Сгущая краски: как иммунная система может нарушить свертываемость крови при тяжелых формах Covid-19

Несмотря на распространенность коронавирусных инфекций, до SARS-CoV-2 не было известно вирусов, которые вызывали бы такое количество разнообразных тяжелых симптомов, затрагивающих, помимо легких, множество других внутренних органов.

Тяжелая форма Covid-19 наряду с острым респираторным дистресс-синдромом, возникающим в результате воспалительных реакций врожденной иммунной системы, которые провоцируют повреждение легких, может также вести к цитокиновому шторму, повреждениям сердца (включая воспаление сердечной мышцы), поражению почек, неврологическим заболеваниям, поражению кровеносной системы, приводящему к ухудшению кровотока. Вдобавок возможны стойкие эмоциональные заболевания и состояния психического здоровья, напоминающие нейродегенеративные заболевания.

Почему Covid-19 влияет на организм таким образом, во многом остается загадкой. Однако в новом исследовании ученые из Университета Линчёпинга (Швеция), похоже, определили биологический механизм, который ранее нигде не описывался и который может быть частью объяснения этой загадки. Статья с результатами опубликована в журнале Journal of American Chemical Society.

Исследовательская группа изучает заболевания, вызванные неправильно свернутыми белками, или амилоидами, наиболее известные примеры которых — болезнь Альцгеймера и осложнения при сахарном диабете второго типа. Авторы отметили, что существует много общего между симптомами, связанными с Covid-19, и теми, которые наблюдаются при заболеваниях, вызванных амилоидами. Поэтому они сосредоточились на изучении белков в оболочке вируса SARS-CoV-2 и возможности формирования из них амилоидов.

На функции белков, помимо последовательности мономеров-аминокислот, сильно влияет их вторичная и третичная структуры: то есть то, как свернуты эти молекулы, их трехмерная структура. Кроме своей основной формы, белок может принимать альтернативную форму, которая, вероятнее всего, не будет выполнять никакой функции в клетке и просто станет накапливаться как балласт. Известно, что свыше 30 различных белков имеют такую альтернативную форму амилоида, которая обычно связана с развитием какой-либо болезни.

Используя компьютерное моделирование, исследователи обнаружили, что шиповидный белок (S-белок) коронавируса SARS-CoV-2, который он использует для взаимодействия с клетками организма и их заражения, содержит семь участков, которые могут производить амилоид. Три из семи участков оказались способны образовывать не просто амилоид, но амилоидные фибриллы — большие разветвленные структуры, при рассмотрении под электронным микроскопом выглядящие как длинные запутанные нити.

Хотели, как лучше, а получилось…

Однако потенциальная возможность образования амилоидов еще ни о чем не говорит, если нет механизма, по которому они могут формироваться в организме. И, вероятно, авторы его нашли: лейкоциты иммунной системы, пытаясь защитить организм от вируса, выделяют фермент, который нарезает белки оболочки вируса, уничтожая его и предотвращая заражение клеток. К несчастью, в процессе в большом количестве образуется именно один из тех участков, формирующих длинные амилоидные фибриллы.

«Мы никогда не видели таких идеальных, но одновременно пугающих фибрилл, как те, что получаются из продуцирующего амилоид шиповидного белка SARS-CoV-2 и его фрагментов. Фибриллы, получающиеся из фрагментов шиповидного белка, разветвлялись, словно щупальца. Амилоиды обычно так не разветвляются. Мы считаем, что это связано с характеристиками самого белка», — объяснил Пер Хаммарстрем (Per Hammarström), профессор кафедры физики, химии и биологии Университета Линчёпинга и соавтор исследования.

Предыдущие работы показали, что шиповидный белок SARS-CoV-2 может участвовать в образовании небольших тромбов. Кровь содержит белок фибрин, который помогает ей сворачиваться при повреждении сосуда так, чтобы закрыть отверстие и остановить кровотечение. После того как рана начала заживать, коагулянт (та самая заплатка, закрывающая отверстие в сосуде) в норме расщепляется плазмином — другим белком, также содержащимся в крови.

Зная это, шведские ученые смешали фрагменты шиповидного белка, продуцирующие амилоид, с этими белками крови и увидели, что образовавшийся коагулят фибрина и амилоидных фибрилл не расщепляется плазмином как обычно. Таким образом, этот механизм может быть ответственен за образование подобных микросгустков крови, которые наблюдаются как при тяжелом, так и длительном течении Covid-19. Для подтверждения роли открытого механизма в формировании тяжелых симптомов коронавирусной инфекции необходимы дальнейшие исследования, в частности наблюдение за реальными пациентами.