SARS-CoV-2-Специфический иммунный ответ и патогенез COVID-19, часть 1

Абстрактный:

Целью обзора является объединение результатов исследований молекулярных механизмов, характеристик вирулентности и патогенности возбудителя коронавирусной болезни (COVID-19), тяжелого острого респираторного синдрома коронавируса 2 (SARS-CoV-2), а также их значимости. к четырем типичным стадиям развития острой вирусной инфекции. Эти четыре стадии — вторжение; первичная блокада противовирусного врожденного иммунитета; включение механизмов защиты вируса от факторов адаптивного иммунитета; и острые долгосрочные осложнения COVID-19. Стадия инвазии включает в себя распознавание шиповидного белка (S) рецепторов клеток-мишеней SARS-CoV-2, а именно основного рецептора (ангиотензинпревращающего фермента 2, ACE2), его корецепторов и потенциальных альтернативных рецепторов.

Наличие разнообразного репертуара рецепторов позволяет SARS-CoV-2 инфицировать различные типы клеток, в том числе не экспрессирующие ACE2. На втором этапе большинство полифункциональных структурных, неструктурных и экстрабелков, синтезируемых SARS-CoV-2 в инфицированных клетках, участвуют в первичной блокаде противовирусного врожденного иммунитета.

Высокая степень дублирования и системного действия, характеризующая эти патогенные факторы, позволяет SARS-CoV-2 преодолевать противовирусные механизмы на начальных этапах инвазии. Третий этап включает пассивную и активную защиту вируса от факторов адаптивного иммунитета, преодоление барьерной функции в очаге воспаления и генерализацию SARS-CoV-2 в организме. Четвертый этап связан с развертыванием вариантов острых и отдаленных осложнений COVID-19. Способность SARS-CoV-2 индуцировать аутоиммунные и аутовоспалительные пути тканевой инвазии и развитие как иммуносупрессивных, так и гипераллергических механизмов системного воспаления имеет решающее значение на этой стадии инфекции.

Воспаление представляет собой защитную реакцию иммунной системы организма на внешнюю агрессию, которая проявляется в виде таких симптомов, как локальная боль, покраснение, отек и жар. Когда организм инфицирован или поврежден, иммунная система запускает воспалительную реакцию для удаления патогенов или повреждения ткани, тем самым восстанавливая структуру и функцию ткани. Иммунная система также высвобождает медиаторы воспаления, которые, взаимодействуя, вызывают воспаление. Эти медиаторы включают интерлейкины, факторы некроза опухоли и интерфероны, которые вызывают воспаление и привлекают другие иммунные клетки, такие как лейкоциты, для атаки патогенов или восстановления тканей. В повседневной жизни мы должны уделять больше внимания повышению иммунитета. Цистанхе оказывает значительное влияние на повышение иммунитета. Полисахариды в мясе могут регулировать иммунный ответ иммунной системы человека, улучшать стрессоустойчивость иммунных клеток и укреплять иммунную систему. Бактерицидное действие иммунных клеток.

Нажмите, чтобы узнать о преимуществах цистанхе тубулозы

Ключевые слова:

адаптивный иммунитет; аутоиммунитет; клеточный стресс; цитокины; интерфероны; пост-COVID-19 синдром; рецепторы; SARS-CoV-2; суперантигены; системное воспаление.

1. Введение

Пандемия, связанная с новым бета-коронавирусом (-CoVs или Beta-CoVs), коронавирусом тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2), вызвавшим вспышку коронавирусной болезни 2019 г. (COVID-19) , является серьезной проблемой общественного здравоохранения во всем мире [1].

31 декабря 2019 г. страновой офис ВОЗ в Китае был проинформирован о случаях пневмонии неизвестной этиологии, выявленных в Ухане (провинция Хубэй, Китай), который впоследствии будет считаться центром распространения SARS-CoV-2.

