پاتوژنز احتمالی و پیشگیری از کووید طولانی: SARS-CoV-2-اختلال میتوکندری ناشی از قسمت 1

خلاصه:بیمارانی که از عفونت بیماری کروناویروس 2019 (COVID-19) بهبود یافته‌اند، علی‌رغم عدم وجود ناهنجاری آشکار قلبی یا ریوی، ممکن است در هنگام ورزش دچار خستگی مزمن شوند. عدم وجود درمان‌های مؤثر کنونی، مدیریت طولانی‌مدت کووید-19 را به یک چالش بزرگ تبدیل می‌کند. یکی از مکانیسم های اساسی کووید طولانی ممکن است اختلال عملکرد میتوکندری باشد. عفونت‌های شدید سندرم تنفسی حاد کرونا 2 (SARS-CoV-2) می‌توانند میتوکندری‌های مسئول تولید انرژی در سلول‌ها را تغییر دهند. این تغییر منجر به اختلال عملکرد میتوکندری می شود که به نوبه خود استرس اکسیداتیو را افزایش می دهد. در نهایت، این منجر به از دست دادن یکپارچگی میتوکندری و مرگ سلولی می شود. علاوه بر این، پروتئین‌های ویروسی می‌توانند به مجتمع‌های میتوکندری متصل شوند و عملکرد میتوکندری را مختل کنند و باعث واکنش بیش از حد سلول‌های ایمنی شوند. این واکنش بیش از حد منجر به التهاب و علائم بالقوه طولانی کووید می شود. توجه به این نکته مهم است که نقش آسیب میتوکندریایی و پاسخ های التهابی ناشی از SARS-CoV-2 در ایجاد کووید طولانی مدت هنوز در حال روشن شدن است. هدف قرار دادن عملکرد میتوکندری ممکن است رویکردهای بالینی نویدبخشی را برای بیماران مبتلا به کووید طولانی مدت ارائه دهد. با این حال، مطالعات بیشتری برای ارزیابی ایمنی و اثربخشی چنین رویکردهایی مورد نیاز است.

سیستانچ می تواند به عنوان یک ضد خستگی و تقویت کننده استقامت عمل کند و مطالعات تجربی نشان داده اند که جوشانده سیستانچ توبولوزا می تواند به طور موثری از سلول های کبدی و سلول های اندوتلیال آسیب دیده در موش های شناگر محافظت کند، بیان NOS3 را افزایش دهد و گلیکوژن کبدی را تقویت کند. سنتز، در نتیجه اعمال اثر ضد خستگی. عصاره Cistanche tubulosa غنی از گلیکوزید فنیل اتانوئید می تواند به طور قابل توجهی سطح کراتین کیناز، لاکتات دهیدروژناز و لاکتات سرم را کاهش دهد و سطح هموگلوبین (HB) و گلوکز را در موش ICR افزایش دهد و این می تواند با کاهش آسیب عضلانی نقش ضد خستگی ایفا کند. و به تاخیر انداختن غنی سازی اسید لاکتیک برای ذخیره انرژی در موش. قرص Cistanche Tubulosa به طور قابل توجهی زمان شنای تحمل وزن را طولانی کرد، ذخیره گلیکوژن کبدی را افزایش داد و سطح اوره سرم را پس از ورزش در موش کاهش داد و اثر ضد خستگی آن را نشان داد. جوشانده سیستانچی می تواند استقامت را بهبود بخشد و خستگی را در موش های ورزشکار تسریع کند و همچنین می تواند افزایش کراتین کیناز سرم را بعد از تمرین بارگذاری کاهش دهد و فراساختار ماهیچه های اسکلتی موش ها را پس از ورزش نرمال نگه دارد که نشان دهنده تأثیر آن است. افزایش قدرت بدنی و ضد خستگی Cistanchis همچنین به طور قابل توجهی زمان بقای موش های مسموم با نیتریت را طولانی کرد و تحمل در برابر هیپوکسی و خستگی را افزایش داد.

روی Over fatigue کلیک کنید

【برای اطلاعات بیشتر:george.deng@wecistanche.com / WhatsApp:8613632399501】

کلید واژه ها:SARS-CoV-2؛ کووید طولانی؛ الگوهای مولکولی مرتبط با پاتوژن (PAMPs)؛ اختلال میتوکندری؛ پاسخ های التهابی؛ فسفوریلاسیون اکسیداتیو؛ زنجیره انتقال الکترون

