Punti salienti della ricerca :
- I ricercatori hanno dimostrato per la prima volta una potenziale via della proteina spike SARS-CoV-2 che danneggia il cuore.
- Nello studio che ha valutato topi e cellule cardiache umane, la proteina spike SARS-CoV-2 ha infiammato le cellule del muscolo cardiaco, il che può causare lesioni cardiache.
CHICAGO, 25 luglio 2022 — Il danno cardiaco è comune tra i pazienti ricoverati in ospedale con COVID-19 , portando molti a chiedersi come il virus influisca sul cuore. Ora, i ricercatori hanno scoperto che la proteina spike del virus della sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2) può portare a lesioni del muscolo cardiaco attraverso il processo infiammatorio, secondo una ricerca preliminare che sarà presentata al Basic Cardiovascular dell’American Heart Association Scienze Scientifiche Sessioni 2022 . L’incontro, tenutosi a Chicago dal 25 al 28 luglio, offre le ultime ricerche sulle scienze cardiovascolari di base e traslazionali.
La proteina spike si trova sulla superficie di SARS-CoV-2, il virus che causa il COVID-19. Le proteine ????spike si legano ai recettori noti come enzima di conversione dell’angiotensina 2 (ACE2) sulle cellule bersaglio. La proteina spike facilita l’ingresso del virus nelle cellule sane, che è il primo passo nell’infezione. Oltre a infettare i polmoni, il virus può diffondersi anche ad altri organi causando maggiori danni all’organismo, infezioni gravi e, tra alcune persone, la morte.
“È già noto dal lato clinico che l’infezione da COVID-19 può indurre lesioni cardiache, tuttavia, ciò che non sappiamo sono i dettagli meccanicistici di come ciò avvenga. Quello che sospettiamo è che la proteina spike abbia ruoli patologici sconosciuti”, ha affermato Zhiqiang Lin, Ph.D., autore principale dello studio e assistente professore presso il Masonic Medical Research Institute di Utica, New York. “I nostri dati mostrano che la proteina spike di SARS-CoV-2 provoca danni al muscolo cardiaco. Ecco perché è importante vaccinarsi e prevenire questa malattia”.
“L’immunità naturale dell’ospite è la prima linea di difesa contro l’invasione di agenti patogeni e le cellule del muscolo cardiaco hanno il loro meccanismo immunitario naturale. L’attivazione della risposta immunitaria dell’organismo è essenziale per combattere l’infezione da virus; tuttavia, ciò può anche compromettere la funzione delle cellule del muscolo cardiaco e persino portare alla morte cellulare e all’insufficienza cardiaca”, ha affermato Lin.
I ricercatori hanno studiato se la proteina della punta SARS-CoV-2 attiva la risposta immunitaria naturale nelle cellule del muscolo cardiaco. HCoV-NL63 è un coronavirus che infetta il sistema respiratorio senza causare danni cardiaci, sebbene la sua proteina spike utilizzi anche ACE2 per mediare l’ingresso del virus. Hanno studiato la potenziale capacità di causare malattie cardiache sia della proteina spike SARS-CoV-2 che della proteina spike NL63. I loro risultati hanno mostrato che la proteina della punta SARS-CoV-2 ha attivato la risposta immunitaria naturale nelle cellule del muscolo cardiaco e ha danneggiato il cuore, ma la proteina della punta NL63 no.
“Il fatto che la proteina spike SARS-CoV-2 stia attivando la risposta immunitaria naturale può spiegare l’elevata virulenza rispetto agli altri coronavirus”, ha affermato Lin. “La segnalazione TLR4 è la via principale che attiva la risposta immunitaria naturale del corpo e la proteina della punta SARS-CoV-2 attiva TLR4, non la normale proteina della punta dell’influenza”.
