Отправить статью по E-mail Влияние иммунного ответа к S белку SARS-CoV-2 на уровень ангиотензина II у крыс
- Авторы: Храмова Т.В.1,2, Сидоров А.Ю.1,2, Бедулева Л.В.1,2, Меньшиков И.В.1,2, Шкляева Н.П.1
-
Учреждения:
- ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный университет»
- ФГБУН «Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»
- Выпуск: Том 27, № 3 (2024)
- Страницы: 471-476
- Раздел: КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
- Дата подачи: 26.03.2024
- Дата принятия к публикации: 30.03.2024
- Дата публикации: 25.09.2024
- URL: https://rusimmun.ru/jour/article/view/16584
- DOI: https://doi.org/10.46235/1028-7221-16584-TEO
- ID: 16584
Цитировать
Полный текст
Аннотация
У некоторых больных, инфицированных SARS-CoV-2, обнаруживаются аутоантитела против ключевых молекул ренин-ангиотензиновой системы (РАС). К таким антителам относятся, например, антитела против ангиотензина II и ангиотензинпревращающего фермента 2 (АПФ2). Наличие антител к компонентам РАС ассоциировано с эпизодами гипотонии или гипертензии. Целью работы было изучить влияние антител к S белку SARS-CoV-2 и аутоантител к АПФ2 на уровень ангиотензина II в модели индуцированного полиорганного поражения, вызванного у крыс иммунизацией S белком SARS-CoV-2, а также влияние предсуществующего аутоиммунного энцефаломиелита на вызываемые иммунизацией S белком изменения уровня ангиотензина II. Крыс Wistar иммунизировали S белком SARS-CoV-2 в составе неполного адьюванта Фрейнда (НАФ). 6 из них были интактными на момент введения S белка (группа S), у 4 предварительно был вызван экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит иммунизацией основным белком миелина морской свинки (группа ЭАЭ + S). Контрольной группе крыс вводили НАФ. В плазме крови исследуемых крыс определяли антитела к S белку, антитела к АПФ2, уровень ангиотензина II методом иммуноферментного анализа. Было обнаружено, что иммунизация S белком приводит к транзиторному снижению уровня ангиотензина II в крови. На 6 неделе после иммунизации в группе S уровень ангиотензина II в крови ниже нормы у 3 из 6 крыс (50%), в группе ЭАЭ + S у 3 из 4 (75%). В группе ЭАЭ + S снижение уровня ангиотензина II достоверно относительно контрольной группы (ANOVA, p = 0,0423). Более глубокое снижение уровня ангиотензина II в крови у крыс группы ЭАЭ + S, чем у крыс группы S, ассоциировано с более высоким уровнем антител к S белку: уровень антител к S белку был достоверно выше в группе ЭАЭ + S в течение 1-6 недель после иммунизации S белком, чем у крыс группы S. Иммунизация крыс S белком не вызвала продукцию анти-АПФ2 аутоантител в группе ЭАЭ + S, а в группе S была слабой и не сопровождалась повышением уровня ангиотензина II. Таким образом, у крыс, иммунизированных S белком выявлено транзиторное снижение уровня ангиотензина II на пике продукции антител к S белку, что может указывать на то, что антитела к S белку могут вносить вклад в снижение уровня ангиотензина II при SARS-CoV-2 инфекции. Кроме того, предсуществующее аутоиммунной заболевание приводит к более сильному ответу на S белок, сопровождающемуся более сильным снижением уровня ангиотензина II.
Полный текст
Введение
Ренин-ангиотензиновая система (РАС) является одной из систем, атакуемых при COVID-19. У некоторых COVID-19 пациентов обнаруживаются аутоантитела против ключевых молекул РАС – ангиотензина II и ангиотензинпревращающего фермента 2 (АПФ2) [1, 2, 5]. Ангиотензин II – пептид, состоящий из 8 аминокислот, биологические эффекты которого включают вазоконстрикцию, воспаление, фиброз и пролиферацию клеток [8]. АПФ2 – фермент, играющий важную роль в регуляции артериального давления путем преобразования сосудосуживающего провоспалительного октапептида ангиотензина II в сосудорасширяющий противовоспалительный пептид ангиотензин-(1-7) [6]. Экспрессия АПФ2 обнаружена на мембране многих клеток, в том числе на поверхности альвеолярных эпителиальных клеток и сосудистых эндотелиальных клеток.
