Китайские исследователи объяснили механизм негативного действия SARS-CoV-2 и связанную с ним эффективность двух препаратов — Naked Science
09.04.2020
София Жаботинская
7

Китайские исследователи объяснили механизм негативного действия SARS-CoV-2 и связанную с ним эффективность двух препаратов

6.6

Возбудитель коронавируса SARS-CoV-2 при помощи неструктурных белков повреждает гемоглобин — важный транспортный белок человека. Это приводит к усилению воспалительных процессов и появлению «матового стекла» в легких.

Коронавирус и гемоглобин
Результат молекулярного докинга (компьютерного моделирования) взаимодействия вирусного гликопротеина с гемоглобином. Слева — структура вирусной молекулы, справа — схема межмолекулярных взаимодействий / © Liu & Li, 2020

Исследование, проведенное Вэньчжуном Лю из Сычуаньского университета науки и технологий совместно с Хуалан Ли из Ибиньского университета, показывает, что вирус SARS-CoV-2 может атаковать эритроциты человека, связываясь с молекулами гемоглобина. Это приводит к нарушению транспортировки кислорода по кровотоку. Статья ученых выложена в архиве препринтов ChemRxiv.

Гемоглобин — сложный металлсодержащий белок, способный обратимо связываться с кислородом. В центре каждой молекулы гемоглобина находится гем, или же порфириновое ядро, содержащее атом двухвалентного железа: оно способно связать четыре молекулы O2. Собирая кислород в легких, эритроциты при помощи гемоглобина переносят его в различные органы и части тела.

Вирусные частицы SARS-CoV-2 не взаимодействуют с эритроцитами непосредственно. За это отвечает ряд неструктурных (не являющихся частью вирусного капсида) белков, кодируемых вирусной РНК. Такие протеины облегчают вирусу закрепление и репликацию в организме хозяина, блокируя клеточные механизмы и биохимические пути.

Китайские ученые выяснили, что некоторые из этих неструктурных вирусных белков проникают внутрь эритроцитов и вытесняют железо из порфириновых ядер. Это лишает красные кровяные тельца возможности транспортировать кислород. Исследователям удалось идентифицировать три таких протеина — orf1ab, ORF10 и ORF3a, связывание которых с бета-цепью молекулы гемоглобина приводит к диссоциации железа. Также в связывании с гемом могут участвовать поверхностный гликопротеин вируса и белок ORF8.

Химическая структура порфиринового ядра молекулы гемоглобина / © Chemed

Такое воздействие приводит к усилению воспалительных процессов в легких, гипоксемии, развитию симптомов острого респираторного дистресс-симптома (ОРДС) и полиорганной кислородной недостаточности. Связывание вирусных белков с гемом также объясняет возникновение у бессимптомно переболевших коронавирусом так называемого симптома матового стекла: он проявляется снижением прозрачности легочной ткани из-за сокращения воздушности альвеол и накопления гемоглобина в альвеолах. Еще один признак, косвенно указывающий на влияние вируса на порфириновое ядро, — повышение в крови некоторых больных железосодержащего белка ферритина.

Новое открытие объясняет эффективность двух препаратов — гидроксихлорохина и фавипиравира — при лечении Covid-19. Не так давно французский ученый Дидье Рауль заявил, что благодаря использованию гидроксихлорохина (который обычно применяют для лечения малярии) от коронавирусной инфекции излечились уже более 1000 человек. Согласно утверждениям Лю и Ли, хлорохин (химический предшественник гидроксихлорохина) способен блокировать атаку белков orf1ab, ORF3a и ORF10, а также предотвращать связывание ORF8 с гемоглобином. Это позволяет снизить негативное влияние вирусной инфекции на легкие и организм в целом.

Что касается фавипиравира — этот антивирусный препарат, успешный в борьбе со многими РНК-вирусами, проявляет более направленное действие против SARS-CoV-2. Он блокирует поверхностные гликопротеины и вирусный белок ORF7a, не позволяя вирусу проникнуть в клетку, а его белкам — видоизменять молекулы гемоглобина.