1. معرفی

علامت اولیه بیماری کروناویروس 2019 (COVID-19) یک بیماری تنفسی است [1]. با این حال، سندرم حاد تنفسی شدید کروناویروس 2 (SARS-CoV-2) همچنین می‌تواند باعث علائم گوارشی و التهاب شود که می‌تواند ریه‌ها و پاسخ ایمنی را از طریق سیتوکین‌های موجود در جریان خون تحت تأثیر قرار دهد [2]. افراد مبتلا به بیماری پس از کووید-19 ممکن است علائم مختلفی را تجربه کنند که می‌تواند هفته‌ها، ماه‌ها یا حتی سال‌ها پس از عفونت باقی بماند [3]. گاهی اوقات علائم حتی ناپدید می شوند و دوباره ظاهر می شوند. توضیح و مدیریت این علائم ممکن است دشوار باشد. کووید طولانی مدت به عنوان «علائم، علائم و شرایطی که پس از عفونت اولیه SARS-CoV{11} ادامه می‌یابد یا ایجاد می‌شوند» [4] تعریف شده است. ارزیابی‌های بالینی و ارزیابی نتایج آزمایش خون معمول، عکس‌برداری با اشعه ایکس قفسه سینه، و الکتروکاردیوگرام ممکن است طبیعی باشد [5]. متداول‌ترین علائم تجربه شده در شرایط پس از کووید{16}} عبارتند از پاسخ بیش‌ازحد تهویه هوا در طول ورزش، خستگی یا ضعف که با زندگی روزمره تداخل می‌کند، کسالت پس از فعالیت، تب و موارد دیگر [6،7]. حداکثر میزان جذب اکسیژن (VO2peak) در بیماران مبتلا به کووید طولانی مدت به طور قابل توجهی کمتر از حد طبیعی است [8]. در چند ماه اول پس از عفونت، به دلیل نارسایی کرونوتروپیک و کاهش برون ده قلبی، سیستم قلبی عروقی می تواند از طریق برون ده قلبی کمتر از حد نرمال، به اوج VO2 پایین منجر شود [8]. از طرف دیگر، عوامل محیطی مانند توده عضلانی، قدرت و پرفیوژن، عملکرد میتوکندری، یا اختلاف اکسیژن شریانی وریدی نیز ممکن است در کاهش VO2peak نقش داشته باشند [8]. این علائم مشابه علائم گزارش شده توسط بیماران مبتلا به آنسفالومیلیت میالژیک/سندرم خستگی مزمن و افراد مبتلا به بیماری های ژنتیکی میتوکندری است [7،9].

محلی سازی همزمان ژنوم SARS-CoV-2 و میتوکندری در بافت های آلوده به SARS-CoV{4} گزارش شده است [10]. میتوکندری می تواند در برابر محرک های فیزیولوژیکی و پاتولوژیک مانند عفونت های ویروسی بسیار آسیب پذیر باشد. یکپارچگی و عملکرد طبیعی میتوکندری ها را می توان در طول عفونت SARS-CoV تغییر داد و در نتیجه پاسخ های سلولی را تعدیل کرد. تکثیر SARS-CoV{9}} با وزیکول‌های دو غشایی ناشی از ویروس (DMV) آغاز می‌شود که از شبکه آندوپلاسمی سرچشمه می‌گیرند و در نهایت برای تشکیل یک شبکه غشایی پیچیده ادغام می‌شوند [11]. پروتئین‌های SARS-CoV{14}} به‌طور انتخابی بخش‌های اندامکی مانند شبکه آندوپلاسمی و میتوکندری را مورد هدف قرار می‌دهند و می‌توانند در ماتریکس میتوکندری میزبان ساکن شوند [12]. این منجر به اختلال عملکرد میتوکندری و افزایش استرس اکسیداتیو می شود که در نهایت منجر به از دست دادن یکپارچگی میتوکندری و مرگ سلولی می شود [13]. این پروتئین‌ها همچنین با مجتمع‌های غیراختصاصی و انتخابی منافذ نفوذپذیری میتوکندری (mPTP) روی میتوکندری ترکیب می‌شوند که می‌تواند مورفولوژی و عملکرد میتوکندری را تغییر دهد، چرخه کلسیم را مختل کند، کانال کلسیمی با ولتاژ (VDCC) را مهار کند. فعالیت، و منجر به اختلال هموستاز یونی و اختلال عملکرد میتوکندری می شود، در نتیجه چرخه کلسیم سلولی و حیات سلولی را مختل می کند [14].

علاوه بر این، بیش فعال سازی خانواده NLR حاوی دامنه 3 (NLRP3) التهابی منجر به واکنش بیش از حد در ماکروفاژهای فعال کلاسیک در زمانی که عملکرد میتوکندری به خطر می افتد، افزایش گونه های اکسیژن فعال میتوکندری (mtROS) و DNA در گردش آزاد (میتوکندریال DNA). mtDNA، کاردیولیپین و سیتوکروم اکسید شده از میتوکندری آسیب دیده، هنگامی که به سیتوپلاسم رها می شود، الگوهای مولکولی مرتبط با آسیب (DAMPs) را فعال می کند که منجر به پاسخ های التهابی موضعی و سیستمیک پایدار می شود [15-17]. این مقاله فرضیه‌های مربوط به تغییرات وضعیت میتوکندری را تحت عفونت SARS-CoV-2، از جمله هموستاز ردوکس میتوکندری، تنظیم التهاب، و سیگنال‌دهی ضد ویروسی، در میان سایر موارد، مرور می‌کند و در مورد اینکه چرا آسیب میتوکندری ممکن است در طولانی‌مدت COVID کمک کند، بحث می‌کند.

