La interacción entre la coagulación sanguínea y la infección por SARS-CoV-2


El síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) se identificó por primera vez en Wuhan, China, a fines de diciembre de 2019. El virus desencadena múltiples complicaciones clínicas en humanos y puede provocar COVID-19 (enfermedad por coronavirus 2019). Hasta la fecha, el SARS-CoV-2 ha infectado a más de 132 millones de personas y ha causado más de 2,88 millones de muertes en todo el mundo.

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COVID-19 es una enfermedad heterogénea, caracterizada principalmente por fiebre, tos y síndrome de dificultad respiratoria aguda (SDRA) y mortalidad hospitalaria. El COVID-19 grave se asocia con comorbilidades como enfermedad cardiovascular, hipertensión y diabetes mellitus y coagulopatía.

La coagulopatía, una afección en la que la capacidad de coagulación de la sangre se ve afectada, se reconoce como un aspecto importante de la morbilidad en los pacientes con COVID-19. En un estudio reciente, el profesor Lewis Cantley y un equipo de investigadores exploraron el papel de los factores de coagulación en la infección por SARS-CoV-2. Su reciente estudio se publica en el bioRxiv* servidor.

“La escisión inducida por la coagulación mejora la activación de los picos y aumenta la entrada viral en las células diana”.

Descubrieron que las proteasas involucradas en la coagulación también pueden escindir directamente el pico de glicoproteína del SARS-CoV-2, mejorando la entrada viral. También encontraron que los inhibidores de proteasa inhibían de manera promiscua la escisión de picos tanto por serina proteasas transmembrana como por factores de coagulación. La escisión de los picos por las proteasas es crucial para la entrada viral; facilita la fusión de membranas y el secuestro de la célula huésped por parte del genoma viral.

El proteína de pico consta de subunidades S1 y S2. Las proteasas de la célula huésped actúan sobre el límite de la subunidad S1 / S2 y en la región S2 ‘próxima al péptido de fusión. Esta escisión abre el trímero de punta y expone el sitio S2 ‘, que debe ser escindido para permitir la liberación del péptido de fusión. Uno de los objetivos farmacológicos antivirales prometedores para el SARS-CoV-2 es el TMPRSS2, que es un factor importante de la célula huésped en la activación proteolítica a través de múltiples coronavirus.

Camostat y Nafamostat son dos inhibidores de amplio espectro y actúan contra TMPRSS2. Si bien estos dos medicamentos están clínicamente (aprobados para otras aplicaciones) en Japón, actualmente no están aprobados por la FDA para ninguna indicación en los EE. UU. En este estudio, los investigadores encontraron que Nafamostat inhibe ampliamente la escisión de péptidos espiga por las serina proteasas transmembrana y los factores de coagulación.

Incluso cuando las vacunas anti-SARS-CoV-2 se administran actualmente en todo el mundo, la existencia continua de un gran reservorio de casos activos durante un largo período hará que surjan variantes virales.

La patogenia de la infección por SARS-CoV-2 se asocia con coagulopatía y episodios tromboembólicos. Los signos de coagulación sanguínea desregulada fueron evidentes en pacientes infectados con SARS-CoV-2 que fueron ingresados ​​en hospitales. Estos fueron 1) niveles elevados de niveles de dímero D (un indicador de fibrinólisis y coagulopatía), 2) recuentos plaquetarios bajos (un indicador de coagulopatía de consumo), 3) actividad sistémica elevada de los factores de coagulación V, VIII y X.

Los factores de coagulación escinden directamente el pico de SARS-CoV-2.  (A) Los péptidos derivados de dos sitios de escisión conocidos del pico de SARS-CoV-2 se diseñaron con fluoróforo C-terminal 5-FAM y extintor de FRET N-terminal QXL-520.  (B) Escisión del sustrato peptídico S1 / S2 10 μM incubado con TMPRSS2 125 nM, factor Xa o trombina.  Se midieron las velocidades iniciales para la escisión de los sustratos peptídicos S1 / S2 y S2 'del pico de SARS-CoV-2 por (C) TMPRSS2, (D) Factor Xa y (E) Trombina en un rango de sustrato de 0-160 µM.  A partir de los valores iniciales de velocidad, se obtuvieron las constantes cinéticas enzimáticas (F), la tasa de renovación Kcat (s-1), (G) la constante de afinidad Km y la (H) la constante de especificidad (Kcat / Km) para las enzimas indicadas con S1 / S2 y S2 péptidos.  Los mapas de calor (IK) representan la velocidad inicial V0 de escisión de los sustratos peptídicos indicados y las concentraciones por (I) TMPRSS2, (J) factor Xa y (K) trombina.