Аутоантитела против молекул ренин-ангиотензиновой системы вмешиваются в регуляцию кровяного давления и усиливают тяжесть COVID-19 [1, 5]. У больных, имеющих аутоантитела к ангиотензину II, наблюдались эпизоды гипотонии, потребовавшие назначения вазопрессоров, большие суточные колебания артериального давления, снижение оксигенации крови [2]. Показано, что антитела против ангиотензина II образуются как перекрестнореагирующие антитела к Spike (S) белку или RBD домену S белка SARS-CoV-2 [2]. Аутоантитела против АПФ2 также обнаружены у больных COVID-19 [1]. Они образуются в ходе инфекции как антиидиотипические к антителам против S белка SARS-CoV-2 [1]. Аутоантитела против АПФ2 снижают активность АПФ2 [1, 7], что может привести к увеличению содержания ангиотензина II и развитию гипертензии.
Целью работы было изучить влияния антител к S белку SARS-CoV-2 и аутоантител к АПФ2 на уровень ангиотензина II в модели индуцированного полиорганного поражения, вызванного у крыс иммунизацией S белком SARS-CoV-2, а также влияние предсуществующего аутоиммунного энцефаломиелита на вызываемые иммунизацией S белком изменения уровня ангиотензина II.
Материалы и методы
10 крыс Wistar (питомник «Рапполово», Россия) иммунизировали S белком SARS-CoV-2 (ACROBiosystems, США) в неполном адъюванте Фрейнда (НАФ, InvivoGen, США) внутрикожно в дозе 20 мкг на крысу. У 4 из них предварительно был вызван экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит (ЭАЭ) иммунизацией основным белком миелина (ОБМ) морской свинки в полном адъюванте Фрейнда (ПАФ, InvivoGen, США) в дозе 100 мкг на крысу. ЭАЭ проявлялся параличами одной или нескольких конечностей. На момент введения S белка симптомы энцефаломиелита уже не обнаруживались. Остальные 6 крыс были интактными в день введения S белка. Контрольной группе крыс (n = 4) вводили НАФ. Еженедельно отбирали кровь из хвостовой вены. В плазме крови определяли антитела к S белку (при разведении в 400 раз) и антитела к АПФ2 ферменту (при разведении в 100 раз) непрямым твердофазным иммуноферментным анализом (ИФА). Уровень ангиотензина II в плазме определяли методом конкурентного ИФА с помощью готового коммерческого набора (Cloud-Clone Corp., США). За норму принимали уровень ангиотензина II у интактных крыс (n = 16), вычисленный как среднее ± 2SD, он составил 350-625 пк/ мл. Статистический анализ результатов проводили с помощью программы GraphPad Prism 8.4.3, различия считали значимыми при p ≤ 0,05.
Результаты и обсуждение
В группе интактных крыс, иммунизированных S белком (группа S), и в группе крыс, иммунизированных S белком после перенесенного аутоиммунного энцефаломиелита (группа ЭАЭ + S), выявлено транзиторное снижение уровня ангиотензина II в крови. Наиболее существенные изменения уровня ангиотензина II наблюдались на 6 неделе после иммунизации S белком (рис. 1). На 6 неделе после иммунизации S белком в группе S уровень ангиотензина II в крови ниже нормы у 3 из 6 крыс (50%), в группе ЭАЭ + S у 3 из 4 (75%) (рис. 1). В группе ЭАЭ + S на 6 неделе после иммунизации S белком уровень ангиотензина II достоверно ниже, чем у контрольных крыс (рис. 1, ANOVA, p = 0,0423). Полученные данные о снижении уровня ангиотензина II в крови крыс, иммунизированных S белком, согласуются с данными литературы, где показано, что у больных COVID-19 наблюдается снижение уровня ангиотензина II в плазме крови по сравнению со здоровыми донорами, которое ассоциировано с необходимостью госпитализации и развитием острого респираторного дистресс-синдрома, и в целом со степенью тяжести заболевания [3, 4].
