Possible patogènesi i prevenció de COVID llarg: SARS-CoV-2-trastorn mitocondrial induït part 1

Resum:Els pacients que s'han recuperat de la infecció per la malaltia del coronavirus 2019 (COVID-19) poden experimentar fatiga crònica durant l'exercici, malgrat que no hi hagi anormalitats evidents del cor o els pulmons. La manca actual de tractaments efectius fa que la gestió de la COVID-19 a llarg termini sigui un repte important. Un dels mecanismes subjacents del COVID llarg pot ser la disfunció mitocondrial. Les infeccions per coronavirus 2 (SARS-CoV-2) de la síndrome respiratòria aguda severa poden alterar els mitocondris responsables de la producció d'energia a les cèl·lules. Aquesta alteració comporta una disfunció mitocondrial que, al seu torn, augmenta l'estrès oxidatiu. En definitiva, això provoca una pèrdua de la integritat mitocondrial i la mort cel·lular. A més, les proteïnes víriques poden unir-se als complexos mitocondrials, alterant la funció mitocondrial i fent que les cèl·lules immunitàries reaccionin de manera excessiva. Aquesta reacció excessiva provoca inflamació i símptomes de COVID potencialment llargs. És important tenir en compte que els papers del dany mitocondrial i de les respostes inflamatòries causades pel SARS-CoV-2 en el desenvolupament de COVID llarg encara s'estan dilucidant. Orientar la funció mitocondrial pot proporcionar nous enfocaments clínics prometedors per als pacients amb COVID-19; tanmateix, calen estudis addicionals per avaluar la seguretat i l'eficàcia d'aquests enfocaments.

Cistanche pot actuar com a potenciador antifatiga i resistència, i els estudis experimentals han demostrat que la decocció de Cistanche tubulosa podria protegir eficaçment els hepatòcits del fetge i les cèl·lules endotelials danyades en ratolins nedadors que suporten pes, regular l'expressió de NOS3 i promoure el glicogen hepàtic. síntesi, exercint així una eficàcia antifatiga. L'extracte de Cistanche tubulosa ric en glucòsids feniletanoides podria reduir significativament els nivells de creatincinasa sèrica, lactat deshidrogenasa i lactat, i augmentar els nivells d'hemoglobina (HB) i glucosa en ratolins ICR, i això podria tenir un paper antifatiga disminuint el dany muscular. i retardar l'enriquiment de l'àcid làctic per a l'emmagatzematge d'energia en ratolins. Les pastilles compostes de Cistanche Tubulosa van allargar significativament el temps de natació amb pes, van augmentar la reserva de glucogen hepàtic i van disminuir el nivell d'urea sèrica després de l'exercici en ratolins, mostrant el seu efecte antifatiga. La decocció de Cistanchis pot millorar la resistència i accelerar l'eliminació de la fatiga en els ratolins que fan exercici, i també pot reduir l'elevació de la creatina quinasa sèrica després de l'exercici de càrrega i mantenir la ultraestructura del múscul esquelètic dels ratolins normal després de l'exercici, cosa que indica que té els efectes. de millorar la força física i anti-fatiga. Cistanchis també va allargar significativament el temps de supervivència dels ratolins enverinats per nitrits i va millorar la tolerància a la hipòxia i la fatiga.

Feu clic a Sobre fatiga

【Per a més informació:george.deng@wecistanche.com / WhatsApp:8613632399501】

Paraules clau:SARS-CoV-2; COVID llarg; patrons moleculars associats a patògens (PAMP); trastorn mitocondrial; respostes inflamatòries; fosforilació oxidativa; cadena de transport d'electrons

1. Introducció

El símptoma principal de la malaltia del coronavirus 2019 (COVID-19) és una malaltia respiratòria [1]. Tanmateix, el coronavirus 2 de la síndrome respiratòria aguda severa (SARS-CoV-2) també pot causar símptomes gastrointestinals i inflamació, que poden afectar els pulmons i la resposta immune a través de les citocines al torrent sanguini [2]. Les persones amb malaltia post-COVID-19 poden experimentar una varietat de símptomes que poden persistir setmanes, mesos o fins i tot anys després de la infecció [3]. De vegades, els símptomes fins i tot desapareixen i tornen a aparèixer. Aquests símptomes poden ser difícils d'explicar i gestionar. El COVID llarg s'ha definit com "signes, símptomes i condicions que continuen o es desenvolupen després de la infecció inicial per SARS-CoV-2" [4]. Les avaluacions clíniques i l'avaluació dels resultats de l'anàlisi de sang rutinari, les radiografies de tòrax i els electrocardiogrames poden ser normals [5]. Els símptomes més freqüents de les condicions post-COVID-19 inclouen una resposta d'hiperventilació exagerada durant l'exercici, cansament o debilitat que interfereix amb la vida diària, malestar després de l'esforç, febre i molt més [6,7]. El pic de consum d'oxigen (VO2pic) en pacients amb COVID-19 llarg és significativament inferior al normal [8]. En els primers mesos després de la infecció, a causa de la insuficiència cronotròpica i la reducció de la producció cardíaca, el sistema cardiovascular pot provocar un pic de VO2 baix a causa d'un rendiment cardíac inferior al normal [8]. Alternativament, factors perifèrics com la massa muscular, la força i la perfusió, la funció mitocondrial o la diferència d'oxigen arteriovenós també poden contribuir a un pic de VO2 baix [8]. Aquests símptomes són similars als reportats per pacients amb encefalomielitis miàlgica/síndrome de fatiga crònica i persones amb malalties genètiques mitocondrials [7,9].

