Dans une récente étude publiée sur medRxiv* serveur de préimpression, les chercheurs ont comparé la physiopathologie de la maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) et le syndrome de détresse respiratoire aiguë induit par la septicémie bactérienne (SDRA).
Il existe plusieurs similitudes entre le SDRA induit par le COVID-19 et le SDRA non induit par le COVID-19 en termes de présentations cliniques et de pathologies. Cependant, le SDRA COVID-19 se caractérise par une réponse inflammatoire plus puissante que le SDRA traditionnel.
Étude : Analyse comparative multi-omique du COVID-19 et du SDRA induit par la septicémie bactérienne. Crédit d’image : Chinnapong / Shutterstock
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont mené une analyse multi-omique pour identifier et comparer les signatures trouvées dans le SDRA COVID-19 et le SDRA non COVID-19 sur la base des sous-réseaux.
L’équipe a évalué les variations moléculaires entre le SDRA induit par la septicémie bactérienne et le SDRA induit par le COVID-19 en analysant trois couches moléculaires, notamment métabolique, lipidomique et protéomique. Les processus biologiques responsables des variations entre le SDRA induit par le COVID-19 et le sepsis bactérien ont été identifiés en annotant les molécules différenciées. Cette annotation moléculaire a été réalisée à l’aide des sous-voies de Metabolon dans lesquelles les lipides ont été annotés à l’aide de classes de lipides tandis que les protéines ont été annotées à l’aide des voies de signalisation de l’encyclopédie des gènes et des génomes de Kyoto (KEGG).
En outre, l’équipe a utilisé des études antérieures qui comparaient le SDRA COVID-19 et le SDRA non COVID-19 avec des infections COVID-19 moins graves ou des témoins sains. De plus, l’équipe a sélectionné des processus associés au SDRA à étudier au niveau moléculaire.
Les variations des corrélations omiques avec les manifestations cliniques ont également été évaluées dans les deux cohortes de SDRA. Ces évaluations comprenaient l’évaluation de l’insuffisance rénale aiguë (IRA), de la PaO2/FiO2 ratio, thrombocytose et mortalité. Une vue systémique des molécules multi-omiques dans les deux groupes ARDS a été développée via un modèle graphique gaussien qui a identifié les interactions incidentes entre les molécules.
Aperçu de l’étude. Cette étude était basée sur 67 patients atteints de SDRA, 43 avec COVID-19 et 24 avec un groupe de septicémie bactérienne. Le profilage des échantillons de plasma a donné 1 906 molécules mesurées, dont 663 métabolites, 1 051 lipides et 266 protéines. Pour la comparaison inter-ARDS, nous avons identifié des molécules et des voies régulées différemment entre les deux groupes ARDS. De plus, en nous concentrant sur plusieurs voies sélectionnées ayant une pertinence thérapeutique, nous avons construit une cascade de processus biologiques à partir du métabolisme de la sphingosine. Pour la comparaison intra-SDRA, nous avons identifié des molécules associées à des manifestations cliniques, notamment une insuffisance rénale aiguë (IRA), une thrombocytose (numération plaquettaire), un rapport PaO2/FiO2 et la mortalité, au sein de chaque groupe SDRA. De plus, nous avons construit un réseau multi-omique basé sur les données basé sur le modèle graphique gaussien (GGM). Ce réseau a été utilisé pour générer des sous-réseaux associés aux manifestations cliniques.
Résultats
L’équipe a analysé un total de 67 patients qui ont été admis à l’unité de soins intensifs (USI), dont 24 patients diagnostiqués avec une septicémie bactérienne et 43 avec COVID-19. Parmi ces patients, 25,4 % étaient des femmes avec un âge médian de 60 ans. Environ 11 des patients atteints de SDRA COVID-19 et neuf patients atteints de SDRA induit par une septicémie bactérienne ont succombé. De plus, près de 46,3 % des patients ont signalé une insuffisance rénale aiguë (IRA), dont 16 dans les cohortes de SDRA COVID-19 et 15 dans les cohortes de SDRA induites par une septicémie bactérienne.
