Erhebliche SARS-CoV-2-Infektion in perivaskulären Zellen entzündeter Blutgefäße

Ein kürzlich veröffentlichter Artikel auf der bioRxiv* Preprint-Server zeigte, dass Gefäßentzündungen zu einer erhöhten Infektion mit dem Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) des schweren akuten respiratorischen Syndroms in perivaskulären Zellen führen.

Lernen: Beschreibung des Entweichens von Antikörpern aus Omicron-Varianten. Bildnachweis: Dkoi/Shutterstock

Hintergrund

Blutgefäße bestehen aus Endothel- und perivaskulären Zellen. Perizyten sind entscheidend für die Stabilisierung von Blutgefäßen und die Funktion der Gefäßbarriere. Perizyten und Endothelzellen (ECs) beherbergen den Angiotensin-Converting-Enzym-2-(ACE2-)Rezeptor, die primäre Wirtsinteraktionsstelle des SARS-CoV-2-Spike-1-(S1)-Proteins.

Zahlreiche Studien zeigten die vaskulären Folgen einer SARS-CoV-2-Infektion und die Rolle von Perizyten beim Krankheitsverlauf. Die Relevanz von perivaskulären Zellen und Entzündungen bei der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) ist jedoch unbekannt. Darüber hinaus besagen frühere Berichte eine höhere Präferenz von SARS-CoV-2 für die Perizytenbindung als ECs in einigen Organen.

Es ist jedoch unklar, ob eine vorangegangene Störung der Gefäßbarriere die Bindung der SARS-CoV-2-Partikel an perivaskuläre Zellen oder ECs beeinflusst oder nicht.

Über das Studium

In der vorliegenden Arbeit stellten die Forscher die Hypothese auf, dass SARS-CoV-2 in gesunden Gefäßkapillaren mit intakter Barrierefunktion nur begrenzt in perivaskuläre Zellen eindringen kann, was zu einer kontrollierten Immunstimulation und minimalen Gefäßschäden führt. Andererseits weisen Blutgefäße mit eingeschränkter Barrierefunktion eine erhöhte SARS-CoV-2-Paravasationsrate auf. Darüber hinaus weisen Blutgefäße mit entzündungsfördernden Mediatoren wie dem Tumornekrosefaktor α (TNFα) eine veränderte Funktion der Barriere auf.

Anschließend testete das Team die Hypothese, indem es zwei bekannte vaskuläre Kapillar-On-Chip-Modelle einsetzte. Die Autoren verbesserten die Modelle, indem sie endotheliale Kapillaren konstruierten, die mit Perizyten/perivaskulären Zellen verstärkt wurden, die von den mesenchymalen Stromazellen (MSC) abgeleitet wurden. Die Forscher bewerteten die Auswirkungen von Gefäßentzündungen auf die selektive Adhärenz des SARS-CoV-2-S1-Proteins an perivaskulären Zellen unter Verwendung der Modelle.

siehe auch  Zecken, viele landen im Krankenhaus: Der Direktor spricht

In der zentralen Kammer des mikrofluidischen Geräts, das zur Entwicklung des mikrophysiologischen Modells der perizytengestützten Mikrovaskulatur auf dem Chip verwendet wurde, pflanzten die Forscher eine Zellsuspension in ein Kollagen-Fibrin-Hydrogel, das eingeschlossene menschliche MSCs (hMSCs) und grün fluoreszierendes Protein (GFP) umfasste. humane Nabelvenen-ECs (GFP-HUVECs) in einem HUVEC:hMSC-Verhältnis von 4:1 exprimieren.

Ergebnisse und Diskussionen

Die Studienergebnisse zeigten, dass das SARS-CoV-2-S1-Protein sowohl mit mit TNFα behandelten als auch mit unbehandelten/Kontrollkapillaren verbunden war, die Bindung jedoch bei mit TNFα behandelten Kapillaren signifikanter war. TNFα-behandelte Kapillaren hatten eine gleichmäßige Verteilung des S-Proteins, das kontinuierlich mit Zellen innerhalb der extrazellulären Matrix der perivaskulären Region und des mikrovaskulären Netzwerks kolokalisiert war. Im Gegensatz dazu wiesen Kontrollblutgefäße eine ungleichmäßige Verteilung des S-Proteins über die Kapillaren auf, mit erhöhter Konzentration an den Verbindungsstellen. Im perivaskulären Bereich der Kontrollgefäße gab es nur wenige S-Protein-Spots.

Die Kontrollgefäße zeigten eine dünne endothelialisierte Schicht von ECs, kolokalisiert mit perivaskulären Zellen, die eine schwache Färbung des S-Proteins zeigen, das an der Gefäßwand und in bestimmten wandernden Zellen innerhalb des umgebenden Bindegewebes haftet. Andererseits war das S1-Protein hauptsächlich mit der Delaminierung perivaskulärer Zellen in TNFα-behandelten Proben verbunden. Während bei den Kontrollen keine S1-Proteine ​​außerhalb des Blutgefäßes beobachtet wurden, verursachte die TNFα-Behandlung den Verlust der Barrierefunktion, wodurch S1-Proteine ​​die Endothelbarriere passieren und außerhalb des Gefäßes verbleiben konnten.

Die Anzahl der migrierenden perivaskulären Zellen war in den TNFα-exponierten Zellen im Vergleich zu den Kontrollen doppelt so hoch. Darüber hinaus wurden perivaskuläre Zellen, die TNFα ausgesetzt waren, groß, entwickelten Migrationseigenschaften mit sternförmigem und verlängertem Zytoplasma, mit Hauptaktivitäten parallel zur langen Gefäßachse und vielen auffälligen Filopodien, die außerhalb des Gefäßes innerhalb der angrenzenden extrazellulären Matrix gerichtet waren.

siehe auch  Coronavirus India Live aktualisiert Coronavirus-Fälle heute Covid-19-Fälle in Indien Omicron Covid-Fälle Indien Covid-19-Fälle 3. Juli

Während die räumliche Korrelation zwischen S1-Protein und GFP-Signal in Kontrollen 0,9 betrug, zeigten TNFα-behandelte Gefäße außerdem eine geringere räumliche Beziehung zwischen S1-Protein und GFP, was veranschaulicht, dass die S1-Proteinverteilung in entzündeten Gefäßen wesentlich breiter war.

Schlussfolgerungen

Die Studienergebnisse stellten eine signifikante Assoziation zwischen Gefäßfunktion, Entzündung und perivaskulären Zellen fest. Diese Assoziation könnte ein neues Verständnis der Pathogenese der SARS-CoV-2-Infektion vermitteln und dazu beitragen, die umfangreichen Auswirkungen der Infektion in mehreren vaskularisierten Organen und Geweben des Körpers zu rechtfertigen.

Die vorliegende Studie zeigt eine drastisch höhere Adhärenz und Extravasation des SARS-CoV-2-S1-Proteins mit perivaskulären Zellen entzündeter Blutgefäße als mit gesunden Gefäßen. Das S1-Protein hatte einen erhöhten Zugang zu perivaskulären Domänen mit TNFα-vermittelter Entzündung. Die Studienergebnisse deuten darauf hin, dass perivaskuläre Zellen ein mögliches Ziel sein könnten, um die verschlechterten vaskulären Folgen von Menschen mit entzündlichen Komorbiditäten während COVID-19 anzugehen.

*Wichtiger Hinweis

bioRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Fachleuten begutachtet wurden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, die klinische Praxis/das gesundheitsbezogene Verhalten leiten oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.

Zeitschriftenreferenz:

Newsletter

Leave a Reply

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.