S'ha informat de la co-localització del genoma SARS-CoV-2 i dels mitocondris en teixits infectats amb SARS-CoV{-2- [10]. Els mitocondris poden ser extremadament vulnerables a estímuls fisiològics i patològics com les infeccions víriques. La integritat i la funció normal dels mitocondris es poden alterar durant la infecció per SARS-CoV-2, modulant així les respostes cel·lulars. La replicació del SARS-CoV-2 comença amb vesícules de doble membrana (DMV) induïdes per virus que s'originen del reticle endoplasmàtic i que finalment s'integren per formar una xarxa de membrana complexa [11]. Se sap que les proteïnes SARS-CoV-2 s'orienten selectivament als compartiments dels orgànuls com el reticle endoplasmàtic i els mitocondris, i poden residir a la matriu mitocondrial hoste [12]. Això provoca una disfunció mitocondrial i un augment de l'estrès oxidatiu, que finalment condueix a la pèrdua de la integritat mitocondrial i la mort cel·lular [13]. Aquestes proteïnes també es combinen amb complexos de porus de transició de permeabilitat mitocondrial (mPTP) inespecífics i selectius als mitocondris, que podrien alterar la morfologia i la funció mitocondrials, interrompre el cicle de Ca2+, inhibir el canal de calci controlat per voltatge (VDCC) activitat i condueix a un trastorn de l'homeòstasi iònica i a una disfunció mitocondrial, alterant així el cicle cel·lular de Ca2+ i la viabilitat cel·lular [14].

A més, la hiperactivació de l'inflamsoma 3 que conté domini de pirina de la família NLR (NLRP3) dóna lloc a una hiperresposta en macròfags activats clàssicament quan la funció mitocondrial està compromesa, augmentant les espècies reactives d'oxigen mitocondrial (mtROS) i l'ADN mitocondrial de circulació lliure (mtDNA). L'ADNmt, la cardiolipina i el citocrom oxidats dels mitocondris danyats, quan s'alliberen al citoplasma, activen patrons moleculars associats a danys (DAMP), donant lloc a respostes inflamatòries locals i sistèmiques sostingudes [15–17]. Aquest article revisa les hipòtesis sobre els canvis en l'estat mitocondrial sota la infecció per SARS-CoV-2, inclosa l'homeòstasi redox mitocondrial, la regulació de la inflamació i la senyalització antiviral, entre d'altres, i analitza per què el dany mitocondrial pot contribuir a un llarg COVID.

2. SARS-CoV-2 i COVID llarg

2.1. SARS-CoV-2 Proteïnes no estructurals

El coronavirus és un virus d'ARN de sentit positiu monocatenari que conté un embolcall. El seu genoma està estructurat com a 50 -líder-UTR-replica (marc de lectura obert 1ab)-spike-envelopemembrane-nucleocapsid-30 UTR-polyA cua [18,19]. Les partícules del virus SARS-CoV-2 es componen de proteïnes estructurals principals, com ara la proteïna espiga, la proteïna de l'embolcall, la proteïna de membrana i la proteïna de la nucleocàpsida. Les poliproteïnes de replicasa s'autoescindeixen les poliproteïnes ORF1a i ORF1ab del SARS-CoV-2 per formar 16 proteïnes no estructurals (NSP1 a NSP16) [20]. Aquests complexos estan implicats en la replicació i transcripció, jugant diferents papers al llarg del cicle de vida del coronavirus (taula 1). Per exemple, NSP16 té un paper important per evadir la resposta immune de l'hoste i protegir l'ARNm viral naixent de la degradació [21].

A més d'aquests complexos de proteïnes no estructurals implicats en la replicació i transcripció del SARS, també estan implicats el marc de lectura obert 3a (ORF3a), ORF3b, ORF3c, ORF3d, ORF6, ORF7a, ORF7b, ORF8, ORF9b, ORF9c i ORF10. en el mecanisme d'infecció del SARS-CoV-2 (taula 2) [22]. En particular, el SARS-CoV-2 no té ORF8a, en comparació amb el SARS-CoV [23,24].