Рисунок 1. Уровень ангиотензина II в плазме крыс, иммунизированных S белком (группа S), крыс, перенесших аутоиммунный энцефаломиелит и иммунизированных S белком (группа ЭАЭ + S), и контрольных крыс, получивших инъекцию НАФ
Примечание. Пунктирными линиями обозначен диапазон нормы, вычисленный по уровню ангиотензина II у интактных крыс как среднее ± 2SD.
Figure 1. The angiotensin II level in the plasma of rats immunized with S protein (S group), and rats that previously had an autoimmune encephalomyelitis and immunized with S protein (EAE + S group), and control rats that received an injection of IFA
Note. The dotted lines indicate the normal range calculated from the level of angiotensin II in intact rats as mean ± 2SD.
Анализ продукции антител к S белку показал, что у крыс группы ЭАЭ + S, уровень антител к S белку достоверно выше в течение 1-6 недель после иммунизации S белком, чем у крыс группы S (рис. 2А). Briquez et al. показали, что у больных COVID-19 антитела, вырабатываемые к S белку, могут перекрестно реагировать с ангиотензином II. У больных COVID-19 наличие таких антител ассоциировано с тяжелым течением заболевания, в частности с нарушением регуляции артериального давления, и снижением оксигенации крови [2]. Поэтому можно предполагать, что более глубокое снижение уровня ангиотензина II в крови у крыс группы ЭАЭ + S, чем у крыс группы S, связано с более высоким уровнем антител к S белку, часть которых могут перекрестно связываться с ангиотензином II.
Рисунок 2. А – антитела к S белку в плазме крыс, иммунизированных S белком (группа S), крыс, перенесших аутоиммунный энцефаломиелит и иммунизированных S белком (группа ЭАЭ + S), и контрольных крыс, получивших инъекцию НАФ. Среднее ± SD. * – достоверные отличия по отношению к группе S, p ≤ 0,05, критерий Манна–Уитни. Б – аутоантитела к АПФ2 в плазме крыс, иммунизированных S белком (группа S), крыс, перенесших аутоиммунный энцефаломиелит и иммунизированных S белком (группа ЭАЭ + S), и контрольных крыс, получивших инъекцию НАФ. Среднее ± SD. **- достоверные отличия по отношению 0 дню, p = 0,0308, ANOVA, критерий Фридмана
Figure 2. A, antibodies to S protein in the plasma of rats immunized with S protein (S group), rats that previously had an autoimmune encephalomyelitis and immunized with S protein (EAE + S group), and control rats that received an injection of IFA. Mean ± SD. *, statistically significant differences in relation to rats of S group, p ≤ 0.05, Mann–Whitney test. B, autoantibodies to ACE2 in the plasma of rats immunized with S protein (S group), rats that previously had an autoimmune encephalomyelitis and immunized with S protein (group EAE + S), and control rats that received an injection of IFA. Mean ± SD. **, statistically significant differences in relation to day 0, p = 0.0308, ANOVA, Friedman test
Исследование уровня аутоантител к АПФ2 показало, что иммунизация крыс S белком не вызвала продукцию анти-АПФ2 аутоантител в группе ЭАЭ + S (рис. 2Б, ANOVA, Friedmann test, сравнение относительно 0 дня). В группе S продукция аутоантител к АПФ2 была слабой, достоверное увеличение уровня аутоантител к АПФ2 относительно 0 дня обнаружено только на 5 неделе после иммунизации S белком (p = 0,0308, ANOVA, Friedmann test). Значительного увеличения уровня ангиотензина II (рис. 1), которое у больных COVID-19 связывают с аутоантителами к АПФ2 [1, 5], у крыс, иммунизированных S белком, не выявлено.
Заключение
Таким образом, у крыс, иммунизированных S белком, выявлено транзиторное снижение уровня ангиотензина II. Снижение уровня ангиотензина II наблюдалось на пике продукции антител к S белку. Данный факт вместе с данными о перекрестной реактивности антител к S белку c ангиотензином II свидетельствуют о том, что антитела к S белку могут вносить вклад в снижение ангиотензина II и связанных с этим физиологических эффектов. Предсуществующее аутоиммунное заболевание приводит к более сильному ответу на S белок, сопровождающемуся более сильным снижением уровня ангиотензина II.
Об авторах
Т. В. Храмова
ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный университет»; ФГБУН «Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»
Автор, ответственный за переписку.