Текущее появление COVID-19 является уже третьей серьезной эпидемией, вызванной -CoV у людей за последние два десятилетия, после тяжелого острого респираторного синдрома (SARS) и ближневосточного респираторного синдрома (MERS) в 2002 г. 2012 г. соответственно [2]. В то же время ожидается, что SARSCoV-2, обладая одной из самых прочных защитных внешних оболочек, будет обладать высокой устойчивостью в слюне или других жидкостях организма и вне организма и, таким образом, обладать потенциалом фекальной передачи [3].

Патогенез COVID-19 сложен, но концептуально его можно описать с помощью типичных моделей трех основных патологических процессов, связанных с воспалением, — местных проявлений классического общего (канонического) воспаления, острого системного воспаления и хронического системного воспаления низкая интенсивность [4]. Вероятность последнего процесса увеличивается с возрастом, особенно у лиц с метаболическим синдромом, сахарным диабетом 2 типа и некоторыми другими тяжелыми хроническими заболеваниями [4,5].

Другой стороной исследования патогенеза COVID-19 является изучение факторов селективной вирулентности и патогенности, специфичных для вирусов -CoV в целом или уникальных для SARS-CoV-2. Эти факторы определяют специфику соответствующего заболевания. Таким образом, SARS-CoV-2 использует три различных набора традиционных вирусных патогенетических стратегий:

(1) Распознавание вирусом клеточными рецепторами, которые можно разделить на три функциональные группы:

(а) Рецепторы, которые позволяют вирусу проникать в клетку-мишень. Для реализации этой стратегии вирусы стремятся повысить свою аффинность связывания, а также расширить репертуар этих рецепторов и их корецепторов [6].

б) Рецепторы, передающие в клетку-мишень полезную для вируса информацию (у одного рецептора возможны комбинации свойств А и В).

в) клеточные рецепторы, которые после распознавания вируса инициируют противовирусный ответ. В этом случае стратегия вируса заключается в ингибировании этих рецепторов и их сигнальных путей [6].

(2) Подавление противовирусного ответа как от инфицированных клеток-мишеней, так и от иммунной системы организма-хозяина. Эту вирусную стратегию также можно разделить на несколько составляющих:

(а) Ингибирование ранних противовирусных эффектов интерферонов (ИФН) типа 1 (ИНФ-I) и типа 3 (ИФН-III).

(b) Нарушение универсальных сигнальных путей клеточного стресса или специфических иммунных путей.

(c) Защита вируса от прямого действия противовирусных факторов ответа.

(3) Способность вируса провоцировать агрессию иммунной системы против своих тканей в виде аутоиммунного и аутовоспалительного процесса является отдельной стратегией выживания вируса в организме хозяина.

Новая информация о наличии большого количества известных и неизвестных рецепторов SARSCoV-2 позволяет более реалистично оценить эффективность блокирования основного вирусного рецептора (ACE2) при терапии COVID-19. Более глубокое понимание поэтапности и избыточности действия факторов патогенности вируса на иммунную систему требует более комплексного подхода к патогенетической терапии COVID-19.

Таким образом, целью настоящего обзора является систематизация данных о недавно выявленных механизмах проникновения вируса в клетки-мишени, угнетения противовирусной иммунной защиты и возможных путях развития аутоиммунного и аутовоспалительного процесса. В обзоре будет предпринята попытка объединить и систематизировать различные и внутренне противоречивые механизмы вирулентности и патогенности SARS-CoV-2.

2. Общие характеристики инфекции SARS-CoV-2

Вирус SARS-CoV-2 относится к группе оболочечных вирусов, содержащих положительный одноцепочечный РНК-геном [7]. Он подразделяется на отряд Nidovirales, семейство Coronaviridae, подсемейство Coronavirinae и род Betacoronavirus [8].

