در COVID-19 علاوه بر علایم و تظاهرات بالینی تنفسی، عوارض قلبی از جمله میوکاردیت ویروسی نیز به عنوان یکی از مشکلات رایج در برخی بیماران مبتلا به این ویروس گزارش شده است. اگرچه پاسخ های ایسکمیک و التهابی ناشی از COVID-19 می تواند عملکرد قلبی را تحت تأثیر قرار دهد ، اما تأثیر مستقیم عفونت SARS-CoV-2 بر روی کاردیومیوسیتهای انسانی هنوز به خوبی مشخص نگردیده است.
در مطالعه ای که اخیرا توسط یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه UCLA انجام شده و نتایج حاصله در ۳۰ ژوئن ۲۰۲۰ در ژورنال “Cell Reports Medicine ” به چاپ رسیده است، محققان با استفاده از کاردیومیوسیتهای مشتق از سلولهای بنیادی پرتوان انسانی (hiPSC-CM) به عنوان یک مدل، به بررسی مکانیسمهای عفونت اختصاصی قلبی حاصل از کرونا ویروس پرداختند.
بررسی های میکروسکوپی و سکانس RNA نشان می دهد، که ویروس از طریق گیرنده ACE2 وارد سلول های hiPSC-CM شده و تکثیر ویروس همراه با اثرات سایتوپاتی، باعث القای اپوپتوز و قطع ضربان پس از ۷۲ ساعت از عفونت در این سلول ها می شود.
نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که کاردیومیوسیتهای مشتق از iPSC انسانی مستعد به عفونت مستقیم توسط SARS-CoV-2 با واسطه گیرنده ACE2 هستند. در این مطالعه اگرچه تیمار سلول های hiPSC-CMs با استفاده از آنتی بادی گیرنده ACE2 منجر به کاهش بیان و تکثیر پروتئین های ویروسی و مرگ سلولی شد، اما این سلول ها همچنان هم مستعد ابتلا به عفونت بودند که این نشان میدهد احتمالا، مکانیسم های جایگزین بالقوه ای برای ورود SARS-CoV-2 به سلول های قلبی نیز وجود دارد.
همچنین نتایج حاصل از ایمونواستینیگ دو جز از اجزای کرونا ویروس شامل واسطه ی dsRNA و پروتئین کپسیدی اسپایک که مسئول ورود ویروس به سلول و مونتاژ ذرات ویروسی در سلول میزبان هستند، نشان داد که ویروس میتواند به راحتی وارد سلول های hiPSCCMs شده و RNA خود را به داخل این سلول ها تزریق کرده و سیستم رونویسی سلول های میزبان را جهت تولید اجزای ویروسی جدید به کار گیرد. همچنین افزایش لود ویروسی در سلول های hiPSC-CMs، خصوصا افزایش تجمع پروتئین اسپایک درمناطق اطراف هسته سلولی و در مجاورت شبکه اندو پلاسمی صاف، منجر به فعال شدن مسیر های اپوپتوزی گردید. که این فعال سازی با تغییرات مورفولوژیکی سلول ها ، افزایش تولید Caspase-3 و فعال شدن ژن های مرتبط با اپوپتوز و مرگ سلولی همراه بود.
همچنین به موازات مشاهده تجمع ویروسی در سلول های hiPSC-CM، یک تغییر عملکرد در انقباض این سلول ها نیز مشاهده گردید که منجر به توقف ضربان در این سلول ها شد. اگرچه علت این تغییر عملکردی قابل ملاحظه در ضربان سلول های hiPSC-CM بایستی دقیق تر مورد بررسی قرار گیرد ، اما این احتمال وجود دارد که اثر سایتوپاتی و همچنین آپوپتوز مرتبط با سلول های hiPSC-CM به طور قابل توجهی اتصالات شکاف سلول به سلول (cell-cell gap junctions) را دچار اختلال کرده و در نتیجه منجر به اختلال در تحریک-انقباض مناسب در داخل و بین کاردیومیوسیت ها شده است.
علاوه بر این، کاهش بیان ACE2 و افزایش بیان CXCL227 وسایر سایتوکاین های سیستم ایمنی نیز در میوکاردیوسیت های الوده به ویروس مشاهده گردید. همچنین، کاهش ژنهای انقباضی قلبی خاص مانند TNNT2 در این سلول ها نیز احتمالاً منعکس کننده اختلال در انقباض hiPSC-CM های آلوده به ویروس و همچنین مرگ و میر کلی کاردیومیوسیتها بوده است. از دیگر یافته های این مطالعه، کاهش بیان در مجموعه ای از ژن های مرتبط با فسفوریلاسیون اکسیداتیو و عملکرد میتوکندریایی در سلول های الوده به ویروس بوده است که این امر مطابق با تأثیرات متابولیک قابل ملاحظه درعفونت های ویروسی است.
