Úvod: Ochorenie COVID-19, ktoré spôsobuje vírus SARS-CoV-2 vstupuje do cieľových hostiteľských buniek pomocou endocytózy, ktorá je sprostredkovaná receptorom angiotenzín konvertujúci enzým-2 (ACE-2). Po prieniku vírusov do bunky sa vírusy môžu replikovať a šíriť do iných cieľových buniek a orgánov. Vírusová záťaž môže spôsobiť nadmernú reaktivitu imunitného systému a viesť k uvoľňovaniu prozápalových cytokínov a proangiogénnych faktorov. Hypoxia je primárnym patofyziologickým spúšťačom angiogenézy. V prostredí s nízkou koncentráciou kyslíka sa v endotelových bunkách akumuluje a stabilizuje hypoxiou indukovaný faktor-1 (HIF-1), ktorý má schopnosť indukovať génovú expresiu vaskulárneho endotelového rastového faktora (VEGF). Najviac preštudovaným je gén VEGF-A, ktorého kľúčový význam spočíva v regulácii vaskulárnej permeability a intersticiálneho edému, ktorý sa vyskytuje pri syndróme akútneho respiračného zlyhania - ARDS. Dôležitú úlohu v patogenéze ARDS hrajú okrem mediátorov zápalu a VEGF aj inzulínu-podobný rastový faktor-1 (IGF-1), ktorý sa zapája do regulácie imunitného systému. Rôzne štúdie preukázali úlohu IGF-1 pri zápalových ochoreniach, ako je astma, pľúcna fibróza, obštrukčná choroba pľúc (CHOCHP) alebo ARDS.
Metodika: Naša práca bola zameraná na analýzu rastových faktorov VEGF-A a IGF-1 pomocou metódy Western Blot, ktoré môžu zasahovať do signálnych molekulových dráh ovplyvňujúcich prognózu ochorenia COVID-19. Vzorky krvi boli odobraté pacientom vo veku od 59 do 94 rokov, ktorí v tom čase neprekonali ochorenie COVID-19 a tvorili kontrolnú skupinu pacientov (n=6) a COVID-19 pozitívnych pacientov hospitalizovaných na oddelení V. internej klinike Univerzitnej Nemocnici v Ružinove (n=12). Vzorky plaziem boli podrobené stanoveniu relatívnej expresie proteínov rastového faktora VEGF-A a IGF-1, normalizované na relatívnu expresiu referenčného proteínu GAPDH. Denzitometrická analýza získaných nálezov na membráne bola vykonaná pomocou programu ImageQuant TL. Grafické a štatistické hodnotenie prebehlo v programe GraphPad Prism. Na vyhodnotenie údajov bola použitá štatistická metóda analýzy rozptylu ANOVA a Pearsonova korelácia.
Výsledky a záver: Najvyššia relatívna expresia proteínu VEGF-A bola pozorovaná u pacientov, ktorí ochoreniu COVID-19 podľahli, v porovnaní s ostatnými skupinami pacientov. Zvýšené hladiny VEGF-A u pacientov, ktorí ochoreniu podľahli, môžu súvisieť s hypoxiou a úlohou VEGF-A v hypoxickom prostredí ako dôležitého regulátora angiogenézy, vaskulárnej permeability a intersticiálneho edému. Naše výsledky ďalej ukázali, že v závažnej forme ochorenia COVID-19 spojenej s úmrtím pacientov došlo k významnému poklesu relatívnej expresie proteínov IGF-1 v porovnaní s pacientmi, ktorí ochorenie prekonali, čo môže naznačovať potenciál IGF-1 ako ochranného faktora pri rozvoji kritického priebehu ochorenia COVID-19. Molekulárne mechanizmy, ktorými k tomu dochádza si však budú vyžadovať ďalšie podrobné skúmania.
Projekt bol sponzorovaný finančnou podporou APVV-20-0101, UK/165/2022.
Ahasic A M, Zhai R, Su L, Zhao Y, Aronis K N, Thompson B T, Mantzoros Ch S, Christiani D C. IGF1 and IGFBP3 in acute respiratory distress syndrome. Eur J Endocrinol. 2012; 166: 121–129.
Jadaun P K, Chatterjee S. COVID-19 and dys-regulation of pulmonary endothelium: implications for vascular remodeling. Cytokine Growth Factor Rev. 2022; 63, 69–77.
Krein P M, Winston B W. Roles for Insulin-Like Growth Factor I and Transforming Growth Factor-β in Fibrotic Lung Disease. Chest. 2002; 122: 289S-293S.
Kythreotis P, Kokkini A, Avgeropoulou S, Hadjioannou A, Anastasakou E, Rasidakis A, Bakakos P. Plasma leptin and insulin-like growth factor I levels during acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. BMC Pulm Med. 2009; 9: 11.
Lee H, Kim S R, Oh Y, Cho S H, Schleimer R P, Lee Y Ch. Targeting insulin-like growth factor-I and insulin-like growth factor-binding protein-3 signaling pathways. A novel therapeutic approach for asthma. Am J Respir Cell Mol Bio. 2014; 50: 667–677.
Madureira G, a Soares R. The misunderstood link between SARS-CoV-2 and angiogenesis. A narrative review. Pulmonology. 2021; S2531-0437(21)00160-4.
Myers M G., Backer J M, Sun X J, Shoelson S, Hu S P, Schlessinger J, Yoakim M, Schaffhausen B, White M F. IRS-1 activates phosphatidylinositol 3’-kinase by associating with src homology 2 domains of p85. Proc Natl Acad Sci U S A. 1992; 89: 10350–10354.
Serebrovska Z O, Chong E Y, Serebrovska T V, Tumanovska L V, Xi L. Hypoxia, HIF-1α, and COVID-19: from pathogenic factors to potential therapeutic targets. Acta Pharmacol Sin. 2020; 41:1539–1546.