Los factores de coagulación escinden directamente el pico de SARS-CoV-2. (A) Los péptidos derivados de dos sitios de escisión conocidos del pico de SARS-CoV-2 se diseñaron con fluoróforo C-terminal 5-FAM y extintor de FRET N-terminal QXL-520. (B) Escisión del sustrato peptídico S1 / S2 10 μM incubado con TMPRSS2 125 nM, factor Xa o trombina. Se midieron las velocidades iniciales para la escisión de los sustratos peptídicos S1 / S2 y S2 ‘del pico de SARS-CoV-2 por (C) TMPRSS2, (D) Factor Xa y (E) Trombina en un rango de sustrato de 0-160 µM. A partir de los valores iniciales de velocidad, se obtuvieron las constantes cinéticas enzimáticas (F), la tasa de renovación Kcat (s-1), (G) la constante de afinidad Km y la (H) la constante de especificidad (Kcat / Km) para las enzimas indicadas con S1 / S2 y S2 péptidos. Los mapas de calor (IK) representan la velocidad inicial V0 de escisión de los sustratos peptídicos indicados y las concentraciones por (I) TMPRSS2, (J) factor Xa y (K) trombina.

Debido a que la cascada de la coagulación está orquestada por una reacción en cadena de los zimógenos de serina proteasa que son activados por procesamiento proteolítico, los investigadores investigaron si las proteasas involucradas en la coagulación también juegan un papel en la escisión del pico del SARS-CoV-2.

Descubrieron que los factores de coagulación, el factor Xa de serina proteasas y la trombina, escinden directamente el pico del SARS-CoV-2, con una actividad proteolítica más significativa contra los sustratos del péptido del SARS-CoV-2 que TMPRSS2. También encontraron que el límite S1 / S2 parece ser un sustrato de factor Xa aún más óptimo que los sustratos de péptidos derivados de dianas fisiológicas conocidas del factor Xa en la coagulación.

Informaron que los inhibidores de la serina proteasa suprimen la entrada del SARS-CoV-2 mediante la inhibición de TMPRSS2. Observaron que TMPRSS2 es probablemente el principal objetivo celular de camostat y nafamostat.

Además, encontraron que el nafamostat es un inhibidor versátil de la activación de picos por varias serina proteasas transmembrana (TTSP) y factores de coagulación.

“Hemos mitigado el riesgo de artefactos mediante el uso de múltiples plataformas ortogonales, incluidos pseudovirus basados ​​en VSV, pseudovirus basados ​​en VIH y formación de sincitios”.

Los investigadores detallaron la relevancia clínica de la posible actividad antiviral de los anticoagulantes, los riesgos de hemorragia y las limitaciones de este estudio.

Eventos asociados con COVID-19 (como lesión pulmonar aguda por efectos citopáticos virales, tormenta de citoquinas, activación del complemento y autoanticuerpos antifosfolípidos) son conocidos por instigar una cascada de coagulación. Si bien se comprende bien la coordinación entre la inflamación y la hemostasia, los investigadores de este estudio señalan que el mecanismo molecular preciso que conecta la infección por SARS-CoV-2 y la desregulación de la hemostasia aún no está claro.

En este estudio, utilizando un ensayo enzimático basado en FRET y múltiples plataformas de pseudovirus y células

En los ensayos de fusión, los investigadores investigaron y confirmaron que las proteasas circulantes involucradas en la coagulación de la sangre contribuyen a la activación de la división del pico del SARS-CoV-2 y, por lo tanto, mejoran la entrada viral. Con base en su estudio, los investigadores propusieron que el nafamostat, entre los medicamentos disponibles actualmente, es el más adecuado como inhibidor multipropósito contra la división de picos por TTSP y factores de coagulación.

Este estudio proporciona datos relevantes para explorar una intervención temprana con un tratamiento anticoagulante seleccionado juiciosamente para la infección por SARS-CoV-2. La preparación para mitigar una futura epidemia de SARS-CoV-3 es fundamental a través de la comprensión de las interacciones coronavirus-huésped, enfatizan los investigadores.

“Quizás, el SARS-CoV-2 se ha sometido a una selección para inducir y explotar un entorno enriquecido localmente en proteasas de coagulación, instigando un ciclo de retroalimentación positiva para promover la entrada en células huésped adicionales”.

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