2. SARS-CoV-2 و کووید طولانی

2.1. SARS-CoV{3}} پروتئین های غیر ساختاری

ویروس کرونا یک ویروس RNA با حس مثبت تک رشته ای است که حاوی یک پاکت است. ساختار ژنوم آن به صورت 50 -رهبر-UTR-replicate (قاب خواندن باز 1ab)-spike-envelopemembrane-nucleocapsid-30 UTR-polyA دم [18،19] است. ذرات ویروس SARS-CoV-2 از پروتئین‌های ساختاری اصلی مانند پروتئین اسپایک، پروتئین پوششی، پروتئین غشایی و پروتئین نوکلئوکپسید تشکیل شده‌اند. پلی‌پروتئین‌های رپلیکاز، پلی‌پروتئین‌های ORF1a و ORF1ab SARS-CoV{19}} را به‌خود جدا می‌کنند تا 16 پروتئین غیرساختاری (NSP1 تا NSP16) را تشکیل دهند [20]. این مجتمع‌ها در همانندسازی و رونویسی نقش دارند و نقش‌های متفاوتی را در طول چرخه زندگی ویروس کرونا ایفا می‌کنند (جدول 1). به عنوان مثال، NSP16 نقش مهمی در فرار از پاسخ ایمنی میزبان و محافظت از mRNA ویروسی نوپا در برابر تخریب دارد [21].

علاوه بر این کمپلکس‌های پروتئینی غیرساختاری که در تکثیر و رونویسی سارس نقش دارند، چارچوب خواندن باز 3a (ORF3a)، ORF3b، ORF3c، ORF3d، ORF6، ORF7a، ORF7b، ORF8، ORF9b، ORF9c، و ORF10 نیز درگیر هستند. در مکانیسم عفونت SARS-CoV{14}} (جدول 2) [22]. به طور خاص، SARS-CoV{18}} فاقد ORF8a است، در مقایسه با SARS-CoV [23،24].

2.2. PAMP های ویروسی

هنگامی که سیستم ایمنی آسیب بافتی را حس می کند، مولکول های خاصی آزاد می شوند تا از طریق DAMP ها پاسخ ایمنی را تحریک کنند [53]. DAMPها و الگوهای مولکولی مرتبط با پاتوژن (PAMPs) تجمع التهابی را تحریک می‌کنند، کاسپاز{2}} [54] را فعال می‌کنند و آسیب میتوکندری را القا می‌کنند (شکل 1). گیرنده های شبه تلفن (TLRs) هم بر روی سلول های ذاتی و هم بر روی سلول های غیر ایمنی بیان می شوند. فعال شدن TLR ها نقش دوگانه ای ایفا می کند [56]، از جمله شناسایی و حذف PAMP ها در باکتری ها، ویروس ها و سایر پاتوژن ها، و دخالت پاتوژن ها در شناسایی و حذف DAMP های خودوژن آزاد شده از سلول های در حال مرگ یا لیز شده [57] . PAMPهای معمولی اسیدهای نوکلئیک، از جمله RNA و DNA ویروسی هستند، اما همچنین شامل گلیکوپروتئین های در معرض سطح، لیپوپروتئین ها و اجزای مختلف غشاء هستند [57]. درگیر شدن PAMP ها و/یا DAMP ها می تواند گیرنده های تشخیص الگو (PRRs)، مانند TLR ها یا پروتئین 2 حاوی الیگومریزاسیون متصل شونده به نوکلئوتید (NOD2) را فعال کند، که منجر به فعال شدن NFκB و فعال سازی رونویسی ژن می شود. قبلاً گزارش شده بود که PAMP های ویروسی RNA دو رشته ای (dsRNA) به عنوان فعال کننده TLR3 [58] شناخته شده اند، در حالی که RNA های تک رشته ای (ssRNA) PAMP های ویروسی عمدتاً TLR7/8 را فعال می کنند [59]. تغییرات در توزیع آمینو اسیدهای باردار در پروتئین اسپایک انواع Omicron با شناسایی TLR ها توسط PRR ها تداخل می کند، در نتیجه فعال شدن مسیر NF-kB و مسیرهای سیگنال دهی مرتبط را کاهش می دهد، در نتیجه تکثیر ویروسی و بیش فعال سازی سیستمیک ایمنی را مهار می کند [60].

2.3. کووید طولانی

«سندرم پس از کووید-19»، «کووید طولانی-19»، «اثرات بلندمدت کووید-19»، «ماشین های طولانی مدت»، «کووید-19 دم بلند» و "علائم مداوم کووید{6}" [61-64] همگی اصطلاحاتی هستند که برای توصیف شرایط مختلف مانند التهاب، عواقب آسیب اندام، بستری شدن در بیمارستان و انزوای اجتماعی استفاده می‌شوند که برای مدت طولانی پس از SARS ادامه می‌یابد. عفونت کووید [65]. کووید طولانی مدت دارای ناهمگنی طولانی مدت و علائم پیچیده است [66]. شایع ترین علائم عبارتند از خستگی مزمن [67]. تظاهرات تنفسی (مانند سرفه و تنگی نفس) [67]؛ آریتمی، تپش قلب، افت فشار خون، افزایش ضربان قلب، بیماری ترومبوآمبولیک وریدی، میوکاردیت و نارسایی حاد قلبی [68]. و علائم اختلالات عصبی و روانپزشکی مرتبط (مانند نوروپاتی محیطی، مه مغزی، اضطراب و افسردگی) [67،69،70]. خوشه‌های تشخیصی نشان داده‌اند که کووید طولانی یک فنوتیپ واحد ندارد، بلکه مجموعه‌ای از فنوتیپ‌های فرعی است که در معرض تشخیص‌ها و درمان‌های مختلف هستند [71].