Размер генома SARS-CoV-2 значителен и составляет 29,99 т.п.н. [9]. Его организация аналогична другим CoV и состоит в основном из открытых рамок считывания (ORF). Около 67 процентов генома SARS-CoV-2 составляют ORF1ab. Последний кодирует синтез полипротеинов в инфицированной клетке (1а, 1аб). После синтеза полипротеины расщепляются двумя протеазами (nsp3 и nsp5) на 16 отдельных неструктурных белков (nsp1–16): 11 tsp из сегмента ORF1a (nsp1 в nsp11) и 5 ​​из сегмента ORF1b (nsp12 в nsp16) [10]. –12]. Остальные 33 процента генома SARS-CoV-2 представлены генами структурных и вспомогательных (дополнительных) белков (ORF3a, ORF3b, ORF6, ORF7a, ORF7b, ORF8, ORF9b, ORF10). ORF распределены между структурными генами и, соответственно, кодируют вирусные белки: orf3a, orf3b, orf6, orf7a, orf7b, orf8, orf9b, orf10 [12–21].

Четыре структурных белка SARS-CoV-2: (1) гликопротеин шипа (S), (2) гликопротеин малой оболочки (E), (3) мембранный гликопротеин (M) и (4) нуклеокапсидный белок (N ) — отвечают за репликацию и структурирование вируса, связывание вируса с клеточными рецепторами (S), а также за патогенность вируса [14,22,23] (рис. 1).

После сборки вирусы транспортируются везикулами к мембране клетки-хозяина и высвобождаются путем экзоцитоза. При транспорте на клеточную поверхность S-белок позволяет слиться инфицированным и здоровым клеткам, в результате чего образуются крупные многоядерные клетки, распространяющие вирус в организме хозяина [24].

Общей чертой всех трех хорошо известных -CoV, а именно SARS-CoV-1 (возбудитель атипичной пневмонии), MERS-CoV и SARS-CoV-2, является то, что они могут размножаться в нижние дыхательные пути и вызывают фатальную пневмонию [2]. Вероятность летального исхода резко возрастает при развитии острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) [25]. При этом вирусная экспансия в организме, гипоксия, поступление в кровоток продуктов тканевого распада, патологическая гиперактивация Т-клеток и макрофагов, внутрисосудистая активация лейкоцитов, систем комплемента и гемостаза приводят к ряду реанимационных синдромов, патогенетически связанных с системное воспаление [4,25,26].

Вирус SARS-CoV-2 значительно менее смертоносен, чем SARS-CoV-1 или MERS-CoV, но передается намного легче и быстрее [27,28]. Длительный инкубационный период и наличие бессимптомных вариантов COVID-19, а также высокий уровень контагиозности и трансмиссивности затрудняют идентификацию, отслеживание и ликвидацию этого заболевания [27,28].

Основной путь заражения SARS-CoV-2 — воздушно-капельный, но контакт с зараженной поверхностью также может быть важным [29]. Инкубационный период COVID-19 составляет от трех до 14 дней и зависит от иммунного статуса [30]. Типичные симптомы COVID-19 включают утомляемость, лихорадку, сухой кашель, недомогание, боль в горле, потерю вкуса и/или обоняния, а в некоторых случаях одышку, диарею и характерные признаки вирусной пневмонии [31]. ].

Особым пластом вирусов является ингибирование сигнальных путей рецепторов, отвечающих за запуск противовирусного иммунитета. В первую очередь это рецепторы распознавания образов (PRR), которые распознают консервативные молекулярные структуры, известные как патогенные или ассоциированные с повреждением молекулярные паттерны (PAMP и DAMP). PAMP связаны с микробными патогенами, тогда как DAMP связаны с компонентами клетки-хозяина, которые высвобождаются при повреждении или гибели клетки. Основными семействами PRR для распознавания вирусной РНК в эндосомах являются Toll-подобные рецепторы (TLR), тогда как цитоплазматическая вирусная РНК распознается RIG-I-подобными рецепторами (RLR) [32].

