Verbindungen zwischen COVID-19 und PAH

pulmonaryhypertensionnews.com/news/study...-covid-19-pah/Studie deckt molekulare Verbindungen zwischen COVID-19 und PAH aufGemeinsame Zellwege könnten den Weg für neue Behandlungsstrategien ebnen


 Eine Studie ergab, dass COVID-19 und  die pulmonale arterielle Hypertonie  (PAH) möglicherweise gemeinsame molekulare Mechanismen aufweisen, die gemeinsame krankheitsbedingte Merkmale erklären könnten. Laut den Forschern liefern die Ergebnisse einen Rahmen für die Erforschung von Krankheitsmechanismen und die Priorisierung zukünftiger Therapiestrategien, die auf sich überschneidende Mechanismen beider Erkrankungen abzielen.Die Studie mit dem Titel „  Netzwerkbasierte Multiomics-Integration deckt immunmetabolische Konvergenz zwischen COVID-19 und pulmonaler arterieller Hypertonie auf “ wurde in  OMICS: A Journal of Integrative Biology veröffentlicht .

 Die Gefäßveränderungen bei COVID-19 ähneln stark denen, die bei PAH beobachtet werden. COVID-19  , eine durch das SARS-CoV-2-Virus verursachte Erkrankung, betrifft vorwiegend die Lunge. Sie führt zu einem akuten Atemnotsyndrom, einem lebensbedrohlichen Zustand, bei dem die Lunge den Körper nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgen kann. Eine SARS-CoV-2-Infektion kann zudem das Endothel, die Zellschicht, die die Blutgefäße auskleidet, schädigen und so Entzündungen und Komplikationen an den Blutgefäßen der Lunge auslösen. Diese Gefäßveränderungen ähneln stark denen bei PAH, einer fortschreitenden Erkrankung der Lungenarterien, den Blutgefäßen, die die Lunge versorgen. Bei PAH führen anhaltende Endotheldysfunktion, chronische Entzündung und abnormes Zellwachstum in der Gefäßwand dazu, dass sich die Lungenarterien mit der Zeit verdicken und verengen. Dies schränkt zunehmend den Blutfluss durch die Lunge ein, erhöht den Blutdruck und zwingt die rechte Herzkammer zu verstärkter Pumparbeit. Diese Veränderungen können die Sauerstoffversorgung des gesamten Körpers beeinträchtigen.Obwohl die Krankheiten unterschiedliche Ursachen haben – eine Virusinfektion bei COVID-19 und eine chronische Umgestaltung der Lungenarterien bei PAH –, weisen sie mehrere gemeinsame zugrunde liegende Prozesse auf, die zur Krankheitsentstehung beitragen.Allerdings seien „die genauen molekularen Mechanismen, die ihrer Verbindung zugrunde liegen, noch immer schlecht verstanden“, schrieben die Forscher und merkten an, dass „bislang keine Studie die vielschichtige molekulare Architektur akuter viraler Lungenschädigung und chronischer pulmonaler Gefäßerkrankungen systematisch verglichen hat“.

 103 Gene waren sowohl bei COVID-19 als auch bei PAH überaktiv.Um mögliche gemeinsame molekulare Mechanismen zu identifizieren, analysierten zwei Forscher in der Türkei zunächst öffentlich verfügbare Transkriptomdaten, also Muster der Genaktivität, aus Lungengewebeproben, die von 18 Personen mit PAH und 13 gesunden Personen sowie von sieben Personen mit COVID-19 und drei gesunden Kontrollpersonen gesammelt wurden. Durch den Vergleich von Daten von Patienten und gesunden Kontrollpersonen identifizierten sie weitreichende Veränderungen der Genaktivität bei beiden Erkrankungen. Insgesamt zeigten 1.288 Gene eine veränderte Aktivität bei COVID-19 und 5.397 bei PAH. Darunter waren 103 Gene in beiden Erkrankungen aktiver und 71 Gene weniger aktiv, was darauf hindeutet, dass die beiden Erkrankungen trotz ihrer unterschiedlichen Ursachen eine gemeinsame molekulare Signatur aufweisen.Weiterführende Analysen zeigten, dass diese Gene mit veränderter Aktivität an verschiedenen biologischen Prozessen beteiligt waren. Genaktivitätsveränderungen bei COVID-19 standen hauptsächlich im Zusammenhang mit Immunreaktionen und der zellulären Energieproduktion, während jene bei PAH mit Zellsignalisierung und -kommunikation verknüpft waren. Anstatt diese Signalwege einzeln zu analysieren, nutzten die Forscher sie als Ausgangspunkt für eine Reihe von Netzwerkanalysen, die darauf abzielten, weitergehende molekulare Zusammenhänge aufzudecken.Zusammenfassend zeigten die Analysen, dass COVID-19 und PAH mit der Aktivierung unterschiedlicher Rezeptorproteine ​​beginnen, die Zellen bei der Erkennung und Reaktion auf Signale unterstützen. COVID-19 war hauptsächlich durch Rezeptoren charakterisiert, die an der Erkennung der Virusinfektion und der Aktivierung des Immunsystems beteiligt sind, während bei PAH Rezeptoren dominierten, die mit dem Umbau von Blutgefäßen und der Signalgebung für das Zellwachstum in Verbindung stehen.

Die Analysen wiesen auf eine gemeinsame immunologische Konvergenz beider Krankheiten hin.

Diese Unterschiede spiegelten sich auch in unterschiedlichen Gruppen stark vernetzter Proteine ​​wider, was darauf hindeutet, dass jede Krankheit um ihr eigenes molekulares Netzwerk herum organisiert ist. Trotz dieser Unterschiede deuteten die Analysen auch auf eine gemeinsame immunologische Konvergenz beider Krankheiten hin, schrieben die Forscher.Obwohl jede Erkrankung ihr eigenes Stoffwechselprofil aufwies, zeigten beide ähnliche Veränderungen in der oxidativen Phosphorylierung – dem Prozess, mit dem Zellen den Großteil ihrer Energie erzeugen – sowie in mehreren Molekülen, die am Zellstoffwechsel beteiligt sind. Weiterführende Analysen ergaben zudem, dass 20 microRNAs, kleine RNA-Moleküle, die die Genaktivität regulieren, sowohl bei COVID-19 als auch bei PAH häufig vorkommen.Als die Forscher all diese Erkenntnisse zusammenführten, stellten sie fest, dass COVID-19 und PAH, obwohl sie durch unterschiedliche biologische Mechanismen entstehen, in Bezug auf regulatorische und metabolische Veränderungen konvergieren.„Diese Ergebnisse legen ein Modell der immunmetabolischen Umprogrammierung nahe, in dem die Aktivierung von Entzündungsreaktionen und der Stress des Endothels mit Veränderungen im zellulären Energieverbrauch in Verbindung stehen“, schrieben die Forscher.Dieser gemeinsame regulatorisch-metabolische Kern beeinflusst letztendlich Signalwege, die an der endothelialen Dysfunktion, der verstärkten Entzündungssignalgebung und der Regulierung der Verengung und Entspannung von Blutgefäßen beteiligt sind.„Diese molekulare Konvergenz stellt eine mechanistische Brücke zwischen akuter Entzündungsschädigung und chronischer pulmonaler Gefäßfunktionsstörung her und beleuchtet gleichzeitig strukturierte Netzwerk-Schwachstellen von potenzieller diagnostischer und therapeutischer Bedeutung“, schrieben die Forscher und warnten gleichzeitig, dass „eine experimentelle Validierung erforderlich ist“.