Китайские исследователи объяснили механизм негативного действия SARS-CoV-2 и связанную с ним эффективность двух препаратов — Naked Science
9 минут
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.
Сегодня, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

8 часов назад
6 минут
Мария Кривоченко

Это крупнейшее исследование ДНК людей, живущих в Северной и Южной Америке. Оно показывает, откуда в США появились рабы, и раскрывает детали жестокого обращения с ними.

Сегодня, 09:34
3 минуты
Сергей Васильев

Новый метод позволил сделать немагнитный пирит ферромагнетиком, подходящим для использования в электронике и солнечных батареях.

Сегодня, 09:31
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Вчера, 11:27
35 минут
Александр Березин

На планете разворачивается новая лунная гонка. Российская космическая отрасль пытается обозначить участие в ней, патентуя многопусковой полет к спутнику Земли. Очевидно, что это лишь суррогат сверхтяжелых ракет, которых мы пока не строим. США, напротив, активно разрабатывают сразу два сверхтяжа – но и там не все гладко. Их лунная программа может испытать сильнейший удар в ближайший год. Скептики считают, что усилия всех участников гонки бесполезны. Мол, пилотируемые полеты к другим небесным телам не нужны, ибо дороги. Автоматы смогут все сделать намного дешевле. На деле лунная программа, как мы покажем ниже, не дороже полетов к МКС. Да и автоматы не дадут нам ничего подобного результатам пилотируемой лунной экспедиции. Попробуем разобраться почему.

29 июля
7 минут
Мария Азарова

По мнению авторов новой работы, вертикальное сельское хозяйство позволит удовлетворить спрос на продукты питания, который значительно возрастет к середине-концу столетия. Благодаря вертикальным установкам можно будет повысить урожайность пшеницы в сотни раз, использовать повторно воду для полива и не зависеть от погоды.

6 июля
5 минут
Мария Азарова

Ученые, работающие с крупнейшим в мире радиотелескопом, сообщили об обнаружении эмиссии нейтрального водорода, исходящей от объектов за пределами нашей Галактики.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

[miniorange_social_login]

Комментарии

7 Комментариев

Александр Дубатов
14.04.2020
-
0
+
Хорошая статья! Интересно было бы узнать, куда девается замещенное железо из гемоглабина. Не приводит ли это, например, к гемохроматозу... или чему еще...
Valery Magadov
12.04.2020
-
0
+
Что такое гемом?
    Роман Сотников
    12.04.2020
    -
    -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)
Адам Белковский
10.04.2020
-
0
+
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.
Nurbubu Moldogazieva
10.04.2020
-
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.
    Редакция Naked Science
    10.04.2020
    -
    2
    +
    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.
ivankolupayev
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?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: