Новое исследование, проведенное на клетках дыхательных путей легких человека, является одним из первых, показывающих потенциальную связь между воздействием фосфорорганических пестицидов и повышенной восприимчивостью к инфекции COVID-19. Результаты могут иметь значение для ветеранов, многие из которых подвергались воздействию фосфорорганических пестицидов во время войны.
Воздействие фосфорорганических пестицидов считается одной из возможных причин болезни, вызванной войной в Персидском заливе, группы необъяснимых с медицинской точки зрения хронических симптомов, которые могут включать усталость, головные боли, боли в суставах, расстройство желудка, бессонницу, головокружение, респираторные расстройства и проблемы с памятью. По оценкам, более 25% ветеранов войны в Персидском заливе страдают от этого состояния.
"Мы определили основной механизм, связанный с воспалением, который может повысить восприимчивость к инфекции COVID-19 среди людей, подвергшихся воздействию органофосфатов," сказал Саураб Чаттерджи, доктор философии.D., из Университета Южной Каролины, специалист в области здравоохранения в Медицинском центре Колумбии, штат Вирджиния, и руководитель исследовательской группы. "Этот механизм также может увеличить риск для людей с метаболическими заболеваниями и раком, потому что у них, как правило, наблюдается один и тот же тип воспаления."
Аян Мондал, Ph.D., докторант в лаборатории Чаттерджи представит исследование на ежегодном собрании Американского общества биохимии и молекулярной биологии во время виртуальной встречи Экспериментальной биологии (EB) 2021, которая состоится 27-30 апреля.
"Причина, по которой COVID-19 вызывает тяжелую форму заболевания, ведущую к госпитализации и высокому уровню смертности в небольшом сегменте общества, неясна," сказал Пракаш Нагаркатти, соавтор исследования и вице-президент по исследованиям Университета Южной Каролины. "Эта работа проливает новый свет на воздействие пестицидов и потенциальную восприимчивость к COVID-19 из-за измененного иммунного ответа."
В предыдущей работе исследователи обнаружили повышенные уровни интерлейкина 6 (IL-6) в образцах, взятых у ветеранов, и на мышиной модели болезни войны в Персидском заливе. Организм вырабатывает эти провоспалительные белки, которые помогают бороться с инфекциями и реагировать на травмы тканей. Однако постоянное производство IL-6 может привести к хроническому воспалению и, как было показано, снижает реакцию иммунной системы на вирусы.
В новом исследовании исследователи хотели выяснить, может ли воздействие фосфорорганического пестицида хлорпирифоса и повышенных уровней IL-6 увеличить риск заражения SARS-CoV-2. В течение шести часов они подвергали эпителиальные клетки дыхательных путей легких человека воздействию ИЛ-6 или хлорпирифоса, либо обоих в комбинации. Другая группа клеток не подвергалась воздействию, чтобы служить в качестве контроля.
Затем исследователи обработали клетки спайковыми белками, которые покрывают внешнюю часть SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19. Во время инфекции шиповые белки связываются с рецепторами ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2) наших клеток, запуская процесс, который позволяет вирусу высвобождать свой генетический материал в здоровую клетку. Исследователи обнаружили, что клетки, подвергшиеся воздействию ИЛ-6 и пестицида, демонстрируют повышенный апоптоз – или контролируемую гибель клеток – когда присутствует спайковый белок SARS-CoV-2.
Клетки, подвергшиеся воздействию как пестицида, так и IL-6, также имели значительно большую экспрессию ACE2 на апикальной клеточной поверхности по сравнению с клетками, которые не подвергались или подвергались воздействию одного пестицида. Апикальная мембрана клеток дыхательных путей обращена внутрь дыхательных путей, в то время как базолатеральная мембрана касается окружающих тканей. Повышенная экспрессия рецептора ACE2 на апикальной поверхности означает, что больше вируса будет прикрепляться к клеткам.
"Насколько нам известно, это первое исследование, демонстрирующее, что рецептор ACE2 транслируется с базолатеральной клеточной мембраны на апикальную клетку при совместном воздействии органофосфата и IL-6," сказал Чаттерджи. "Поскольку люди с ожирением, диабетом 2 типа или раком также имеют высокий уровень циркулирующего IL-6, мы думаем, что люди с этими состояниями также будут иметь повышенную восприимчивость к инфекции SARS-CoV-2 из-за повышенной транслокации рецептора ACE2 на апикальную поверхность клетки."
Исследователи говорят, что, хотя их результаты являются предварительными, работа закладывает основу для дополнительных исследований на животных, которые могут выявить механизмы восприимчивости к COVID-19 среди населения в целом и у ветеранов, подвергшихся воздействию органофосфатов. Они планируют изучить воздействие органофосфата и ИЛ-6 с последующим введением спайк-белка SARS-oV-2 мышам, чтобы лучше понять иммунные реакции и реакции органов.