Активация этих рецепторов приводит к активации противовирусного врожденного иммунного ответа, в первую очередь связанного с продукцией ИФН. Мусорные рецепторы (SR) представляют собой особую группу молекул, способных к нестрогому специфическому взаимодействию с вирусами [33]. Это большая группа рецепторов на стыке иммунитета и метаболизма. Они преимущественно экспрессируются на стромальных макрофагах и дендритных клетках [34]. Также СР могут выступать в качестве кофакторов PRR, в том числе TLR, при распознавании и обезвреживании вирусов клетками врожденного иммунитета, но, в некоторых случаях, могут выступать в качестве шлюза для вирусов (включая SARS-CoV-2 ) для заражения клеток [35].

Additionally, a common pattern in the pathogenicity of viruses, including CoVs, is their ability to suppress the production and function of IFNs of type 1 (multiple forms of IFN-α - 13 factors, IFN-β, IFN-ε, IFN-κ, IFN-ω), and type 3 (IFN-λ1–4), triggering hundreds (>300) IFN-стимулированных генов (ISG) [36–40].

Влияние вирусов на механизмы активации клеточного стресса в иммунокомпетентных клетках также существенно, так как вызывает поликлональную активацию и апоптоз лимфоцитов (в первую очередь Т-клеток), патологическую активацию макрофагов и иммуносупрессию [41].

РНК-вирусы, такие как CoV, демонстрируют гораздо более высокую скорость эволюции, чем ДНК-вирусы, из-за их высокой восприимчивости к ошибкам репликации, опосредованным РНК-полимеразой или обратной транскриптазой, а также из-за значительного размера вирусной популяции с более высокой скоростью репликации [42,43]. . В настоящее время идентификация всех мутаций SARS-CoV-2 и их связи с патологическими изменениями практически невозможна, в основном из-за наличия бессимптомных пациентов [24].

Однако глобальный анализ известной геномной эпидемиологии SARSCoV-2 доступен в открытом доступе [44]. Омикрон характеризуется большим количеством мутаций в шиповидном белке (более 30), а также новыми мутациями в белках nsp12 и nsp14 [45–47]. Омикрон более заразен, чем широко распространенный в Европе вариант Delta SARS-CoV-2; он способен к значительному уклонению от иммунитета (в том числе от используемых в настоящее время вакцин) и распространяется быстрее, чем любые предыдущие варианты вируса [48–54].

В целом геном нынешнего эпидемического вируса SARS-CoV-2 претерпел значительные изменения по сравнению с эталонным геномом, полученным в январе 2020 года. Наиболее значительные мутации, значительно изменяющие вирулентность и патогенность, происходят в белке S [9]. Также были описаны вредные вариации nsp12 в N-белке [55,56]. Распространение новых мутаций в S-белке потенциально может снизить эффективность иммунного ответа на вакцины [57]. Систематическая оценка всех 3686 возможных будущих мутаций в домене S-белка, который связывает клеточные рецепторы, показывает, что будущие мутации, скорее всего, сделают SARS-CoV-2 еще более заразным [58].

3. Рецепторы SARS-CoV-2

Коронавирусы связываются с рецепторами хозяина через свои шиповидные S-гликопротеины, которые опосредуют слияние мембран и проникновение вируса [59]. Основным рецептором SARS-CoV-2 является мембранный ангиотензинпревращающий фермент 2 (ACE2) [60]. Существует две изоформы ACE2, и одна из них не может связываться с SARS-CoV-2 [61–63].

S-белок образует тримеры на поверхности вируса [64]. После взаимодействия RBD-рецептора белок S подвергается протеолитическому расщеплению в N-концевой субъединице S1 и С-концевой субъединице S2 протеаз хозяина. Этот частичный протеолиз катализируется трансмембранной протеазой серин 2 (TMPRSS2) и может активироваться фурином или фуриноподобными протеазами (например, плазмином) или после эндоцитоза катепсинами B/L [64]. Рецептор-связывающий домен (RBD) субъединицы S1 напрямую взаимодействует с ACE2 (рис. 2). Однако в тримере S-белка только один из трех RBD может быть повернут вверх в доступной для рецептора конформации.

В то же время SARS-CoV-2 находится в состоянии низкой активности по связыванию с ACE2 в течение значительного времени, так как RBD экранируется углеводным компонентом S-гликопротеина, который защищает вирус от антител. 65]. Следовательно, RBD подвергается шарнирному конформационному движению, которое временно скрывает или обнажает детерминанты, связывающие рецептор [66]. Это свойство SARS-CoV-2 ограничивает способность нейтрализовать вирус антителами и препаратами, нацеленными на связывание RBD.

Рисунок 2. Рецепторная функция S-белка SARS-CoV-2. Протеиновые конвертазы (например, фурин) действуют после присоединения вируса к ACE2. Наличие сайта расщепления фурином на границе S1/S2 у SARS-CoV-2, вероятно, снижает зависимость от протеаз клеток-мишеней [65]. Протеазы клеточной поверхности (например, TMPRSS2) катализируют расщепление S1 и его отделение от домена S2 [64]. Кислые лизосомальные протеазы действуют после вирусного эндоцитоза, на лизосомальном пути превращения вируса в эндосомы. Более того, из-за сложности процессов in vivo и инфицирования различных типов клеток SARS-CoV-2 другие протеазы хозяина потенциально могут участвовать в аналогичном расщеплении S-белка SARS-CoV-2 [15]. .

Таким образом, после присоединения к рецептору протеолитический процессинг активирует S-белок и делает возможным слияние мембран вируса и клетки-мишени с последующим выходом вирусной РНК в цитоплазму клетки.

При этом дистальная субъединица S1 играет роль в распознавании и связывании рецептора, а закрепленная субъединица S2 опосредует слияние мембран вируса и клетки-хозяина [67]. SARS-CoV-1 также проникает в клетки эндосомальными путями, где S-белок активируется для слияния вирусной и эндосомальной мембран трипсиноподобными протеазами (например, катепсином B) в кислой эндосомальной среде [68]. . Этот путь вполне возможен для SARS-CoV-2 [69,70]. Многие корецепторы, действующие синергически с ACE2, могут активировать эндосомальный путь [65].

Из-за различий в спектре генетических вариантов ACE2 рецепторы ACE2 обладают разной степенью аффинности связывания с S-белком. Несколько вариаций ACE2 могут образовывать высокоаффинные двойные мутантные комплексы с S-белком, что может влиять на восприимчивость человека к инфекции [71].

Более того, обнаружены сотни вариантов в домене RBD, из которых постоянно циркулирующий в мире мутантный тип V367F проявляет большую аффинность связывания с ACE2 [72]. Наличие многочисленных мутаций в S-белке также указывает на способность шиповидного белка приобретать новые свойства лигандной специфичности [73]. В частности, в отчетах подчеркивается важность поиска альтернативных рецепторов ACE2 для SARS-CoV-2, предполагающих, что клетки костного мозга, не экспрессирующие ACE2, могут быть инфицированы этим вирусом [74].

Недавно было обнаружено несколько мембранных белков, которые могут действовать как кофакторы ACE2 или альтернативные рецепторы (таблица 1). Так, S-гликопротеин может взаимодействовать с рецепторами не только через свою белковую часть, но и путем связывания с лектиновыми рецепторами своей углеводной составляющей (N-гликаны S1-субъединицы, содержащие олигоманнозу и сложные сахара, защищающие вирус от антител) [15, 75,76]. Лектиноподобные сайты S1, в свою очередь, связываются с гепарином, что может влиять и даже предотвращать вирусную инвазию [77]. Напротив, связывание лектиноподобных S1-сайтов с гликокаликсом клетки-мишени может способствовать инвазии, поскольку гликокаликс содержит корецепторные сахара для связывания SARS-CoV-2, а именно О-ацетилированные сиаловые кислоты [78] и гепарансульфат [79].

Было показано, что гепарансульфат может усиливать проникновение многих типов вирусов [80]. Взаимодействие лектиноподобного домена S1 с гликокаликсом клеток-мишеней может иметь кофакторное значение для функции рецептора ACE2 при заражении клеток SARS-CoV-2 [79,81]. Также обсуждается возможность связывания S-белка SARS-CoV-2 с интегриновыми рецепторами мотива RGD (Arg-Gly-Asp) в домене S1 RBD [82]. В то же время не всегда ясно, способствуют ли эти взаимодействия вирусной инвазии или нейтрализации вируса.

Многие РНК-вирусы используют внеклеточные везикулы (экзосомы и экзосомы) для транслокации в новые клетки-хозяева [107,108]. Эти везикулы позволяют вирусам инфицировать клетки как через вирусспецифические рецепторы, так и независимым образом. Было высказано предположение, что путь клеточного транспорта, связанный с высвобождением внеклеточных везикул,-2-нагруженных SARS-CoV, может представлять собой потенциальные механизмы рецидива инфекции COVID-19 [109]. В частности, медиаторами инфекции COVID-19 могут быть экзосомы, экспрессирующие на своей поверхности ACE2, CD9 и другие тетраспанины [110]. В то же время экзосомы могут переносить вирусные частицы из инфицированных клеток в здоровые и модулировать иммунные реакции хозяина и, таким образом, могут использоваться для терапии COVID-19 [111].

В целом проникновение SARS-CoV-2 в клетки-хозяева представляет собой сложный многофакторный процесс. Даже основной механизм, связанный с ACE2, требует вовлечения в процесс множества вспомогательных молекул — протеиназ, корецепторов и активаторов их экспрессии. Наличие корецепторов, в частности, позволяет SARS-CoV-2 инфицировать клетки с низкой экспрессией ACE2 на мембранах. В то же время появляется все больше доказательств доступности альтернативных путей ACE2 для инфицирования клеток-мишеней [100]. Разнообразие механизмов тропизма SARS-CoV-2 в тканях человека может объяснить его высокую контагиозность, а также вирусную инвазию во внутренние органы при прогрессировании COVID-19 (табл. 1).

Однако предварительные данные о роли CD147 как АПФ2-независимого рецептора для SARS-CoV-2 [89] полностью не подтвердились [90]. Механизм CD147 оказывается более сложным и косвенным и связан с регуляцией мембранной экспрессии ACE2 [90]. В то же время было показано, что рецептор-мусорщик SR-B1, распознающий липопротеины высокой плотности (ЛПВП), способствует проникновению SARS-CoV-2 зависимым от АПФ образом [35]. Субъединица S1 вируса связывается с компонентами холестерина и ЛПВП, что увеличивает поглощение вируса.

Поскольку SR-B1 взаимодействует с этими рецепторами, было обнаружено, что SARS-CoV-2 легче проникает в клетки, экспрессирующие ACE2, когда экспрессируется SR-B1. Сообщалось, что SR-B1 коэкспрессируется с ACE2 в легочной ткани человека и различных внелегочных тканях [35]. Тот факт, что SR-B1 выполняет множество функций, в том числе является поглотителем вирусов, иммуномодулятором и промежуточным звеном проникновения вируса [101], объясняет его участие в COVID-19.

Также была описана потенциальная способность лектина С-типа CD209L (L-SIGN) действовать как независимый рецептор SARS-CoV-1 на клетках-мишенях [112,113]. В связи с этим внимание исследователей привлек отчет об идентификации CD209L и родственного белка CD209 (DC-SIGN) в качестве рецепторов, способных опосредовать проникновение SARS-CoV-2 в клетки человека [97]. . Рецепторы CD209L и CD209 взаимодействуют с лиганд-специфическим (для ACE2) участком S-белка в RBD.