مکانیسم زیربنای ماندگاری طولانی کووید هنوز شناسایی نشده است [72]، اما حدس زده شده است که ممکن است مربوط به پاسخ های ایمنی غیر طبیعی، پاتوفیزیولوژی خاص ویروس، آسیب التهابی در پاسخ به عفونت حاد [73]، تداوم عفونت باشد. ویروس در بافت‌های خاص [74،75] یا اگزوزوم‌ها و سلول‌های هیپرتروفی [76،77]، تعامل SARS-CoV{8}} با جامعه میکروبیوم/ویروس میزبان، مشکلات انعقادی/انعقاد، و سیگنال‌دهی ناکارآمد ساقه مغز/واگ [ 78]. علاوه بر این، نقش SARS-CoV{11}} در آسیب میتوکندری و پاسخ ایمنی متعاقب آن اخیراً مورد توجه قرار گرفته است [79-81]. برای مثال، پروتئین اسپایک SARS-CoV{15}} می‌تواند رونویسی ژن‌های متابولیک میتوکندری را در درازمدت مهار کند، که منجر به فیبروز میوکارد و اختلال عملکرد انقباضی میوکارد می‌شود [79]. علائم عصبی طولانی کووید{17}} با پروتئین های SARS-CoV{19}} و ناهنجاری های پروتئین های میتوکندری در سلول های عصبی مرتبط است [81].

3. تغییر عملکرد میتوکندری در عفونت SARS-CoV{2}}

هم تغییرات ناشی از SARS-CoV و هم تغییرات ناشی از عدم فعالیت ممکن است باعث افزایش اختلال عملکرد میتوکندری و تجزیه میوفیبریل و کاهش بیوژنز و سنتز عضلانی میتوکندری شود [82]. سلول‌های آلوده به SARS-CoV{5}} کریستای میتوکندریایی متورم غیرطبیعی را نشان می‌دهند [83]. میتوکندری‌ها در سلول‌های آلوده به SARS-CoV به‌طور قابل‌توجهی نازک می‌شوند و میتوکندری‌ها جابه‌جا شده و در اطراف dsRNA ویروسی حاوی DMV قرار می‌گیرند [84]. NSP4 و ORF9b باعث تغییرات ساختاری در میتوکندری و همچنین تشکیل ماکرو منافذ غشای خارجی و آزاد شدن وزیکول‌های غشای داخلی مملو از mtDNA می‌شوند [85]. علاوه بر این، ژن‌های مربوط به میتوکندری عمدتاً در سلول‌های آلوده به SARS-CoV{15}}[86] کاهش می‌یابند. به عنوان مثال، بیان mtDNA، آنتی اکسیدان ها (به عنوان مثال، کاتالاز، گلوتاتیون سنتتاز)، و پروتئین های زنجیره تنفسی میتوکندری (NDUFA9، NADH: یوبی کینون اکسیدوردوکتاز زیرواحد A9؛ SDHA، سوکسینات دهیدروژناز کمپلکس فلاووپروتئین زیر واحد زیرواحد فلاوپروتئین C14، COXI11، COXI11، COX) به طور قابل توجهی در جفت های آلوده به SARS-CoV [87] کاهش یافت.

شناخته شده است که SARS-CoV ORF7a، ORF8a و ORF9b در میتوکندری قرار دارند، که می توانند ژن القایی با رتینوئیک اسید پروتئین سیگنالینگ ضد ویروسی میتوکندری (RIG{6}}MAVS) وابسته به سیگنالینگ اینترفرون را مهار کنند، تکثیر ویروس را تقویت کنند. و عملکرد میتوکندری را از بین می برد [88]. اختلال عملکرد میتوکندری یکی از اولین و برجسته‌ترین ویژگی‌های تخریب‌کننده عصبی آسیب‌شناسی عصبی ناشی از SARS-CoV است [89]. علاوه بر این، سندرم‌های متابولیک مانند دیابت، چاقی، و بیماری‌های قلبی عروقی و کبدی - که مربوط به میتوکندری هستند - همچنین منجر به حساسیت و پیامدهای نامطلوب عفونت SARS-CoV [90-93] می‌شوند و مرگ و میر را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهند. میزان عفونت SARS-CoV{17}} [94،95]. بسیاری از مواد شیمیایی محیطی، سوءتغذیه و تشدید استرس اجتماعی-اقتصادی نیز می‌توانند باعث آسیب میتوکندری شوند که می‌تواند بر پیش‌آگهی COVID{21}} تأثیر منفی بگذارد [96]. علاوه بر این، اختلال میتوکندری قلبی پس از عفونت، تولید ROS و استرس پرانرژی منجر به تغییرات میتوکندری و اختلال عملکرد قلبی عروقی در بیماران کووید{23}} می‌شود و بروز حوادث ناگوار قلبی عروقی در بیماران بهبودیافته COVID-19 افزایش می‌یابد [97] .