2.2. PAMP virals

Quan el sistema immunitari detecta danys en els teixits, certes molècules s'alliberen per desencadenar una resposta immune mitjançant DAMP [53]. Els DAMP i els patrons moleculars associats a patògens (PAMP) relacionats desencadenen l'assemblatge d'inflamsoma, activen la caspasa -1 [54] i indueixen danys mitocondrials [55] (figura 1). Els receptors Toll-like (TLR) s'expressen tant en cèl·lules innates com no immunes. L'activació dels TLR té un doble paper [56], incloent el reconeixement i l'eliminació de PAMP en bacteris, virus i altres patògens, i la participació dels patògens en el reconeixement i eliminació de DAMP autògens alliberats de cèl·lules moribundes o lisades [57] . Els PAMP típics són els àcids nucleics, inclosos l'ARN viral i l'ADN, però també inclouen glicoproteïnes exposades a la superfície, lipoproteïnes i diversos components de membrana [57]. La participació de PAMP i/o DAMP pot activar receptors de reconeixement de patrons (PRR), com ara TLR o proteïna 2 que conté domini d'oligomerització d'unió a nucleòtids (NOD2), donant lloc a l'activació de NFκB i l'activació de la transcripció gènica. Es va informar anteriorment que se sap que els PAMP virals d'ARN de doble cadena (dsRNA) activen TLR3 [58], mentre que els PAMP virals d'ARN monocatenari (ssRNA) activen principalment TLR7/8 [59]. Els canvis en la distribució d'aminoàcids carregats a la proteïna espiga de les variants d'Omicron interfereixen amb el reconeixement dels TLR per part dels PRR, reduint així l'activació de la via NF-κB i les vies de senyalització relacionades, inhibint la replicació viral i la hiperactivació immune sistèmica [60].

2.3. Llarga COVID

"Síndrome post-COVID-19", "COVID-19 llarg", "efectes COVID-19 a llarg termini", "carregadors llargs", "COVID-19 cua llarga" , i "símptomes persistents de COVID-19" [61–64] són termes utilitzats per descriure diverses condicions, com ara inflamació, seqüeles de danys a l'òrgan, hospitalització i aïllament social, que persisteixen durant molt de temps després del SARS- Infecció per CoV-2 [65]. El COVID llarg té heterogeneïtat a llarg termini i símptomes complexos [66]. Els símptomes més comuns inclouen la fatiga crònica [67]; manifestacions respiratòries (per exemple, tos i dificultat per respirar) [67]; arítmies, palpitacions, hipotensió, augment de la freqüència cardíaca, malaltia tromboembòlica venosa, miocarditis i insuficiència cardíaca aguda [68]; i símptomes de trastorns neurològics i psiquiàtrics relacionats (per exemple, neuropatia perifèrica, boira cerebral, ansietat i depressió) [67,69,70]. Els clústers de diagnòstic han demostrat que el COVID llarg no té un únic fenotip sinó, en canvi, una col·lecció de subfenotips subjectes a diferents diagnòstics i tractaments [71].

Encara no s'ha identificat el mecanisme subjacent a la persistència de COVID llarg [72], però s'ha especulat que pot estar relacionat amb respostes immunitàries anormals, fisiopatologia específica del virus, dany inflamatori en resposta a una infecció aguda [73], persistència de el virus en determinats teixits [74,75] o exosomes i cèl·lules d'hipertròfia [76,77], interaccions SARS-CoV-2 amb la comunitat de microbioma/virome hoste, problemes de coagulació/coagulació i senyalització disfuncional del tronc encefàlic/vagal. 78]. A més, recentment s'ha considerat el paper del SARS-CoV-2 en el dany mitocondrial i la posterior resposta immune [79–81]. Per exemple, la proteïna espiga del SARS-CoV-2 pot inhibir la transcripció dels gens metabòlics mitocondrials a llarg termini, donant lloc a fibrosi miocàrdica i disfunció contràctil del miocardi [79]. Els símptomes neurològics llargs de COVID-19 s'associen amb proteïnes SARS-CoV-2 i anomalies en proteïnes mitocondrials de les cèl·lules nervioses [81].

3. Funció mitocondrial alterada en la infecció per SARS-CoV-2

Tant els canvis induïts per SARS-CoV-2-com els induïts per la inactivitat poden augmentar la disfunció mitocondrial i la ruptura de la miofibril·la, i disminuir la biogènesi mitocondrial i la síntesi muscular [82]. Les cèl·lules infectades amb SARS-CoV-2 presenten unes crestas mitocondrials anormalment inflades [83]. Els mitocondris de les cèl·lules infectades amb SARS-CoV-2-s'apriman notablement i els mitocondris es transloquen i s'agrupen al voltant d'ARNdb viral que conté DMV [84]. NSP4 i ORF9b causen canvis estructurals en els mitocondris, així com la formació de macroporos de la membrana externa i l'alliberament de vesícules de membrana interior carregades d'ADNmt [85]. A més, els gens relacionats amb els mitocondris estan predominantment regulats a la baixa a les cèl·lules infectades amb SARS-CoV-2-[86]; per exemple, l'expressió d'ADNmt, antioxidants (per exemple, catalasa, glutatió sintetasa) i proteïnes de la cadena respiratòria mitocondrial (NDUFA9, NADH: subunitat A9 de la ubiquinona oxidoreductasa; SDHA, subunitat de flavoproteïna del complex succinat deshidrogenasa A; COX4I1, subunitat de citocrom cI1 oxidasa) es van reduir significativament a les placentes infectades amb SARS-CoV-2-[87].

