Dans une étude récente publiée dans Scientific Reports, les chercheurs ont étudié l’effet de la sous-unité 1 (S1) de la protéine spike (S) du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) sur l’endothélium pulmonaire.
Étude: La protéine de pointe SARS-CoV-2 induit un dysfonctionnement des cellules endothéliales pulmonaires et une thrombo-inflammation en fonction de la signalisation des récepteurs C3a/C3a. Crédit d’image : JuanGaertner/Shutterstock.com
Sommaire
Arrière-plan
La maladie à coronavirus 2019 (COVID-19) a provoqué une morbidité et une mortalité sans précédent dans le monde. Des études ont rapporté que la protéine SARS-CoV-2 S1 interagit avec les cellules endothéliales.
Cependant, les données sur les effets néfastes de la protéine sur le système vasculaire pulmonaire et les mécanismes sous-jacents aux infections par le SRAS-CoV-2 sont limitées.
À propos de l’étude
Dans le présent in vivo étude, les chercheurs ont évalué les dommages aux cellules endothéliales induits par le SRAS-CoV-2 S1 dans la pathogenèse du COVID-19.
Pour augmenter l’activité de liaison SARS-CoV-2 S1, les chercheurs ont utilisé des animaux murins transgéniques avec des séquences de protéines murines endogènes de l’enzyme de conversion de l’angiotensine 2 (ACE2) remplacées par l’acide désoxyribonucléique complémentaire ACE2 humain (ADNc). Les souris murines ont reçu par voie intraveineuse 35,0 grammes (g) de la protéine SARS-CoV-2 S1 et ont été tuées après trois et sept jours.
Les dépôts de C3 dans les tissus pulmonaires ont été évalués pour étudier la fonction délétère de l’activation du complément dans l’apparition de lésions vasculaires pulmonaires chez des souris exprimant hACE2 infusées avec S1. Le nombre total d’artères pulmonaires marquées par le facteur von Willebrand (vWF) positives pour C3 a été évalué pour déterminer la quantité de dépôts de C3 dans le système vasculaire pulmonaire.
Les chercheurs ont également examiné l’expression du cluster de différenciation 46 (CD46), un modulateur du complément externe censé supprimer la production de convertase C3 via les voies alternatives, traditionnelles et de la lectine.
Ils ont également étudié les activités potentielles de l’axe des récepteurs C3a/C3a (C3aR) dans les dommages induits par le SRAS-CoV-2 S1 sur les tissus pulmonaires en examinant les niveaux de certains C3aR à différents moments dans plusieurs compartiments pulmonaires.
Pour déterminer si la perfusion de S1 a causé des lésions des cellules vasculaires pulmonaires chez les souris exprimant hACE2, l’équipe a quantifié le nombre de biomarqueurs associés aux processus thrombo-inflammatoires, tels que la thrombomoduline (TM). La microscopie électronique à transmission (TEM) a été utilisée pour examiner les tissus pulmonaires des animaux exprimant hACE2 une semaine après l’injection S1.
Les chercheurs ont évalué les effets de l’injection quotidienne d’un antagoniste des récepteurs C3a (C3aRa), SB290157, commençant huit heures après la perfusion SARS-CoV-2 S1 chez des animaux exprimant hACE2 pour établir que l’activation du complément est essentielle pour potentialiser l’endothélium induit par S1 dommages dans les tissus pulmonaires.
Ils ont également étudié l’effet de C3aRa sur l’infiltration de cellules inflammatoires dans les poumons des animaux murins traités au S1. Une analyse par immunofluorescence a été réalisée et des niveaux particuliers de MAC2 et GR1 ont été évalués pour quantifier les macrophages et les neutrophiles, respectivement.
Résultats
Chez les souris transgéniques pour l’ACE2 humain, l’injection de S1 a induit une perte précoce de thromborésistance endothéliale pulmonaire à trois jours, entraînant une perte de thrombomoduline et une augmentation des taux de vWF.
L’exocytose S1 et l’activation endothéliale ont été soutenues, avec une augmentation considérable des dépôts de fibrine (gène) co-colorés avec des thrombocytes CD41-positifs dans le système vasculaire en réponse au SRAS-CoV-2 S1. Le traitement au C3aRa a inhibé l’activation de C3a/C3aR et le dépôt pulmonaire de C3, réduisant ainsi l’inflammation et la fibrose des thrombus vasculaires.
L’évaluation histopathologique des tissus pulmonaires à sept jours a montré des lésions alvéolaires diffuses, un épaississement des septa alvéolaires et une hypercellularité dans les tissus pulmonaires.
Une réduction significative de l’expression de la protéine CD46 dans les cellules épithéliales et endothéliales alvéolaires a été observée. L’analyse TEM a montré un gonflement de l’endothélium dans certaines régions de la circulation pulmonaire et des artérioles.
Le traitement au SB290157 a considérablement réduit le dépôt de C3 endothélial induit par le SRAS-CoV-2 S1 à sept jours, avec restauration du CD46. Le traitement au C3aRa a également restauré l’expression de la TM et réduit la coloration du facteur von Willebrand dans la paroi vasculaire en sept jours.
Dans les tissus pulmonaires une semaine après la perfusion de SARS-CoV-2 S1, un dépôt important de neutrophiles GR1-positifs et de macrophages MAC2-positifs a été observé, indiquant que l’activation précoce du complément était cruciale dans le recrutement de cellules inflammatoires dans les tissus pulmonaires. Le traitement C3aRa a été efficace pour prévenir la formation de TNE induite par le SRAS-CoV-2 S1.
Le traitement au C3aRa a préservé la structure alvéolaire des animaux murins exprimant hACE2 infusés au SRAS-CoV-2 S1 à sept jours, réduisant les dommages morphologiques aux alvéoles et la fibrose dans le parenchyme pulmonaire.
L’observation d’un antagoniste de C3aR bloquant le dépôt endothélial de C3 peut s’expliquer par des recherches antérieures qui ont montré que C3a favorise l’exocytose des corps de Weibel-Palade, entraînant un recrutement de surface vasculaire qui libère la P-sélectine prothrombotique, l’activateur tissulaire du plasminogène (tPA) et le vWF. .
conclusion
Les résultats de l’étude ont montré que le SRAS-CoV-2 S1 stimule le dysfonctionnement vasculaire et l’activation du complément, ce qui est crucial pour les dommages thrombi-inflammatoires pulmonaires. La lésion pulmonaire est caractérisée par un dysfonctionnement endothélial précoce, entraînant des lésions thrombo-inflammatoires et fibrotiques.
La lésion pulmonaire est importante trois jours après l’injection et se caractérise par une perte de TM et une augmentation du vWF vasculaire.
L’activation précoce du complément a coïncidé avec un dysfonctionnement cellulaire endothélial, avec un dépôt de C3 dans les cellules épithéliales et endothéliales et une expression élevée de C3aR.
Les résultats suggèrent que C3a et C3aR sont des cibles thérapeutiques potentielles pour les patients atteints de COVID-19, un traitement précoce avec des agents inhibiteurs du complément étant préféré pour les cas graves.