3.1. تغییر سیگنال دهی کلسیم میتوکندری

کانال Ca2+ میزبان بر هر فرآیند عفونت توسط ویروس تأثیر می‌گذارد، که به کانال Ca{1} میزبان حمله می‌کند تا هموستاز را مختل کند و چرخه زندگی آن را به قیمت بقای میزبان منفعت کند. هنگام مهار فعالیت کانال‌های Ca{3}} ذخیره‌سازی، ریزش ویروس کاهش می‌یابد و در نتیجه عفونت‌پذیری بسیاری از ویروس‌های RNA پوشش‌دار کاهش می‌یابد [98،99]. در طول عفونت ویروسی، عوامل عفونی همچنین باعث ایجاد اختلال در آبشارهای سیگنالینگ سلول میزبان می شوند که بر دینامیک کلسیم سلولی تأثیر می گذارد [100،101]. این می تواند منجر به عدم تعادل در غلظت کلسیم شود که می تواند بر عملکرد میتوکندری تأثیر بگذارد. علاوه بر این، شش باقیمانده اسیدی خاص (E819، D820، D830، D839، D843، و D848) روی پروتئین‌های اسپایک SARS-CoV{15}} ممکن است به کلسیم متصل شوند، در نتیجه توانایی ویروس برای وارد کردن به غشای لیپیدی تنظیم می‌شود. به نوبه خود، فسفوریلاسیون اکسیداتیو (OXPHOS) و جداسازی کلسیم میتوکندریایی را تحت تأثیر قرار می دهد [14,102,103].

شبکه آندوپلاسمی، میتوکندری و غشای پلاسمایی همگی در هماهنگی دینامیک کلسیم نقش دارند و شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد خود ویروس‌ها ممکن است باعث تغییر در سیگنال‌دهی کلسیم میتوکندری شوند. شناخته شده است که ORF3a در چین‌های دیمری جمع می‌شود و کانال‌های کاتیونی نفوذپذیر غیرانتخابی Ca{2}} را تشکیل می‌دهد [104]. هنگامی که ORF3 بیان می شود، تشکیل غشای مرتبط با میتوکندری (MAM) افزایش می یابد و کلسیم سیتوپلاسمی از طریق شبکه آندوپلاسمی به میتوکندری منتقل می شود، زیرا ORF3a یک ناقل یون کلسیم است [104]. NSP2 و NSP4 با کمپلکس پروتئین 1/2 مرتبط با لیپیدی رافت شبکه آندوپلاسمی (ERLIN1/2) تعامل دارند تا سیگنال دهی Ca{15}} را از شبکه آندوپلاسمی به میتوکندری تنظیم کنند [105]. علاوه بر این، هجوم کلسیم ناشی از ORF3a سوئیچ کاسپازهای وابسته به کلسیم و آپوپتوز را فعال می کند که به نوبه خود باعث مرگ برنامه ریزی شده سلولی می شود [106]. پروتئین های SARS-CoV{21}} به طور قابل توجهی نوسانات پایه کلسیم سلولی را مختل می کنند، فعالیت کانال کلسیم نوع L را مسدود می کنند و باعث آسیب سلولی می شوند [14]. پروتئین‌های SARS-CoV{25}} mPTP را تغییر می‌دهند و باعث باز شدن آن و مرگ سلولی می‌شوند [14]. اجزای کمپلکس mPTP SPG7 ماتریس زیرواحد پپتیداز AAA (SPG7) و سیکلوفیلین D در سلول‌های آلوده به SARS-CoV{30}} تنظیم مثبت می‌شوند. SPG7، پپتیدیل پرولیل ایزومراز F (PPIF)، و فاکتور وارداتی ماتریکس میتوکندریایی 23 (MIX23) به تعامل شناخته شده‌اند. از بین رفتن MIX23 در میتوکندری به طور قابل توجهی توانایی میتوکندری برای جداسازی کلسیم را افزایش داد. در مقابل، سیکلوسپورین A مسدودکننده mPTP، احتباس کلسیم و زنده ماندن سلولی میتوکندری را پس از عفونت ویروسی بازیابی می‌کند [14]. ORF3a، ORF9b 9c، ORF10، و NSP6 SARS-CoV{44}} با پروتئین‌های پیچیده mPTP درگیر در اختلال عملکرد میتوکندری و مرگ سلولی مرتبط هستند [14].