Se sap que SARS-CoV ORF7a, ORF8a i ORF9b es troben als mitocondris, que poden inhibir la senyalització de l'interferó depenent de la proteïna de senyalització antiviral mitocondrial I (RIG1-MAVS) del gen induït per l'àcid retinoic, millorant la replicació viral, i destrueixen la funció mitocondrial [88]. La disfunció mitocondrial és una de les característiques neurodegeneratives més primerenques i destacades de la neuropatologia induïda per SARS-CoV-2-[89]. A més, les síndromes metabòliques com la diabetis, l'obesitat i les malalties cardiovasculars i hepàtiques, que estan relacionades amb els mitocondris, també condueixen a la susceptibilitat i a resultats adversos de la infecció per SARS-CoV-2 [90-93], augmentant significativament la mortalitat. taxa d'infecció per SARS-CoV-2 [94,95]. Molts productes químics ambientals, la desnutrició i l'exacerbació de l'estrès socioeconòmic també poden causar danys mitocondrials, que poden afectar negativament el pronòstic de COVID-19 [96]. A més, la interrupció cardíaca mitocondrial després de la infecció, la producció de ROS i l'estrès energètic condueixen a alteracions mitocondrials i disfunció cardiovascular en pacients amb COVID-19, i la incidència d'esdeveniments cardiovasculars adversos augmenta en pacients recuperats de COVID-19 [97] .

3.1. Alteració de la senyalització de Ca2+ mitocondrial

El canal de Ca2+ hoste afecta tots els processos d'infecció pel virus, que envaeixen el canal de Ca2+ hoste per interrompre l'homeòstasi i beneficiar-ne el cicle de vida a costa de la supervivència de l'hoste. Quan s'inhibeix l'activitat dels canals de Ca2+ operats a la botiga, es redueix la propagació viral, reduint així la infecciositat de molts virus d'ARN embolcallats [98,99]. Durant la infecció viral, també se sap que els agents infecciosos desencadenen la desregulació de les cascades de senyalització de les cèl·lules hostes que afecten la dinàmica del calci cel·lular [100,101]. Això pot provocar un desequilibri en les concentracions de calci, que pot tenir un impacte en la funció mitocondrial. A més, sis residus àcids específics (E819, D820, D830, D839, D843 i D848) a les proteïnes espiga del SARS-CoV-2 poden unir calci, regulant així la capacitat del virus d'inserir-se a les membranes lipídiques, que , al seu torn, afecta la fosforilació oxidativa (OXPHOS) i el segrest de calci mitocondrial [14,102,103].

El reticle endoplasmàtic, els mitocondris i la membrana plasmàtica estan implicats en la coordinació de la dinàmica del calci, i hi ha proves que els mateixos virus poden causar alteracions en la senyalització del calci mitocondrial. Se sap que ORF3a s'uneix en plecs dimèrics i forma canals catiònics permeables al Ca2+ no selectius [104]. Quan s'expressa ORF3, la formació de membrana associada a mitocondris (MAM) augmenta i el calci citoplasmàtic es transporta als mitocondris a través del reticle endoplasmàtic, ja que ORF3a és un transportador d'ions calci [104]. NSP2 i NSP4 interaccionen amb el complex de proteïna 1/2 associada a la bassa lipídica del reticle endoplasmàtic (ERLIN1/2) per regular la senyalització de Ca2+ des del reticle endoplasmàtic fins als mitocondris [105]. A més, l'afluència de calci deguda a ORF3a activa l'interruptor de caspases i apoptosi dependents del calci que, al seu torn, desencadena la mort cel·lular programada [106]. Les proteïnes SARS-CoV-2 interrompen significativament les oscil·lacions inicials del calci cel·lular, bloquegen l'activitat del canal de calci de tipus L i causen danys cel·lulars [14]. Les proteïnes SARS-CoV-2 alteren mPTP, fent que s'obri i desencadeni la mort cel·lular [14]. Els components del complex mPTP SPG7 matriu AAA peptidasa subunitat (SPG7) i ciclofilina D estan regulats a les cèl·lules infectades amb SARS-CoV -2 [107]. Se sap que SPG7, la peptidilprolil isomerasa F (PPIF) i el factor d'importació de la matriu mitocondrial 23 (MIX23) interaccionen. La derrota de MIX23 als mitocondris va millorar significativament la capacitat dels mitocondris per segrestar calci. En canvi, se sap que un bloquejador de mPTP ciclosporina A restaura la retenció mitocondrial de Ca2+ i la viabilitat cel·lular després d'una infecció viral [14]. ORF3a, ORF9b 9c, ORF10 i NSP6 de SARS-CoV-2 estan associats amb proteïnes complexes mPTP implicades en la disfunció mitocondrial i la mort cel·lular [14].

