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Livelli elevati di glucosio favoriscono l’infezione da SARS-CoV-2

Immagine: Public Domain.
COVID-19, la malattia causata dal nuovo coronavirus SARS-CoV-2, è una malattia edstremamente infettiva. Sono urgenti nuovi approcci terapeutici per il suo trattamento.
Perché alcuni individui sono più inclini a sviluppare la forma grave di COVID-19 rimane sfuggente. Le persone obese e diabetiche con livelli incontrollati di glucosio nel sangue hanno un rischio maggiore di sviluppare la forma grave di COVID-19. Si ritiene che la tempesta di citochine osservata nei pazienti con COVID-19 gravi sia associata a risposta immunitaria adattativa disfunzionale e morte delle cellule epiteliali.
In questo studio, condotto dall’ UNICAMP, Brazil, i ricercatori dimostrano che il glucosio elevato e la glicolisi aerobica prolungata nei monociti promuovono direttamente la replicazione virale, la produzione di citochine, la successiva disfunzione delle cellule T e la morte delle cellule epiteliali polmonari. Pertanto, il target delle vie metaboliche può fornire nuove strategie terapeutiche per il trattamento della malattia COVID-19.
COVID-19 può provocare gravi lesioni polmonari. Rimaneva da stabilire perché gli individui diabetici con livelli di glucosio incontrollati siano più inclini a sviluppare la forma grave di COVID-19.
 Il meccanismo molecolare alla base dell’infezione da SARS-CoV-2 e ciò che determina l’insorgenza della tempesta di citochine riscontrata in pazienti con COVID-19 gravi non sono noti. I monociti e i macrofagi sono i tipi di cellule immunitarie più numerosi nei polmoni dei pazienti COVID-19 e sembrano avere un ruolo centrale nella patogenicità della malattia. Queste cellule adattano il loro metabolismo dopo l’infezione e diventano altamente glicolitiche, il che facilita la replicazione della SARS-CoV-2. L’infezione innesca la produzione di ROS mitocondriale, che induce la stabilizzazione del fattore 1α (HIF-1α) inducibile dall’ipossia e di conseguenza promuove la glicolisi. I cambiamenti indotti da HIF-1α nel metabolismo dei monociti dall’infezione SARS-CoV-2 inibiscono direttamente la risposta delle cellule T e riducono la sopravvivenza delle cellule epiteliali. Il target per HIF-1 può avere un grande potenziale terapeutico per lo sviluppo di nuovi farmaci per il trattamento di COVID-19.

Astratto grafico

Figura miniatura fx1

Una volta nelle vie aeree, SARS-CoV-2 infetta le cellule ospiti e inizia a replicarsi. All’infezione, segue un accumulo di cellule immunitarie nei polmoni, in particolare macrofagi e monociti. Utilizzando dati di sequenziamento dell’RNA a singola cellula (RNA-seq) pubblicamente disponibili e provenienti dal lavaggio broncoalveolare (BAL) di pazienti e controlli COVID-19 lievi e gravi, i ricercatori hanno scoperto che numerosi geni associati alla “via di segnalazione dell’interferone α / β” sono sovraregolati in pazienti con COVID-19 lievi e gravi rispetto ai controlli in tutti e 6 i cluster di monociti. Questi monociti sono probabilmente reclutati dalle chemochine prodotte da cellule epiteliali infette, mentre gli interferoni (IFN) inducono l’enzima 2 di conversione dell’angiotensina (ACE2), una delle proteine ​​utilizzate dal virus per entrare nella cellula.

Spiegano i ricercatori:

” Abbiamo dimostrato che SARS-CoV-2 infetta efficacemente i monociti del sangue periferico e migliora l’espressione dell’ACE2. I monociti infetti da SARS-CoV-2 hanno espresso livelli più elevati di IFN α, β e λ e livelli più alti di citochine proinfiammatorie TNF-α, IL-1β e IL-6, che sono associati alla “tempesta di citochine” in COVID-19. I livelli incontrollati di glucosio nel sangue osservati nei pazienti diabetici sono un importante fattore di rischio per la gravità di COVID-19. Pertanto, abbiamo ipotizzato che la disponibilità di glucosio possa influire sulla capacità di replicazione virale. Abbiamo usato l’aumento delle concentrazioni di glucosio per imitare le condizioni fisiologiche e patologiche umane. I monociti sono stati coltivati ​​in condizioni di basso (2,5 mM, equivalenti a 40 mg / dL), normale (5,5 mM, equivalenti a 100 ng / dL) ed elevato glucosio.(11,1 mM e 22,2 mM, equivalenti a 200 e 400 mg / dL), rispettivamente. Il glucosio ha aumentato direttamente la carica virale, l’ACE2 e l’espressione di IL-1β nei monociti infetti da CoV-2 in modo dose-dipendente. Inoltre, l’aumento dei livelli di glucosio ha ulteriorment aumentato l’espressione di TNF-α, IL-6 e IFN α, β e λ”.

Questi dati suggeriscono che le persone con livelli elevati di glucosio circolante possono essere più suscettibili all’infezione da CoV-2.

Fonte: Cell Metabolism

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