Per studiare l’impatto della proteina della punta SARS-CoV-2 sul cuore, i ricercatori hanno clonato la proteina della punta SARS-CoV-2 e la proteina della punta NL63 nel vettore virale AAV9. Il vettore virale AAV9 è stato somministrato a topi di laboratorio per attivare la proteina spike nelle cellule del muscolo cardiaco. Hanno scoperto che la proteina spike SARS-CoV-2 mediata da AAV9, e non la proteina spike NL63, ha causato disfunzione cardiaca, rimodellamento ipertrofico (allargamento) e infiammazione cardiaca.
Nei test di laboratorio su cellule cardiache coltivate in piatti, i ricercatori hanno anche osservato che la proteina spike SARS-CoV-2 rendeva le cellule muscolari cardiache molto più grandi rispetto alle cellule senza nessuna delle due proteine ??spike. “Abbiamo trovato prove dirette che la proteina spike SARS-CoV-2 è tossica per le cellule del muscolo cardiaco”, ha detto Lin.
Durante questo studio, i ricercatori hanno anche esaminato una biopsia cardiaca da un paziente deceduto con infiammazione dovuta a COVID-19. Hanno rilevato la proteina spike SARS-CoV-2 e la proteina TLR4 sia nelle cellule del muscolo cardiaco che in altri tipi di cellule. Al contrario, queste due proteine ??erano assenti in una biopsia di un cuore umano sano. “Ciò significa che una volta che il cuore è stato infettato da SARS-CoV-2, attiverà la segnalazione TLR4”, ha detto Lin. “Oltre a danneggiare direttamente le cellule del muscolo cardiaco, la stessa proteina spike è molto infiammatoria e può causare un’infiammazione sistemica che indirettamente causa problemi cardiaci”.
ACE2 è un importante enzima che controlla la pressione sanguigna. L’infezione da SARS-CoV-2 può compromettere la funzione ACE2, che a sua volta porta ad un aumento della pressione sanguigna e, quindi, danneggia il cuore. SARS-CoV-2 può anche danneggiare il cuore attraverso altri percorsi sconosciuti.
“Il nostro studio fornisce due prove che la proteina spike SARS-CoV-2 non ha bisogno di ACE2 per ferire il cuore. In primo luogo, abbiamo scoperto che la proteina spike SARS-CoV-2 ha danneggiato il cuore dei topi di laboratorio. Diversamente da ACE2 negli esseri umani, ACE2 nei topi non interagisce con la proteina spike SARS-CoV-2, pertanto, la proteina spike SARS-CoV-2 non ha danneggiato il cuore interrompendo direttamente la funzione ACE2. In secondo luogo, sebbene entrambi i coronavirus SARS-CoV-2 e NL63 utilizzino ACE2 come recettore per infettare le cellule, solo la proteina spike SARS-CoV-2 ha interagito con TLR4 e ha infiammato le cellule del muscolo cardiaco. Pertanto, il nostro studio presenta un nuovo ruolo patologico indipendente da ACE2 della proteina spike SARS-CoV-2 “, ha affermato Lin.
Questa ricerca compie il primo passo verso la determinazione se la proteina della punta SARS-CoV-2 colpisce il cuore. I ricercatori ora progettano di studiare come le proteine ??della punta SARS-CoV-2 causano l’infiammazione nel cuore. Esistono due potenziali modi: il primo è che la proteina spike sia espressa nelle cellule del muscolo cardiaco infettate dal virus e quindi attivi direttamente l’infiammazione; il secondo è che la proteina spike del virus viene rilasciata nel flusso sanguigno e le proteine ??spike circolanti SARS-CoV-2 danneggiano il cuore.
I coautori sono Caroline Sheldon, BA; Steven Negron, BA; Chase W. Kessinger, Ph.D.; Bing Xu, dottorato di ricerca; William T. Pu, MD; e Chieh-Yu Lin, MD, Ph.D. Le rivelazioni degli autori sono elencate nell’abstract. Nessun finanziamento è stato segnalato per questo studio.
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