Comparaison multi-omique entre le SDRA COVID-19 et le SDRA induit par la septicémie bactérienne.un. Analyses métabolomiques, lipidomiques et protéomiques entre les deux groupes ARDS. 706 molécules étaient différemment abondantes dans les deux groupes ARDS. b. Annotations fonctionnelles de molécules significatives. Les voies et les classes avec au moins 4 molécules significatives ont été incluses dans ces parcelles. FDR – taux de fausses découvertes. Abréviations des classes de lipides : TAG – Triacylglycérol, PC – Phosphatidylcholine, DAG – Diacylglycérol, CE – Ester de cholestérol, HCER – Hexosylcéramides, Total – lipides totaux, SM – Sphingomyéline, LPC – Lysophosphatidylcholine, LCER – Lactosylcéramides, DCER – Dihydrocéramides, CER – Céramides, PE – Phosphatidyléthanolamine, MAG – Monoacylglycérol, LPE – Lysophosphatidyléthanolamine, PI – Phosphatidylinositol.
L’analyse du profil moléculaire plasmatique a montré que 175 des 663 métabolites, 437 des 1051 lipides et 94 des 266 protéines évaluées étaient différentiellement abondants parmi les groupes de plasma. L’équipe a également observé que 10 métabolites appartenant à la voie des acides aminés à chaîne ramifiée (BCAA) ont été trouvés en abondance entre les deux groupes ARDS. Parmi ceux-ci, huit affichaient des niveaux plus élevés et deux affichaient des niveaux inférieurs de SDRA induit par le COVID-19 par rapport à ceux du SDRA induit par la septicémie bactérienne.
Sept métabolites de la voie du métabolisme du glutamate étaient différemment abondants entre les deux groupes de SDRA, dont quatre métabolites qui avaient des niveaux plus élevés et trois qui avaient des niveaux plus faibles dans les échantillons de SDRA induits par le COVID-19 que dans les échantillons de SDRA induits par la septicémie bactérienne. L’équipe a également trouvé des changements significatifs dans les profils lipidomiques entre les groupes ARDS avec le plus de différences observées dans les classes de lipides des triacylglycérols (TAG) et des diacylglycérols (DAG). Cela a souligné le rôle du métabolisme des lipides dans le pronostic de la maladie. Les chercheurs ont découvert que les quantités de TAG et de DAG étaient plus élevées dans le SDRA COVID-19 que dans le SDRA induit par la septicémie bactérienne.
Un total de 12 protéines de la voie de signalisation phosphoinositide-3 kinase-AKT étaient abondantes entre les deux SDRA, dont huit ayant des niveaux plus élevés et quatre ayant des niveaux inférieurs dans le SDRA COVID-19 par rapport au SDRA induit par la septicémie bactérienne. D’autre part, 11 protéines appartenant à la voie de signalisation de la protéine kinase activée par les mitogènes (MAPK) étaient abondantes entre les deux groupes de SDRA, dont huit qui avaient des niveaux plus élevés et trois qui avaient des niveaux inférieurs dans le SDRA COVID-19 par rapport à la septicémie bactérienne. SDRA induit.
Dans l’analyse omique, des associations significatives ont été trouvées concernant la PaO2/FiO2 ratio dans la cohorte COVID-19 ARDS, alors qu’aucune des molécules n’était corrélée à la mortalité. De plus, 249 et 111 molécules se sont avérées être associées à l’IRA et à la numération plaquettaire, respectivement. Cela comprenait 76 molécules qui se chevauchaient entre le SDRA COVID-19 et le SDRA induit par la septicémie bactérienne.
En ce qui concerne la signature AKI chez les patients atteints de SDRA COVID-19, un total de 233 molécules étaient corrélées à l’IRA, dont 135 métabolites et deux protéines positivement associées à l’IRA, 96 métabolites négativement associés, alors qu’aucun des lipides n’avait de association. Dans le SDRA induit par la septicémie bactérienne, 46 métabolites étaient positivement et 19 métabolites étaient négativement associés à l’IRA, alors qu’aucun lipide ou protéine n’affichait de corrélation avec l’IRA.
Dans l’ensemble, les résultats de l’étude ont montré que l’analyse multi-omique pouvait identifier efficacement de nouvelles approches thérapeutiques et établir différentes caractéristiques physiopathologiques au sein du SDRA.
*Avis important
medRxiv publie des rapports scientifiques préliminaires qui ne sont pas évalués par des pairs et, par conséquent, ne doivent pas être considérés comme concluants, guider la pratique clinique/les comportements liés à la santé, ou traités comme des informations établies.