Механизм связывания вирусных белков, описанный Ли и Лю, может лежать в основе того феномена, что дети легче переносят коронавирусную инфекцию. Как упоминалось выше, вирусные белки вызывают диссоциацию железа через взаимодействие с бета-цепью гемоглобина, которая является структурной частью ΗbA — нормального гемоглобина взрослого человека. У детей же в крови преобладает так называемый фетальный гемоглобин ΗbF, который не содержит бета-цепей и, вероятно, неуязвим для вирусных белков.

Возможно, схожая особенность в строении гемоглобина обуславливает невысокую степень заболеваемости в некоторых странах Африки. В тех регионах, где распространена малярия, высока доля людей с талассемией — генетическим заболеванием, у носителей которого синтезируется мутантный гемоглобин без бета-цепей.

Выводы исследователей могут привести к пересмотру тактики лечения тяжелых больных с Covid-19. Вероятно, протоколы вентиляции легких и респираторной поддержки при ОРДС могут навредить больным коронавирусной пневмонией, вызывая повреждение легких. Если выводы, описанные в статье, верны, бóльшую пользу могут принести переливание крови и гипербарическая оксигенация пациентов.

Работа китайских ученых пока ожидает рецензирования, и правильность выводов должна быть подтверждена другими исследователями. Авторы работы также настоятельно рекомендуют не пытаться самостоятельно начинать лечение фавипиравиром и гидроксихлорохином, а применять эти лекарства только по назначению врача.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
9 часов назад
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

30 июля
Мария Азарова

Генеральный конструктор «Энергии» и руководитель полета российского сегмента МКС Владимир Соловьев назвал причину незапланированного включения двигателей нового модуля «Наука», из-за которого станцию развернуло на 45 градусов.

31 июля
Василий Парфенов

Изучение загадочной короны черной дыры, образованной рентгеновским излучением, преподнесло интересное открытие. Космические телескопы XMM-Newton и NuSTAR смогли «увидеть» свет, отраженный веществом сразу позади невероятно массивного объекта. И хотя это очередной раз подтверждает общую теорию относительности, про основной объект исследований ученые почти не получили новых данных.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

25 июля
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

7 Комментариев

Хорошая статья! Интересно было бы узнать, куда девается замещенное железо из гемоглабина. Не приводит ли это, например, к гемохроматозу... или чему еще...
12.04.2020
-
0
+
Что такое гемом?
    -
    -1
    +
    Ключевой мыслью статьи считаю: У БЕССИМПТОМНО переболевших наблюдается синдром матового стекла и накопление гемоглобина в легких (хронический отек). Злые языки поговаривают что в Китае сотни людей умирают ежедневно от отека внутренних органов, но тесты присутствия cov 19 не обнаруживают, потому в статистику ВОЗ они законно не попадают. Какие еще долгосрочные генетические изменения вызывает вирус у БЕССИМПТОМНО переболевших становится с каждым днем интересней и СПАСИБО Редакции за публикацию актуальной информации! (Предупрежден - значит вооружен)
Что-то очень сомнительно. Просмотрел статью: основание смелым утверждениям -- исключительно докинг, стиль рассуждений о физиологии вирусов -- дилетантский. При предполагаемом эффекте должен наблюдаться существенный гемолиз, который в клинических картинах отсутствует. Один из обсуждаемых препаратов -- favipiravir -- известен как специфичный ингибитор РНК-репликазы, загадки с его действием нет.
-
0
+
Необходимо, чтобы было понимание, что это не экпериментальная работа. Экспериментальных данных, подтверждающих описанные здесь результаты, нет. К тому же, это еще не опубликованная статья. Работа выполнена на скорую руку, модель плохо валидирована, взаимодействия не изучены с помощью молекулярной динамики.
    В конце статьи отдельным абзацем именно это и написано. Работа китайских ученых пока ожидает рецензирования, и правильность выводов должна быть подтверждена другими исследователями. Авторы работы также настоятельно рекомендуют не пытаться самостоятельно начинать лечение фавипиравиром и гидроксихлорохином, а применять эти лекарства только по назначению врача.
10.04.2020
-
0
+
Все чаще упоминается этот препарат в прессе. А между тем китайцы еще в марте сравнивали фавипиравир с арбидолом: "на седьмые сутки частота выздоровления в первой группе составила 71,43 процента, а во второй — 55,86 процента" То есть фавипиравир оказался эффективней на 15%. Круто конечно. Но и цена у него выше на порядок. И побочка имеется неслабая.
Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: