Сложность патогенеза коагулопатии при COVID‐19

УДК 616–005.6:616.151.5

  • Евгений Петрович Харченко ФГБУН «Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова» Российской академии наук; Россия, 195274 Санкт-Петербург, пр. Тореза, 44 https://orcid.org/0000-0001-6562-324X
Ключевые слова: коронавирусы, коагулопатии, патогенез, иммунная система, структурные белки, гепарин

Аннотация

Резюме. Введение. Коронавирус SARS-CoV-2 является новым вирусом, обладающим способностью осуществлять трансмиссию воздушно-капельным путем, вызывая тяжелое течение атипичной пневмонии, нередко сочетающейся с коагулопатиями. Роль структурных белков коронавируса в их патогенезе неизвестна. Цель исследования: с помощью биоинформационного анализа выявить в структурных белках коронавируса SARS-CoV-2 последовательности, гомологичные белкам системы гемостаза, и рассмотреть возможные сценарии их участия в патогенезе коагулопатий при COVID-19, а также объяснить существование вирусостатического эффекта гепарина. Материалы и методы. Для компьютерного анализа были использованы доступные в Интернете базы данных первичных структур белков коронавирусов и их рецепторов, а также поверхностных белков других вирусов, белков системы гемостаза и иммунной системы. Сравнивали аминокислотный состав белков и распределение оснόвных аминокислот (аргинина и лизина) в их первичных последовательностях. С целью выявления пептидного (иммуноэпитопного) родства структурных белков коронавирусов с белками системы гемостаза человека был выполнен поиск гомологичных последовательностей в их белках. Результаты. В структурных белках коронавируса SARS-CoV-2 выявлено множество последовательностей, гомологичных белкам системы гемостаза и иммунной системы. В отличие от коронавирусов SARS-CoV и MERS-CoV, S1-субъединица S-белка коронавируса SARS-CoV-2 имеет положительную полярность. Заключение. Множество последовательностей в структурных белках коронавируса SARS-CoV-2, гомологичных белкам системы гемостаза, потенциально способны вызывать различные сценарии патогенеза коагулопатий. Положительная полярность S1-субъединицы S-белка коронавируса SARS-CoV-2 позволяет объяснить неспецифическое взаимодействие ее с гепарином и его вирусостатический (неантикоагулянтный) эффект.

Литература

 