3.2. تغییر در تعادل گلیکولیز-OXPHOS

کووید طولانی یک وضعیت مزمن و خود تداومی ناشی از عدم تعادل متابولیک است که با اختلال عملکرد میتوکندری، ROS به طور مداوم التهاب را تحریک می کند و تغییر به سمت گلیکولیز مشخص می شود [108]. عملکرد OXPHOS و mPTP را می توان توسط ویروس ها تغییر داد، که منجر به عدم تعادل انرژی و منابع بیوسنتزی یا فرار از نظارت ایمنی می شود [109,110]. NSP4 SARS-CoV{7}} با یون پپتیداز 1 چاپرون میتوکندری (LONP1) برهمکنش می‌کند و بر عملکرد LONP1 برای ترویج تا شدن پروتئین میتوکندری، همراه با پروتئین شوک حرارتی 70 کیلو دالتونی میتوکندری (mtHSP70) تأثیر می‌گذارد. 111]. OXPHOS مونتاژ شده با مقدار ناکافی پروتئین دارای نقص هایی است که بر عملکرد پیچیده OXPHOS تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، در مایع لاواژ برونکوآلوئولار بیماران مبتلا به SARS-CoV{16}}، نیکوتین آمید آدنین دی نوکلئوتید (NADH): یوبی کینون اکسیدوردوکتاز زیر واحد اصلی V (NDUFV، کمپلکس 1)، SDHA (کمپلکس 2)، COR1 (سیتوکروم سی ردوکتاز)، یوبی کوینول-سیتوکروم سی ردوکتاز پروتئین هسته 2 (UQCRC2، کمپلکس 3)، آدنوزین تری فسفات (ATP) سنتاز زیر واحد ساقه محیطی F6 (ATP5PF)، ATP سنتاز F1 زیر واحد آلفا سنتاز (ATPF) زیر واحد ساقه محیطی d (ATP5PD)، ATPase A نوع F، و پیروفسفاتاز معدنی 2 (PPA2، ATP سنتاز) کاهش یافت [112]. OXPHOS بیماران آلوده ممکن است به درستی عمل نکند و منجر به کاهش تنفس هوازی میتوکندری و استرس اکسیداتیو بالاتر شود. یکپارچگی غشای میتوکندری ممکن است پس از عفونت SARS-CoV{39}} به خطر بیفتد. مجتمع‌های II و IV پروتئین‌های جزء OXPHOS در خارج از سیتوپلاسم آلوده به ویروس و ماتریکس میتوکندری یافت شدند که نشان می‌دهد عملکرد OXPHOS و زنجیره انتقال الکترون مختل شده است [113]. اختلال در بیان OXPHOS و ژن های آنتی اکسیدانی میتوکندری مشاهده شد، و از دست دادن زنجیره انتقال الکترون و پتانسیل غشاء منجر به کاهش تنفس هوازی میتوکندری و افزایش mtROS شد [114]. آسیب میتوکندریایی تحت تأثیر اختلال در فعالیت زنجیره انتقال الکترون میتوکندری، کاهش ATP و افزایش استرس اکسیداتیو، آپوپتوز را آغاز می کند [115].

شیردهی در همه مرگ‌های ناشی از کووید{0}} مشاهده می‌شود [116]. بیماران آلوده به SARSCoV مسیرهای متابولیکی را تغییر داده اند که منجر به کاهش تنفس میتوکندری و افزایش گلیکولیز می شود که ممکن است وضعیت بیمار را بدتر کند. پروتئین‌های SARS-CoV-2 که مسئول تشدید بیماری هستند، سلول‌ها را وادار می‌کنند که از یک فنوتیپ اکسیداتیو به یک فنوتیپ گلیکولیتیک تبدیل شوند [14]. به عنوان مثال، پروتئین اسپایک SARS-CoV{7} تنفس میتوکندری پایه و تولید ATP را کاهش می‌دهد، گلیکولیز ناشی از گلوکز را افزایش می‌دهد و ظرفیت انتقال گلیکولیتیک پورت را به حداکثر می‌رساند [117]. این نشان می‌دهد که SARSCoV{10}} می‌تواند میتوکندری میزبان را برای تسهیل مسیرهای متابولیک آن [48,118-120] تسخیر کند، و در نتیجه مقادیر لاکتات و گلوکز پلاسما در بیماران مبتلا به SARS-CoV{15}} بالاتر می‌رود. هنگامی که سلول‌ها با پروتئین غشایی SARS-CoV{17}} یا ORF3a آلوده شدند، میزان مصرف اکسیژن پایه میتوکندری (OCR) پایین‌تر و حداقل OCR ناشی از فنیل هیدرازون تری فلورومتوکسی کربونیل سیانید (FCCP) وجود داشت. NSP6 و NSP7 تا حدی حداکثر OCR را در سلول های آلوده مهار کردند [14]. برخی از پروتئین‌های SARS-CoV{24} باعث می‌شوند سلول‌ها از یک فنوتیپ اکسیداتیو به یک فنوتیپ گلیکولیتیک تبدیل شوند [14]. هیپوکسی در اثر درگیری ریه ایجاد می شود و در صورت کاهش اختلال عملکرد میتوکندری و OXPHOS باعث گلیکولیز و تجمع لاکتات می شود. تجمع لاکتات برای عملکرد MAVS مضر است و ممکن است پاسخ اینترفرون را بیشتر کاهش دهد [121]. بیماران مبتلا به SARS-CoV{28} مسیرهای متابولیکی را تغییر داده اند که منجر به کاهش تنفس میتوکندری و افزایش گلیکولیز می شود که ممکن است وضعیت بیمار را بدتر کند. این نشان می‌دهد که SARS-CoV{30}} می‌تواند بر میتوکندری میزبان مسلط شود تا مسیرهای متابولیک آن را مسدود کند. علاوه بر این، مقادیر لاکتات و گلوکز پلاسما در بیماران مبتلا به SARS-CoV{32} بیشتر است.

