald S. Shadel, Mark Hepokoski, Ting Lei, Hongliang Wang, Jin Zhang, Jason X.-J. Yuan, Atul Malhotra, Uri Manor, Shengpeng Wang, Zu-Yi Yuan và John YJ. Shyy, ngày 31 tháng 3 năm 2021, Nghiên cứu lưu thông.
DOI: 10.1161 / CIRCRESAHA.121.318902

Các tác giả khác trong nghiên cứu là Yuyang Lei và Zu-Yi Yuan của Đại học Jiaotong ở Tây An, Trung Quốc; Cara R. Schiavon, Leonardo Andrade, và Gerald S. Shadel của Salk; Ming He, Hui Shen, Yichi Zhang, Yoshitake Cho, Mark Hepokoski, Jason X.-J. Yuan, Atul Malhotra, Jin Zhang của Đại học California San Diego; Lili Chen, Qian Yin, Ting Lei, Hongliang Wang và Shengpeng Wang thuộc Trung tâm Khoa học Y tế Đại học Tây An Jiatong ở Tây An, Trung Quốc.

Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Viện Y tế Quốc gia, Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc, Quỹ Khoa học Tự nhiên Thiểm Tây, Chương trình Nghiên cứu và Phát triển Trọng điểm Quốc gia, Bệnh viện trực thuộc đầu tiên của Đại học Giao thông Tây An; và Đại học Giao thông Tây An.

Nguồn: scitechdaily