3.2. Alteració en l'equilibri de la glucòlisi-OXPHOS

Long COVID és un estat de desequilibri metabòlic crònic i autoperpetuat no resolt induït pel virus caracteritzat per una disfunció mitocondrial, ROS que condueix contínuament la inflamació i un canvi cap a la glucòlisi [108]. Les funcions d'OXPHOS i mPTP poden ser alterades pels virus, donant lloc a un desequilibri d'energia i recursos biosintètics o una evasió de la vigilància immune [109,110]. El NSP4 del SARS-CoV-2 interacciona amb la peptidasa iònica de chaperona mitocondrial 1 (LONP1), afectant la funció de LONP1 per promoure el plegament de proteïnes mitocondrials, juntament amb el sistema de chaperones de proteïna de xoc tèrmic de 70 kDa mitocondrial (mtHSP70). 111]. OXPHOS muntat amb una quantitat insuficient de proteïnes tindrà defectes, afectant la funció complexa d'OXPHOS. Per exemple, al líquid de rentat broncoalveolar de pacients infectats amb SARS-CoV-2, el dinucleòtid de nicotinamida adenina (NADH): subunitat central V de la ubiquinona oxidoreductasa (NDUFV, complex 1), SDHA (complex 2), COR1 (citocrom c reductasa), ubiquinol-citocrom c reductasa proteïna bàsica 2 (UQCRC2, complex 3), adenosina trifosfat (ATP) sintasa subunitat de tija perifèrica F6 (ATP5PF), ATP sintasa F1 subunitat alfa (ATP5F1A), ATP sintasa La subunitat de tija perifèrica d (ATP5PD), l'ATPasa A de tipus F i la pirofosfatasa inorgànica 2 (PPA2, ATP sintasa) es van regular a la baixa [112]. L'OXPHOS dels pacients infectats pot no funcionar correctament, provocant una disminució de la respiració aeròbica mitocondrial i un estrès oxidatiu més elevat. La integritat de la membrana mitocondrial es pot veure compromesa després de la infecció per SARS-CoV-2. Els complexos II i IV de proteïnes components OXPHOS es van trobar fora del citoplasma infectat pel virus i la matriu mitocondrial, cosa que indica que les funcions d'OXPHOS i la cadena de transport d'electrons es van interrompre [113]. Es va observar una expressió deteriorada d'OXPHOS mitocondrial i gens antioxidants, i la pèrdua de la cadena de transport d'electrons i el potencial de membrana va donar lloc a una disminució de la respiració aeròbica mitocondrial i a una millora de mtROS [114]. El dany mitocondrial inicia l'apoptosi sota l'activitat deteriorada de la cadena de transport d'electrons mitocondrials, l'esgotament d'ATP i l'augment de l'estrès oxidatiu [115].

La hiperlactació s'observa en totes les morts per COVID-19 [116]. Els pacients infectats amb SARSCoV-2 tenen vies metabòliques alterades que condueixen a una disminució de la respiració mitocondrial i un augment de la glucòlisi, cosa que pot empitjorar l'estat del pacient. Les proteïnes SARS-CoV-2 responsables de l'exacerbació de la malaltia fan que les cèl·lules passin d'un fenotip oxidatiu a un fenotip glicolític [14]; per exemple, la proteïna espiga del SARS-CoV-2 disminueix la respiració mitocondrial basal i la producció d'ATP, augmenta la glucòlisi induïda per la glucosa i maximitza la capacitat de transport glicolític del port [117]. Això implica que SARSCoV-2 pot fer-se càrrec dels mitocondris hoste per facilitar les seves vies metabòliques [48,118–120], donant lloc a valors de lactat i glucosa plasmàtica més alts en pacients infectats per SARS-CoV-2-. Quan les cèl·lules es van infectar amb proteïna de membrana SARS-CoV-2 o ORF3a, hi va haver una taxa de consum d'oxigen mitocondrial basal (OCR) inferior i un OCR màxim induït per trifluorometoxi carbonilcianur fenilhidrazona (FCCP). NSP6 i NSP7 van inhibir parcialment l'OCR màxim a les cèl·lules infectades [14]. Algunes proteïnes SARS-CoV-2 fan que les cèl·lules passin d'un fenotip oxidatiu a un fenotip glicolític [14]. La hipòxia és induïda per l'afectació pulmonar, afavorint la glucòlisi i l'acumulació de lactat quan es redueixen la disfunció mitocondrial i OXPHOS. L'acumulació de lactat és perjudicial per a la funció de MAVS i pot reduir encara més la resposta a l'interferó [121]. Els pacients infectats amb SARS-CoV-2 tenen vies metabòliques alterades que condueixen a una disminució de la respiració mitocondrial i un augment de la glucòlisi, cosa que pot empitjorar l'estat del pacient. Això implica que el SARS-CoV-2 pot fer-se càrrec dels mitocondris hoste, per obstruir les seves vies metabòliques. A més, els valors de lactat i glucosa plasmàtica són més alts en pacients infectats per SARS-CoV-2.