3.3. تغییر دینامیک میتوکندری

دینامیک همجوشی و شکافت میتوکندری ها فراساختار غشاء را بازسازی می کند [122] و امکان حذف میتوکندری های آسیب دیده را فراهم می کند [123]. مورفولوژی میتوکندری در دینامیک تقسیم فیزیولوژیکی طبیعی سلول‌ها تغییر می‌کند یا بی‌ثبات می‌شود، که در بسیاری از شرایط پاتولوژیک نقش دارد [124]. به عنوان مثال، مهار پروتئین همجوشی ضروری میتوکندری میتوفوسین-2 (Mfn2) باعث افزایش تولید ROS و افزایش کیناز N ترمینال c-Jun (JNK) و تقویت کننده زنجیره سبک کاپا فاکتور هسته ای (NFκB) در سیگنال دهی سلول B فعال شد. ، منجر به کاهش سیگنال دهی انسولین و جذب گلوکز می شود [125]. علاوه بر این، بیان نابجای پروتئین 1 مرتبط با دینئین (DRP1، پروتئین شکافت میتوکندری) باعث افزایش تولید H2O2 و آسیب به میتوکندری شد [126].

پروتئین ORF9b باعث تخریب DRP1 می شود که منجر به طولانی شدن غیر طبیعی میتوکندری می شود [46]. علاوه بر این، سلول‌های آلوده یک تنظیم پایین ژن‌های مرتبط با سنتز ریبوزوم میتوکندری، سنتز کمپلکس میتوکندری I، ترانسلوکاز، فرآیند شکافت میتوکندری 1 (MTFP1، پروتئین تقویت‌کننده شکافت میتوکندری) و سرکوب‌کننده سیگنال‌دهی سیتوکین را نشان می‌دهند [{{SOCS6] 9}}]. تنظیم پایین هدف مکانیکی کمپلکس راپامایسین 1 (mTORC1) منجر به کاهش بیان MTFP1 و کمپلکس I شد [127,128]. کاهش بیان MTFP1 فاکتور هسته ای کاپا-زنجیره سبک-افزایش دهنده سلول های B فعال (NFκB) و SOCS6 را فعال می کند و منجر به هیپرفیوژن میتوکندری می شود [129].

3.4. تغییر اتوفاژی و آپوپتوز

اتوفاژی به معنای حذف پروتئین های استفاده نشده و میتوکندری های آسیب دیده از سلول ها است، اما اختلال در اتوفاژی منجر به کاهش مصرف اکسیژن و کاهش فعالیت میتوکندری می شود. اتوفاژی همچنین می تواند سلول ها را به ژنراتورهای پیش التهابی تبدیل کند و منجر به توده های پروتئینی شود که فرآیندهای مختلف را مختل می کند. نفوذپذیری غشای خارجی میتوکندری (MOMP) توسط میتوکندری ها [130] کنترل می شود، که باعث آپوپتوز در طی آسیب DNA داخل سلولی، استرس اکسیداتیو، اضافه بار سیتوزولی Ca{2}}، استرس شبکه آندوپلاسمی و سایر اختلالات می شود [131]. ویروس ها عملکرد میتوکندری را از طریق پاسخ های طرفدار و ضد آپوپتوز منحرف می کنند [132]. هنگامی که سیگنال های طرفدار آپوپتوز غالب می شوند، غشای خارجی یکپارچگی خود را از دست می دهد و چندین پروتئین فضای بین غشایی بالقوه سمی (IMS) را دوباره در سیتوپلاسم آزاد می کند. IMS رانده می شود تا عوامل القا کننده آپوپتوز را در پاسخ به آسیب DNA آزاد کند که به نوبه خود منجر به پلیمریزاسیون آنزیمی مرتبط با آسیب DNA (ADP-ribose polymerase، PARP) می شود [133-135]. هنگامی که سلول‌های میزبان سیگنال‌های PAMP را ارسال می‌کنند، التهاب‌ها الیگومریزه می‌شوند و گیرنده‌ها را تشکیل می‌دهند، کاسپازها را برای تولید سیتوکین‌ها فعال می‌کنند و آپوپتوز را القا می‌کنند [54]. التهابی فعال شده و منجر به تولید سیتوکین های پیش التهابی (IL{16}} و 12) و آپوپتوز می شود [136]. نفوذپذیری میتوکندری برای آپوپتوز و نکروز تنظیم شده حیاتی است [130,131,137].

ORF6 در غشاهای اتوفاگوزومی و لیزوزوم موضعی می شود [33]. علاوه بر این، ORF9b باعث اتوفاژی در 5 سلول میزبان با واسطه (ATG5) مرتبط با اتوفاژی می شود [46]. ORF3a و ORF8 در آپوپتوز نقش دارند [42]. NSP4 با آنتاگونیست/قاتل لنفوم سلول B 2 (BCL2) تعامل می کند تا توانایی تشکیل ماکرو منافذ را واسطه کند. ORF9b عضو آنتی آپوپتوز خانواده BCL2 پروتئین میلوئیدی لوسمی{17}} (MCL1) را مهار می کند و باعث ایجاد وزیکول های غشای داخلی حاوی mtDNA می شود. حذف BAK و/یا بیان بیش از حد MCL1 به طور قابل توجهی آسیب میتوکندری ناشی از SARS-CoV{22}}را معکوس می‌کند. در همین حال، ORF9b و ORF9c با اندامک‌ها تعامل دارند که منجر به مهار پاسخ‌های ضد ویروسی در سلول‌های آلوده می‌شود [138].