Кроме того, CD209L также взаимодействует на клеточной мембране с ACE2, что указывает на роль гетеродимеризации CD209L и ACE2 в проникновении SARS-CoV-2 и инфицировании типов клеток, в которых присутствуют оба, таких как эндотелиальные клетки человека. Это определяет как ACE-независимую, так и ACE-зависимую2-роль CD209L в проникновении и заражении SARS-CoV-2. Было показано, что CD209L и CD209 служат альтернативными рецепторами для SARS-CoV-2 в типах клеток, в которых уровень ACE2 низкий или отсутствует. При этом захват вирусов CD209 в макрофагах и дендритных клетках может приводить не к заражению этих клеток, а к утилизации вирусных частиц, тогда как в других случаях он приводит к инфицированию Т-лимфоцитов, контактирующих с макрофагами [99].

У пациентов с тяжелым течением COVID-19 наблюдается значительная активация комплемента в легких, коже и сыворотке крови [114]. Активация системы комплемента при COVID-19 происходит по множеству механизмов, большинство из которых связано с активацией систем гемостаза и калликреин-кининов, а также с повреждением эндотелия сосудов и других тканей [115,116]. . С другой стороны, было продемонстрировано, что SARS-CoV-2 активирует комплемент через лектиновый путь [117].

Имеются данные о способности S-белка SARS-CoV-2 связываться с мембранными PRR, включая TLR, особенно TLR4 [100, 118, 119]. Предполагается, что S-белок связывается с TLR4 и активирует передачу сигналов TLR4 для повышения экспрессии ACE2 на поверхности клеток, тем самым способствуя проникновению SARS-CoV-2 в альвеоляты II типа [120]. Это способствует разрушению клеток, нарушению продукции сурфактанта и развитию ОРДС.

Предполагается, что миокардит, вызванный SARS-CoV-2, может быть связан с активацией TLR4 и последующей гиперактивацией врожденного иммунного ответа [120]. Нативный S-белок SARS-CoV-2 связывается с TLR1 и TLR6, хотя и с меньшей энергией связи, чем TLR4 [119], согласно исследованиям молекулярного докинга. Важно помнить, что TLR могут образовывать сложные комплексы с другими рецепторами в присутствии лигандов, включая SR, интегрины, тетраспанины и Fc-рецепторы (FcR) [33,34]. Этот сценарий исключает одновременное распознавание не только уникальных и характерных вирусных антигенов, но и других изменений в генетическом и фенотипическом гомеостазе организма. Эти изменения, включая накопление эндогенных лигандов PRR, особенно DAMP, в крови и других тканях, нарастают лавинообразно по мере прогрессирования вирусной инфекции.

Одноцепочечная РНК SARS-CoV-2 может связываться с TLR7 и TLR8, тогда как двухцепочечная вирусная РНК (временно генерируемая во время репликации одноцепочечной вирусной РНК) может связываться с TLR3 в макрофагах и дендритных клетках [121]. Эти взаимодействия (через TLR в эндосомах) индуцируют ответы IFN-I и генерацию различных цитокинов, что приводит к подавлению вирусной инфекции [122].

Однако PRR семейства RLR, прежде всего RIG-I (ген I, индуцируемый ретиноевой кислотой) и MDA5, распознают РНК SARS-CoV-2 в цитоплазме многих типов клеток, индуцируя IFN-зависимый стресс в инфицированных клетках [37,123]. ]. Эти рецепторы взаимодействуют с двухцепочечной вирусной РНК, возникающей при репликации РНК. У них есть домен активации и рекрутирования каспаз (CARD), который активирует различные апоптотические и воспалительные сигнальные пути. Пути передачи сигналов RLR связаны с противовирусной передачей сигналов в митохондриях (митохондриальный противовирусный сигнальный белок, MAVS). MAVS приводит к продукции нескольких многофункциональных белковых комплексов после RLR-зависимой активации. На ER и митохондриальных мембранах RLR-MAVS взаимодействует со STING (стимулятор генов интерферона) и TRAF3 (TNFR-ассоциированный фактор 3), активируя киназы TBK1 (TANK-связывающая киназа 1) и IKK (ингибитор B-киназы эпсилон) [114,124]. ].