3.3. Alteració de la dinàmica mitocondrial

La dinàmica de fusió i fissió dels mitocondris remodela la ultraestructura de la membrana [122], permetent l'eliminació dels mitocondris danyats [123]. La morfologia mitocondrial està alterada o desestabilitzada en la dinàmica normal de divisió-fusió fisiològica de les cèl·lules, que juga un paper en moltes condicions patològiques [124]. Per exemple, la inhibició de la proteïna essencial de fusió mitocondrial mitofusina -2 (Mfn2) va augmentar la producció de ROS i va augmentar la cinasa N-terminal c-Jun (JNK) i el potenciador de la cadena lleugera kappa del factor nuclear (NFκB) en la senyalització de cèl·lules B activades , donant lloc a una disminució de la senyalització d'insulina i la captació de glucosa [125]. A més, l'expressió aberrant de la proteïna 1 relacionada amb la dineïna (DRP1, proteïna de fissió mitocondrial) va augmentar la producció d'H2O2 i va danyar els mitocondris [126].

La proteïna ORF9b media la degradació de la DRP1, donant lloc a l'allargament anormal dels mitocondris [46]. A més, les cèl·lules infectades presenten una regulació a la baixa dels gens associats a la síntesi de ribosomes mitocondrials, síntesi del complex mitocondrial I, translocasa, procés de fissió mitocondrial 1 (MTFP1, proteïna promotora de la fissió mitocondrial) i supressor de la senyalització de citocines 6 (SOCS6) [{{ 9}}]. La regulació a la baixa de l'objectiu mecanicista del complex 1 de rapamicina (mTORC1) va donar lloc a una disminució de l'expressió de MTFP1 i del complex I [127,128]. L'expressió reduïda de MTFP1 activa el potenciador de la cadena lleugera kappa del factor nuclear de les cèl·lules B activades (NFκB) i SOCS6, donant lloc a una hiperfusió mitocondrial [129].

3.4. Alteració de l'autofàgia i apoptosi

L'autofàgia denota l'eliminació de les proteïnes no utilitzades i els mitocondris danyats de les cèl·lules, però una autofàgia deteriorada condueix a una reducció del consum d'oxigen i una reducció de l'activitat mitocondrial. L'autofàgia també pot transformar les cèl·lules en generadors proinflamatoris i conduir a grups de proteïnes que interrompen diversos processos. La permeabilitat de la membrana externa mitocondrial (MOMP) està controlada pels mitocondris [130], que desencadena l'apoptosi durant el dany intracel·lular de l'ADN, l'estrès oxidatiu, la sobrecàrrega de Ca2+ citosòlic, l'estrès del reticle endoplasmàtic i altres pertorbacions [131]. Els virus desvien la funció mitocondrial mitjançant respostes pro i antiapoptòtiques [132]. Quan predominen els senyals pro-apoptòtics, la membrana externa perd la seva integritat i torna a alliberar diverses proteïnes de l'espai intermembrana (IMS) potencialment tòxiques al citoplasma. L'IMS està impulsat a alliberar factors que indueixen l'apoptosi en resposta al dany a l'ADN que, al seu torn, condueix a la polimerització enzimàtica associada al dany a l'ADN (ADP-ribosa polimerasa, PARP) [133–135]. Quan les cèl·lules hostes envien senyals PAMP, els inflamasomes s'oligomereixen i formen receptors, activen les caspases per produir citocines i indueixen l'apoptosi [54]. L'inflamsoma s'activa, donant lloc a la producció de citocines proinflamatòries (IL-1 i 12) i apoptosi [136]. La permeabilització dels mitocondris és fonamental per a l'apoptosi i la necrosi regulada [130,131,137].

ORF6 es localitza a l'autofagosoma i les membranes lisosomals [33]. A més, ORF9b indueix l'autofàgia en cèl·lules hostes mediades per 5 relacionades amb l'autofàgia (ATG5) [46]. ORF3a i ORF8 estan implicats en l'apoptosi [42]. NSP4 interacciona amb l'antagonista / assassí (BAK) del limfoma de cèl·lules B 2 (BCL2) per mediar la capacitat de formació de macroporos. ORF9b inhibeix el membre antiapoptòtic de la leucèmia mieloide de proteïnes de la família BCL2-1 (MCL1) i indueix la formació de vesícules de membrana interna que contenen mtDNA. L'eliminació de BAK i/o la sobreexpressió de MCL1 reverteix significativament el dany mitocondrial mediat per SARS-CoV-2-. Mentrestant, ORF9b i ORF9c interactuen amb orgànuls, donant lloc a la inhibició de les respostes antivirals a les cèl·lules infectades [138].

3.5. Mort cel·lular i alliberament d'ADNmt

L'activació de MOMP condueix a la mort cel·lular mitjançant l'alliberament del citocrom c, el factor activador de la proteasa de l'apoptosi -1 (APAF-1) depenent del conjunt i el conjunt depenent del trifosfat de desoxiadenosina (dATP), seguit de l'activació de la caspasa i la implicació. de les funcions de senyalització proinflamatòria. ORF3a està implicat en la mort de les cèl·lules necròtiques i el dany lisosomal [28] i influeix en la replicació i la virulència virals [26]. S'ha demostrat que ORF6 i ORF7a mostren la potència més alta de citotoxicitat [33].