پیش بینی میشود که سلول های hiPSC-CM میتوانند به عنوان یک فناوری مستعد، جهت بررسی داروهای ضد ویروسی خاص قلبی مورد استفاده قرار گیرند. همچنین میتوان ازین سلول ها به عنوان یک نوع سلول کمکی ویژه قلبی برای بررسی کارآیی پیش بالینی هرگونه داروی مهارکننده تکثیر کرونا ویروس در شرایط آزمایشگاهی استفاده کرد. علاوه بر این، ازانجایی که بسیاری از ترکیبات ضد ویروسی مورد استفاده در درمان COVID-19 باعث ایجاد برخی عوارض جانبی قلبی از قبیل اریتمی های القا شده توسط این داروها و یا طولانی شدن فاصله QT میشوند، میتوان از تکنولوژی سلول های hiPSC-CM، برای بررسی اثرات قلبی این ترکیبات ضد ویروسی در مرحله پیش بالینی نیز استفاده کرد.
اما در این مطالعه محدودیت ها و موانع موجود نیز از اهمیت خاصی برخوردار بوده و لزوم انجام مطالعات بیشتر را مشخص مینماید.
از انجمله که در این مدل بایستی عدم بلوغ سلولی انواع سلولهای مشتق شده از hiPSC در نظر گرفته شود. بدیهی است که سلول های hiPSC-CM در مقایسه با همتایان بالغ خود از نظر الکتروفیزیولوژیکی، ساختاری و از نظر ژنتیکی نابالغ هستند، اگرچه اخیرا تلاشهای بیومکانیکی برای بالغ کردن این سلولها به سمت یک فنوتیپ بالغ موفقیت امیز بوده است. با این حال، حتی در این سلولهای نابالغ ، مطالعه حاضر صدمات قلبی و اثرات فیزیولوژیکی ناشی از ویروس درشدت عفونت (MOIs) 0.001 تا ۰.۱ را نشان داد. همینطور، از آنجا که بیان ACE2 با افزایش بلوغ سلول های hiPSC-CM در شرایط in vitro افزایش می یابد ، می توان فرض کرد که پس از بلوغ این سلول ها نیز، hiPSC-CM های بالغ شده حتی به عفونت SARS-CoV-2 حساس تر باشند. اگرچه داده های بیشتری برایبررسی این احتمالات مورد نیاز است.
علاوه بر این، نتایج ارائه شده درمطالعه در یک سیستم in vitro و بدون حضور اجزای سلولی سیستم ایمنی بدن است که تصور می شود حضور این اجزا برای بررسی بسیاری از جنبه های پاسخ ویروسی COVID-19 در شرایط in vitro حیاتی است. طبق تعریف، میوکاردیت عبارتست از التهاب میوکارد ناشی از اینفیلتراسیون سلولهای ایمنی، که ممکن است نتیجه مستقیم عفونت ویروسی کاردیومیوسیت ها باشد. با این حال، همانطور که در مطالعه نشان داده شده است، کاردیومیوسیتهای مشتق از iPSC انسانی حتی در غیاب پاسخ ایمنی سلولی، مستعد ابتلا به عفونت SARS-CoV-2 نیز هستند.
با این وجود، داده های بالینی فعلی به طور قطعی عفونت مستقیم قلب را که در سندرم بالینی نقش دارد مشخص نکرده اند. اگرچه مطالعات ارائه دهنده بیوپسی اندومیوکارد از بیماران مبتلا به COVID-19 در این مرحله نادر است ، اما در مطالعه ای بررسی بیوپسی به دست امده از بافت قلب یک بیمار مبتلا به COVID-19 حاکی از لوکالیزه شدن ویروس SARS-CoV-2 در قلب این بیمار بوده است، البته نه به طور خاص در کاردیومیوسیت ها.
همچنین اخیرا در مطالعه ای دیگر کالبد شکافی چند عضو و بررسی ارگان ها وجود RNA ویروسی SARS-CoV-2 را در قلب تایید نمود. اگرچه اطلاعات بالینی بیشتری برای تایید این مساله مورد نیاز است، اما این یافته ها سوال مهمی را بر می انگیزد که آیا SARS-CoV-2 از طریق یک فاز ویررمی وارد قلب می شود یا از طریق ماکروفاژها که ریه ها را از ویروس پاک سازی میکنند؟
و همینطور نکته مهم این است که بایستی مشخص شود که آیا عفونت مستقیم کاردیومیوسیتها ممکن است منجر به انواع عوارض بالینی قلبی در بیماران مبتلا به COVID19، مانند آریتمی، افزایش تروپونین قلبی یا نارسایی قلبی شود؟
با این حال، ما در مطالعه ی حاضر نشان دادیم که سلو ل های hiPSC-CM در شرایط in vitro مستعد ابتلا به عفونت SARS-CoV-2 هستند و با توجه به شدت بیماری COVID-19 و وجود شواهد فزاینده در مورد علائم قلبی مرتبط با این ویروس، رویکردهای نوآورانه با استفاده از فناوری هایی هم مانند hiPSC-CM برای درک بیشتر و مقابله بهتر با عفونت SARS-CoV-2 بسیار حائز اهمیت میباشند.
منبع:
https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(20)30068-9