Email: khratat@mail.ru
к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории молекулярной и клеточной иммунологии, научный сотрудник лаборатории биосовместимых материалов
Россия, Ижевск; ИжевскА. Ю. Сидоров
ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный университет»; ФГБУН «Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»
Email: khratat@mail.ru
к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории молекулярной и клеточной иммунологии, научный сотрудник лаборатории биосовместимых материалов
Россия, Ижевск; ИжевскЛ. В. Бедулева
ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный университет»; ФГБУН «Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»
Email: khratat@mail.ru
д.б.н., доцент, главный научный сотрудник лаборатории молекулярной и клеточной иммунологии, ведущий научный сотрудник лаборатории биосовместимых материалов
Россия, Ижевск; ИжевскИ. В. Меньшиков
ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный университет»; ФГБУН «Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук»
Email: khratat@mail.ru
д.б.н., профессор, ведущий научный сотрудник лаборатории молекулярной и клеточной иммунологии, главный научный сотрудник лаборатории биосовместимых материалов
Россия, Ижевск; ИжевскН. П. Шкляева
ФГБОУ ВО «Удмуртский государственный университет»
Email: khratat@mail.ru
младший научный сотрудник лаборатории молекулярной и клеточной иммунологии
Россия, ИжевскСписок литературы
- Arthur J.M., Forrest J.C., Boehme K.W., Kennedy J.L., Owens S., Herzog C., Liu J., Harville T.O. Development of ACE2 autoantibodies after SARS-CoV-2 infection. PLoS One, 2021, Vol. 16, e0257016. doi: 10.1371/journal.pone.0257016.
- Briquez P.S., Rouhani S.J., Yu J., Pyzer A.R., Trujillo J., Dugan H.L., Stamper C.T., Changrob S., Sperling A.I., Wilson P.C., Gajewski T.F., Hubbell J.A., Swartz M.A. Severe COVID-19 induces autoantibodies against angiotensin II that correlate with blood pressure dysregulation and disease severity. Sci. Adv., 2022, Vol. 8, eabn3777. doi: 10.1126/sciadv.abn3777.
- Elrayess M.A., Zedan H.T., Alattar R.A., Abusriwil H., Al-Ruweidi M.K.A.A., Almuraikhy S., Parengal J., Alhariri B., Yassine H.M., Hssain A.A., Nair A., Samawi M.A., Abdelmajid A., Suwaidi J.A., Saad M.O., Al-Maslamani M., Omrani A.S., Yalcin H.C. Soluble ACE2 and angiotensin II levels are modulated in hypertensive COVID-19 patients treated with different antihypertension drugs. Blood Press., 2022, Vol. 31, pp. 80-90.
- Ozkan S., Cakmak F., Konukoglu D., Biberoglu S., Ipekci A., Akdeniz Y.S., Bolayirli I.M., Balkan I.I., Dumanli G.Y., Ikizceli I. Efficacy of serum angiotensin II levels in prognosis of patients with coronavirus disease 2019. Crit. Care Med., 2021, Vol. 49, pp. e613-e623.
- Rodriguez-Perez A.I., Labandeira C.M., Pedrosa M.A., Valenzuela R., Suarez-Quintanilla J.A., Cortes-Ayaso M., Mayan-Conesa P., Labandeira-Garcia J.L. Autoantibodies against ACE2 and angiotensin type-1 receptors increase severity of COVID-19. J. Autoimmun., 2021, Vol. 122, 102683. doi: 10.1016/j.jaut.2021.102683.
- Simoes e Silva A.C., Silveira K.D., Ferreira A.J., Teixeira M.M. ACE2, angiotensin-(1-7) and Mas receptor axis in inflammation and fibrosis. Br. J. Pharmacol., 2013, Vol. 169, pp. 477-492.
- Takahashi Y., Haga S., Ishizaka Y., Mimori A. Autoantibodies to angiotensin-converting enzyme 2 in patients with connective tissue diseases. Arthritis. Res. Ther., 2010, Vol. 12, R85. doi: 10.1186/ar3012.
- Vargas Vargas R.A., Varela Millan J.M., Fajardo Bonilla E. Renin-angiotensin system: Basic and clinical aspects-A general perspective. Endocrinol. Diabetes Nutr. (Engl. Ed.)., 2022, Vol. 69, pp. 52-62.
Дополнительные файлы
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).