El SARS-CoV-2 infecta els mitocondris i forma vesícules de doble membrana que, al seu torn, condueixen a l'alliberament d'ADNmt a la circulació i a l'activació de la resposta immune, donant lloc a un estat proinflamatori greu [139]. La variació de l'ADNmt en pacients amb COVID-19 pot predir el grau de malaltia i el risc de desenvolupar la malaltia greu [140,141]. Després de l'apoptosi, s'allibera l'ADNmt, agreujant encara més les respostes inflamatòries locals i sistèmiques [142]. S'han determinat correlacions positives entre els nivells d'ADNmt i els marcadors proinflamatoris al plasma de pacients amb COVID-19 [143,144]. Ara s'utilitza com a indicador de la gravetat de la COVID-19 o com a predictor de mortalitat. A més, quan l'ADNmt s'allibera al citosol, actua com un DAMP, que, al seu torn, provoca una "tempesta de citocines" i inhibeix la regulació cel·lular de respostes inflamatòries excessives [143].

4. Estat redox mitocondrial i resposta inflamatòria

En individus amb mitocondris que funcionen malament, el virus pot "inclinar" l'hoste en un cicle d'inflamació crònica. Els mitocondris tenen un paper vital en la producció d'energia cel·lular i són un component clau de la resposta immune innata. Quan la membrana mitocondrial i el complex de la cadena de transport d'electrons es interrompen, es generen més ROS a causa de la pèrdua de potencial de membrana, que pot provocar estrès oxidatiu [114] i l'activació de vies proinflamatòries [145]. Tot i que la producció de ROS és fonamental en les respostes immunitàries, l'excés de ROS pot danyar els teixits hoste i agreujar la inflamació [146]. Finalment, pot causar danys als teixits o òrgans, donant lloc a conseqüències com trastorns musculars [147]. MtROS, que és més gran en cèl·lules i monòcits infectats amb SARS-CoV-2-, pot millorar les respostes inflamatòries mitjançant la regulació de l'IL1- [112,148]. A més, els DAMP com l'ADNmt oxidat es poden alliberar al citoplasma, cosa que agreuja la inflamació activant l'inflamsoma [149]. Quan les cèl·lules hostes envien senyals PAMP, els inflamasomes s'oligomereixen i formen receptors, activen les caspases per produir citocines i indueixen l'apoptosi [54].

Els ORF del SARS-CoV-2 també estan implicats en el mecanisme inflamatori del procés d'infecció. Les proteïnes ORF3d N-terminal i ORF8 provoquen fortes respostes d'anticossos [32]. ORF9b també activa l'inflamsoma per evadir la resposta immune i promoure la replicació viral [48]. ORF3b [29], ORF6 [34,35], ORF7a [38], ORF8 [43,44] i ORF9c [31,49–51] del SARS-CoV són importants antagonistes de l'interferó-I, que indueixen respostes immunitàries deteriorades de l'hoste. [138]. ORF7a segresta el sistema hoste d'ubiquitina per millorar la capacitat d'antagonitzar les respostes d'interferó-I [39]. ORF8 interacciona amb el complex principal d'histocompatibilitat (MHC-I) [24], activa la via de senyalització IL-17 i promou les citocines proinflamatòries [45]. La proteïna ORF9c interacciona amb les proteïnes relacionades de molècules relacionades amb NFκB [31] perjudica el processament i la presentació de l'antigen i la senyalització del complement, i indueix la senyalització IL-6 [49]. ORF7a s'uneix als monòcits CD14+, provocant una disminució de la presentació d'antigen i induint l'expressió marcada de citocines proinflamatòries [40].

4.1. Els mitocondris indueixen una resposta inflamatòria basada en NLRP-3-

La senyalització proinflamatòria NLRP-3 activa les citocines, generant així cascades inflamatòries relacionades amb els mitocondris [150–152]. Això és especialment preocupant en pacients grans, que experimenten un augment de l'inflamsoma NLRP-3 amb l'edat [153]. Això agreuja la infecció per SARS-CoV-2 [154]. El fosfolípid mitocondrial cardiolipina pot unir-se i activar directament el complex inflamasoma NLRP3 [152]. Les ROS generades per mitocondris estan implicades en l'activació de l'inflamsoma NLRP3 [152]. L'estimulació de l'inflamsoma NLRP3 condueix a l'activació de la caspasa-1, que, al seu torn, condueix a la proteòlisi de citocines com la interleucina (IL)-1 i IL-18 [54]. ORF3a activa l'expressió gènica pro-IL-1 i la secreció d'IL-1, que finalment activa la senyalització de NFκB i l'inflamsoma NLRP3, promovent la tempesta de citocines [27].