  1. Connors J.M., Levy J.H. COVID-19 and its implications for thrombosis and anticoagulation. Blood. 2020;135(23):2033–40. DOI: 10.1182/blood.2020006000.
  2. Page I.H. Pathogenesis of arterial hypertension. J Am Med Assoc. 1949;140:451–8.
  3. Раби К. Локализованная и рассеянная внутрисосудистая коагуляция. М.: Медицина, 1974. 216 с.
  4. Huang T., Garcia-Carreras B., Hitchings M.D.T. et al. A systematic review of antibody mediated immunity to coronaviruses: antibody kinetics, correlates of protection, and association of antibody responses with severity of disease. medRxiv. 2020 Apr 17;2020.04.14.20065771. DOI: 10.1101/2020.04.14.20065771. [Preprint].
  5. OuldaliN., Pouletty M., Mariani P. et al. Emergence of Kawasaki disease related to SARS-CoV-2 infection in an epicentre of the French COVID-19 epidemic: a time-series analysis. Lancet Child Adolesc Health. 2020;4(9):662–8. DOI: 10.1016 / S2352– 4642(20)30175–9.
  6. Liu L., Wang P., Nair M.S. et al. Potent neutralizing antibodies directed to multiple epitopes on SARS-CoV-2 spike. Nature. 2020;584(7821). DOI: 10.1038/s41586–020–2571–7.
  7. Харченко Е.П. Коронавирус SARS-CoV-2: особенности структурных белков, контагиозность и возможные иммунные коллизии. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2020;19(2):13-30. DOI: 10.31631/2073–3046–2020–19–2–13–30.
  8. Харченко Е.П. Коронавирус SARS-CoV-2: сложности патогенеза, поиски вакцин и будущие пандемии. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2020;19(3):4–20. DOI: 10.31631/2073– 3046–2020–19–3–4–20.
  9. Peeling R.W., Wedderburn C.J., Garcia P.J. et al. Serology testing in the COVID-19 pandemic response. Lancet Infect Dis. 2020;20: e245–9. DOI: 10.1016/S1473–3099(20)30517-X.
  10. Cantuti-Castelvetri L., Ojha R., Pedro L.D. et al. Neuropilin-1 facilitates SARS-CoV-2 cell entry and provides a possible pathway into the central nervous system. bioRxiv. June 10, 2020. DOI: 10.1101/2020.06.07.137802. [Preprint].
  11. Воробьева Н.А., Ройтман Е.В., Мельничук Е.Ю. Ингаляции гепарина у пациентов с новой коронавирусной инфекцией (обзор литературы). Тромбоз, гемостаз и реология. 2020;(2):19–26. DOI: 10.25555/THR.2020.2.0914.
  12. Korber B., Fischer W.M., Gnanakaran S. et al. Spike mutation pipeline reveals the emergence of a more transmissible form of SARSCoV-2. bioRxiv. May 05, 2020. DOI: 10.1101/2020.04.29.069054. [Preprint].
  13. Kim S.Y., Jin W., Sood A. et al. Characterization of heparin and severe acute respiratory syndrome-related coronavirus 2 (SARSCoV-2) spike glycoprotein binding interactions. Antiviral Res. 2020;181:104873. DOI: 10.1016/j.antiviral. 2020.104873.
  14. Kwon P.S., Oh H., Kwon S.-J. et al. Sulfated polysaccharides effectively inhibit SARS-CoV-2 in vitro. Cell Discovery.2020;6:50. DOI: 10.1038/s41421–020–00192–8.
  15. Ghezzi S., Cooper L., Rubio A. et al. Heparin prevents Zika virus induced-cytopathic effects in human neural progenitor cells. Antiviral Res. 2017;140:13–7. DOI: 10.1016/j.antiviral. 2016.12.023.
  16. Liu J., Thorp S.C. Cell surface heparan sulfate and its roles in assisting viral infections. Med Res Rev. 2002;22(1):1–25. DOI: 10.1002/med.1026DOI 10.1002/med.1026.
  17. Харченко Е.П. Иммуноэпитопный континуум родства белков и полиреактивность и аутореактивность антител. Медицинская иммунология. 2015;17(4):335–46. DOI: 10.15789/1563– 0625–2015–4–335–346.
  18. Ibarrondo F.J., Fulcher J.A., Goodman Meza D. et al. Rapid decay of anti–SARS-CoV-2 antibodies in persons with mild COVID-19. N Engl J Med. 2020;383(11):1085–7. DOI: 10.1056/NEJMc2025179.
  19. Long Q., Tang X., Shi Q. et al. Clinical and immunological assessment of asymptomatic SARS-CoV-2 infections. Nat Med. 2020;26(8):1200–4. DOI: 10.1038/s41591–020–0965–6.
  20. Arvin A.M., Fink K., Schmid M.A. et al. A perspective on potential antibody-dependent enhancement of SARS-CoV-2. Nature. 2020;584(7821):353–63. DOI: 10.1038/s41586–020–2538–8.
  21. Bournazos S., Woof J.M., Hart S.P., Dransfield I. Functional and clinical consequences of Fc receptor polymorphic and copy number variants. Clin Exp Immunol. 2009;157(2):244–54. DOI: 10.1111/j.1365–2249.2009.03980.x.
  22. Matzinger P. The danger model: a renewed sense of self. Science. 2002;296(5566):301–5. DOI: 10.1126/science.1071059.
  23. Pradeu T., Carosella E.D. On the definition of a criterion of immunogenicity. Proc Natl Acad Sci U S A. 2006;103(47):17858–61. DOI: 10.1073/pnas.0608683103.
  24. Eriksson O., Hultström M., Persson B. et al. Mannose-binding lectin is associated with thrombosis and coagulopathy in criticallyi COVID-19 patients. Thromb Haemost. 2020 Sep 1. DOI: 10.1055/s-0040–1715835. [Online ahead of print].
  25. Stefely J.A., Christensen B.B., Gogakos T. et al. Marked factor V activity elevation in severe COVID-19 is associated with venous thromboembolism. Am J Hematol. 2020;95(12):1522–30. DOI: 10.1002/ajh.25979.

Биография автора

Евгений Петрович Харченко , ФГБУН «Институт эволюционной физиологии и биохимии имени И.М. Сеченова» Российской академии наук; Россия, 195274 Санкт-Петербург, пр. Тореза, 44

Харченко Евгений Петрович — д. б. н., ведущий научный сотрудник ФГБУН ИЭФБ им. И.М.Сеченова РАН. Е-mail: neuro.children@mail.ru. ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6562-324X.

 

Ключевые слова

коронавирусы, коагулопатии, патогенез, иммунная система, структурные белки, гепарин

Опубликован
2020-12-07
Раздел
Оригинальные исследования