Факторы транскрипции IRF3 (интерферон-регуляторный фактор 3) и NF-κB (ядерный фактор-каппа B) затем активируются этими киназами [124-126]. STING является критическим PRR в этом сценарии, поскольку он сочетает в себе ответы на вирусную РНК и ДНК, а также на внутриклеточные DAMP (эндогенная ДНК, захваченная в цитозоле) [127,128]. IKK и TBK1 также участвуют в сигнальных путях TLR3 (активирует TRAF3) и TLR4 (через MyD88) [129, 130]. Сигнальные пути RLR, TLR, цитокиновых рецепторов и других сигнальных структур, индуцирующих продукцию интерферонов (особенно за счет активации IRF3) и развитие клеточного стресса в целом (особенно за счет активации многофункционального NF-κB), могут таким образом переплетаются во время вирусной инвазии.

У пациентов с COVID-19 сигнальный путь, опосредованный RLR/MAVS, не только играет роль в противовирусном ответе, но его нарушение также может привести к аутоиммунным нарушениям и вызвать цитокиновый шторм [37]. Кроме того, воздействие SARS-прямого CoV-2 на nod-подобный рецептор (NLR) и вторичные изменения во внутриклеточном гомеостазе индуцируют пути вирусного неспецифического клеточного стресса в различных клетках, такие как активация NF-kB и сборка инфламмасомы NLRP3. [131,132].

Инфламмасомы, в свою очередь, увеличивают синтез IL-1 и IL-18, а также пироптоз, тип запланированного некроза, при котором значительное количество DAMP выходит из клетки [133]. Развитие инфламмасомы может иметь как защитные, так и патогенные последствия в зависимости от обстоятельств. Дисфункция COVID-19 может привести не только к повреждению тканей хозяина, но и к развитию системного воспаления [4]. Другие пути клеточного стресса, на которые влияет SARS-CoV-2, включают:

• Окислительный стресс [134,135];

• Аутофагия и лизосомальный стресс [136,137];

• Убиквитинирование белков; этот процесс важен для регуляции функции и протеолиза многих внутриклеточных белков [138];

• В частности, митохондриальный стресс зависит от сигнального пути RLR/MAVS [139];

• стресс эндоплазматического ретикулума (ЭР) [140];

• Экспрессия некодирующих регуляторных РНК [141–144];

• Экспрессия белков теплового шока (HSP) [81,145];

• Клеточный ответ на повреждение ДНК [146,147];

• Формирование провоспалительного клеточного секреторного фенотипа, который может проявляться синдромом цитокинового шторма при генерализации на весь организм.

Таким образом, распознавание клеток-мишеней SARS-CoV-2 и наоборот — распознавание возбудителя сенсорами противовирусной защиты клетки является первым этапом вирусной инвазии. В этом сценарии задействованы не только основной рецептор вируса (ACE2) и его корецепторы, но и альтернативные рецепторы вируса. Это позволяет SARS-CoV-2 заражать широкий спектр клеток-мишеней в различных органах человека. Несколько универсальных и специфичных для вирусной инвазии сигнальных путей клеточного стресса запускаются во время проникновения вируса в клетки-мишени.

Кроме того, на уровне отдельных клеток и организма в целом развивается эскалация взаимного противостояния иммунных систем, преимущественно ИФН-зависимых, и уже сложившейся системы (вируса и рекрутируемых белков) факторов жизнедеятельности вируса. Исход этой битвы повлияет на то, как инфекция будет развиваться и прогрессировать.

For more information:1950477648nn@gmail.com