Les proteïnes víriques interaccionen directament amb components o proteïnes reguladores de NLRP3, inclosa la interacció amb el receptor NLRP3 mitjançant la proteïna nucleocàpsida i la interacció d'ORF3a amb la caspasa 1 i el factor 3 associat al receptor de TNF (TRAF3) [27,28,155]. A més de les vies d'activació canònica de NLRP3 de PAMP i DAMP, les proteïnes d'embolcall ORF3a i ORF8b de SARS-CoV actuen com a agonistes de NLRP3 [27,156,157] i tenen un paper en la patogènesi inflamatòria [158,159]. A més, la transcripció de gens objectiu depenents de NFκB de citocines proinflamatòries, com IL{22}} i IL-1b, s'incrementa mitjançant proteïnes nucleocàpsides, espiga, ORF7a i OFR3a [28,155,160,161]. La proteïna ORF3a estimula la cascada de NLRP3 als macròfags de la medul·la òssia i indueix respostes inflamatòries mediades per IL{32}} [151,162].

4.2. Activació de la senyalització TLR7 i TLR9

Durant la infecció per SARS-CoV-2, els TLR s'uneixen primer els seus lligands i després recluten proteïnes adaptadores com la resposta primària de diferenciació mieloide 88 (MyD88) i el domini TIR que conté interferó induïble per adaptador (TRIF), que activa el sistema immunitari aigües avall. vies moleculars [163], protegint així el cos dels antígens invasors. No obstant això, l'activació excessiva dels TLR pot provocar respostes inflamatòries greus, donant lloc a lesions i fins i tot la mort [56,164]. A més, quan augmenta el mtROS, condueix a una disfunció mitocondrial i una fuita d'ADNmt, que indueix l'activació de TLR9 i NFκB i l'alliberament de citocines inflamatòries [165].

TLR7 pot ser activat per ssRNAs rics en guanosina (G) i uridina (U) [166]. Dues seqüències de ssRNA GUrich en SARS-CoV-2 poden activar TLR7 i la seva via relacionada amb MyD88- aigües avall a les cèl·lules dendrítiques humanes [167]. TLR7 reconeix SARS-CoV-2 a les cèl·lules immunitàries, provocant la producció d'interferó de tipus I i citocines proinflamatòries [168,169]. TLR9 pot reconèixer seqüències riques en citosina-guanina (CpG) en ADNmt viral i [170], i CpG a la proteïna de l'embolcall del SARS-CoV-2 i la regió codificant ORF10 pot ser reconeguda per TLR9 com a lligand [171]. TLR9 promou la inflamació mitjançant la senyalització de NFκB i la producció d'IL-6, i perjudica la funció de les cèl·lules endotelials reduint l'expressió endotelial d'òxid nítric sintasa (eNOS) [165].

4.3. La senyalització MAVS regula les respostes inflamatòries

Després de la infecció viral, MAVS inicia la resposta immune innata a través dels mitocondris. MAVS està mediat per la interacció de translocases amb proteïnes de membrana externa mitocondrial (TOM); per exemple, STING (MITA), una proteïna transmembrana present al reticle endoplasmàtic, els mitocondris i les membranes associades als mitocondris, contribueix a l'activació de MAVS [172]. La proteïna Ring Finger 5 (RNF5) regula la senyalització MAVS ubiquitinant MITA [173].

TOM70 està implicat en el transport de proteïnes per al conjunt de la cadena de transport d'electrons als mitocondris [174]. TOM70 interacciona amb la quinasa d'unió a TANK (TBK1) a través de la proteïna de xoc tèrmic 90 (HSP90), per portar el senyal fora dels mitocondris [175], activant així la resposta de l'interferó. TOM70 activa TBK1 a través de HSP90, agafant el senyal fora dels mitocondris per activar l'interferó [50]. Quan el factor regulador de l'interferó (IRF)-3 s'uneix a HSP90, activa el complex MAVS, E3 enllaça els factors 3 i 6 associats al receptor del factor de necrosi tumoral (TRAF3 i TRAF6) per activar NFκB, i l'IRF proporciona protecció antiviral. 176]. Mentrestant, la proteïna de membrana del SARS-CoV -2 inhibeix l'agregació de TRAF3, TBK1 i IRF3 al complex MAVS [177]. ORF9b inhibeix la interacció entre TOM70 i HSP90 i forma un complex amb TOM70, afectant així la cadena de transport d'electrons mitocondrials [51], reduint la resposta immune de l'hoste regulada per l'interferó [47] i induint l'apoptosi [50].

A més, el SARS-CoV-2 bloqueja l'interferó 1 i l'interferó 3 interferint amb la via MAVS [178]. La proteïna de membrana inhibeix l'activació de l'interferó regulant MAVS [177,178]. NSP13 inhibeix la fosforilació de TBK1 i bloqueja la via aigües avall de la via MAVS [38]. ORF6 bloqueja la inducció d'interferó per MDA-5, MAVS i TBK1 [179]. ORF3 indueix la ubiquitinació de la subunitat 1 del receptor d'interferó (IFNAR1) per regular l'activitat de l'interferó 1 [180].

【Per a més informació:george.deng@wecistanche.com / WhatsApp:8613632399501】