Dans une étude récente publiée dans le Communications biochimiques et biophysiquesles chercheurs ont étudié si la protéine de pointe (S) du coronavirus 2 du syndrome respiratoire aigu sévère (SARS-CoV-2) et sa sous-unité S2 induisaient l’expression de la chimiokine à motif C–X–C 10 (CXCL10), un sous-ensemble de cytokines.
Ils ont également évalué l’atténuation de cette induction par des inhibiteurs de la glycogène synthase kinase-3 (GSK-3), une sérine/thréonine kinase impliquée dans la signalisation intracellulaire centrale à l’induction des cytokines.
Contexte
La maladie à coronavirus sévère 2019 (COVID-19) se caractérise par une « tempête de cytokines » ou une expression excessive de cytokines due à la dérégulation de l’immunité innée. Les cellules de l’immunité innée telles que les macrophages détectent les modèles moléculaires associés aux agents pathogènes (PAMP) à l’aide de récepteurs de reconnaissance d’agents pathogènes (PRR) tels que les récepteurs de type Toll (TLR). Les ligands PRR activent les voies de signalisation pour initier la transcription qui conduit à la libération de cytokines.
Le SRAS-CoV-2 a plusieurs protéines structurelles dans sa structure moléculaire, à savoir S avec les sous-unités S2 et S1, la nucléocapside (N), l’enveloppe (E) et la membrane (M). Bien que des études antérieures aient examiné l’expression de cytokines induite par le SRAS-CoV-2 S par les macrophages THP-1 médiée par TLR2 ainsi qu’une augmentation de l’interleukine-6 (IL-6), de la protéine inflammatoire des macrophages 1-alpha (MIP-1a), de la tumeur les taux de facteur de nécrose alpha (TNF-α) et d’interleukine-1bêta (IL-1β) médiés par TLR4, les résultats ont été incohérents et contradictoires. Il a été rapporté que la GSK-3 est impliquée dans la transduction des signaux TLR et que les inhibiteurs de la GSK-3 atténuent l’expression des cytokines induite par le lipopolysaccharide (LPS) du ligand TLR.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont cherché à savoir si CXCL 10 était exprimé par les protéines S2 et S du SRAS-CoV-2 et ont exploré l’effet des inhibiteurs de GSK-3 sur l’atténuation de cette expression de CXCL10 par les macrophages THP-1 dans le COVID-19 critique. .
Les lignées cellulaires de monocytes humains THP-1 ont été cultivées et traitées avec du phorbol 12-myristate 13-acétate (PMA) pour permettre la différenciation des monocytes THP-1 en macrophages THP-1. Les séquences d’acides aminés des protéines S2 et S du SRAS-CoV-2 ont été modifiées et ces constructions ont été appelées S2 et S mutées.
En particulier, ils ont introduit des mutations telles que A892P, F817P, A942P, A899P, V987P et K986P dans les deux protéines recombinantes, tandis que R685A et R683A ont été introduits dans la protéine S. Les macrophages THP-1 ont ensuite été cultivés dans des milieux de croissance contenant l’une ou l’autre des protéines virales : SARS-CoV-2 pleine longueur S, S mutée, sous-unité S1 (S1), S2, S2 mutée, N et une protéine non virale protéine fluorescente verte (GFP). Le LPS et la polymyxine B (PB) ont été choisis comme contrôle pour l’induction de CXCL10 et comme antagoniste sélectif de TLR4, respectivement.
Pour déterminer les effets des inhibiteurs de GSK-3 sur l’expression de CXCL10 induite par S2 et S, les macrophages THP-1 ont été traités avec les protéines S2 et S ainsi que des inhibiteurs de GSK-3 tels que LY2090314, 9-ING-41, carbonate de lithium Tideglusib, COB-187 et AZD-1080, ou dexaméthasone actuellement utilisé pour les patients COVID-19.
L’expression de CXCL10 dans le surnageant des macrophages THP-1 incubés a été déterminée via un dosage immuno-enzymatique (ELISA). De plus, les kits de quantification d’endotoxines chromogéniques EndoLISA et Pierce LAL ont été utilisés pour la mesure directe et indirecte des niveaux d’endotoxines dans les échantillons de protéine S, respectivement.
Résultats
L’EndoLISA a détecté de faibles niveaux d’endotoxines dans les préparations de protéines S2 (7 %) et S (4 %). Lors du traitement des macrophages THP-1 avec du LPS et du PB, l’expression de CXCL10 induite par le LPS a été interrompue. En revanche, lorsque les macrophages THP-1 ont été traités avec des protéines S2 ou S et du PB, une forte expression de CXCL10 a été détectée dans le test de quantification de l’endotoxine chromogène Pierce LAL.
Le lipopolysaccharide-Rhodobacter sphaeroides (LPS-RS), un antagoniste sélectif et puissant du TLR4, n’a pas affecté de manière significative l’induction de CXCL10 par S2 et S, tandis que le LPS-RS a considérablement réduit l’expression de CXCL10. Cela indique que les protéines S2 et S, et non les endotoxines, N, S1 ou les protéines S2 ou S mutées, ont induit l’expression de CXCL10 par les macrophages THP-1. Deux inhibiteurs de GSK-3, COB-187 et AZD-1080 à des concentrations de 12,5 et 25 µM ont significativement diminué l’expression de CXCL10 induite par S2 et S par les macrophages THP-1.
Pour résumer, l’équipe a trouvé des preuves que les protéines SARS-CoV-2 S2 et S induisent l’expression de cytokines, en particulier de la chimiokine CXCL10. Dans les conditions testées, deux inhibiteurs de GSK-3, COB 187 et AZD-1080 ont atténué l’expression de CXCL10 induite par S2 et S. Ces résultats indiquent que les inhibiteurs de GSK-3 pourraient être utilisés comme agents thérapeutiques pour atténuer le COVID-19.
Cependant, des recherches supplémentaires utilisant des inhibiteurs de GSK-3 doivent être menées pour permettre leur traduction clinique rapide pour une gestion efficace du COVID-19 sévère.