3.5. مرگ سلولی و انتشار mtDNA

فعال شدن MOMP منجر به مرگ سلولی از طریق انتشار سیتوکروم c، وابسته به فاکتور فعال کننده آپوپتوز پروتئاز -1 (APAF-1) و مجموعه وابسته به دئوکسی آدنوزین تری فسفات (dATP) و به دنبال آن فعال سازی کاسپاز و درگیری می شود. عملکردهای سیگنالینگ پیش التهابی ORF3a در مرگ سلولی نکروزه و آسیب لیزوزومی [28] نقش دارد و بر تکثیر ویروس و حدت تأثیر می گذارد [26]. نشان داده شده است که ORF6 و ORF7a بالاترین قدرت سمیت سلولی را نشان می دهند [33].

SARS-CoV{1}} میتوکندری ها را آلوده می کند و وزیکول های دو غشایی را تشکیل می دهد که به نوبه خود منجر به آزاد شدن mtDNA در گردش خون و فعال شدن پاسخ ایمنی می شود و در نتیجه یک حالت پیش التهابی شدید ایجاد می شود [139]. تنوع mtDNA در بیماران کووید{5}} می‌تواند درجه بیماری و خطر ابتلا به بیماری شدید را پیش‌بینی کند [140,141]. پس از آپوپتوز، mtDNA آزاد می شود و پاسخ های التهابی موضعی و سیستمیک را تشدید می کند [142]. همبستگی مثبت بین سطوح mtDNA و نشانگرهای پیش التهابی در پلاسمای بیماران کووید [143,144] مشخص شده است. اکنون به‌عنوان شاخصی از شدت کووید{13}} یا پیش‌بینی‌کننده مرگ‌ومیر استفاده می‌شود. علاوه بر این، هنگامی که mtDNA در سیتوزول آزاد می شود، به عنوان یک DAMP عمل می کند، که به نوبه خود باعث ایجاد "طوفان سیتوکین" می شود و تنظیم سلولی پاسخ های التهابی بیش از حد را مهار می کند [143].

4. وضعیت ردوکس میتوکندری و پاسخ التهابی

در افراد مبتلا به میتوکندری ضعیف، ویروس ممکن است میزبان را به چرخه التهاب مزمن هدایت کند. میتوکندری نقش حیاتی در تولید انرژی سلولی دارد و جزء کلیدی پاسخ ایمنی ذاتی است. هنگامی که غشای میتوکندری و مجموعه زنجیره انتقال الکترون مختل می شوند، ROS بیشتری به دلیل از دست دادن پتانسیل غشا تولید می شود که می تواند منجر به استرس اکسیداتیو [114] و فعال شدن مسیرهای پیش التهابی شود [145]. در حالی که تولید ROS در پاسخ های ایمنی حیاتی است، ROS اضافی می تواند به بافت میزبان آسیب برساند و التهاب را تشدید کند [146]. در نهایت، می تواند باعث آسیب به بافت ها یا اندام ها شود که منجر به عواقبی مانند اختلالات عضلانی شود [147]. MtROS - که در سلول‌ها و مونوسیت‌های آلوده به SARS-CoV{6} بیشتر است - می‌تواند پاسخ‌های التهابی را از طریق تنظیم بالا IL{8}} افزایش دهد [112,148]. علاوه بر این، DAMP ها مانند mtDNA اکسید شده می توانند در سیتوپلاسم آزاد شوند که با فعال کردن التهاب، التهاب را تشدید می کند [149]. هنگامی که سلول‌های میزبان سیگنال‌های PAMP را ارسال می‌کنند، التهاب‌ها الیگومریزه می‌شوند و گیرنده‌ها را تشکیل می‌دهند، کاسپازها را برای تولید سیتوکین‌ها فعال می‌کنند و آپوپتوز را القا می‌کنند [54].

ORF های SARS-CoV{1}} نیز در مکانیسم التهابی فرآیند عفونت نقش دارند. پروتئین های ORF3d N ترمینال و ORF8 پاسخ های آنتی بادی قوی را ایجاد می کنند [32]. ORF9b همچنین التهاب زا را برای فرار از پاسخ ایمنی و ترویج تکثیر ویروسی فعال می کند [48]. ORF3b [29]، ORF6 [34،35]، ORF7a [38]، ORF8 [43،44] و ORF9c [31،49-51] SARS-CoV آنتاگونیست های مهم اینترفرون-I هستند که باعث اختلال در پاسخ های ایمنی میزبان می شوند. [138]. ORF7a سیستم یوبیکوئیتین میزبان را می رباید تا توانایی مقابله با پاسخ های اینترفرون-I را افزایش دهد [39]. ORF8 با کمپلکس اصلی سازگاری بافتی (MHC-I) [24] تعامل می کند، مسیر سیگنالینگ IL را فعال می کند و سیتوکین های پیش التهابی را ترویج می کند [45]. پروتئین ORF9c با پروتئین‌های مرتبط مولکول‌های مرتبط با NFκB [31] برهم‌کنش دارد، پردازش آنتی‌ژن و ارائه و سیگنال‌دهی مکمل را مختل می‌کند و سیگنال‌دهی IL{37}} را القا می‌کند [49]. ORF7a به مونوسیت‌های CD{40}} متصل می‌شود که منجر به کاهش نمایش آنتی‌ژن و القای بیان مشخص سیتوکین‌های پیش التهابی می‌شود [40].

4.1. میتوکندری باعث القای NLRP{2}}پاسخ التهابی مبتنی بر آن می‌شود

سیگنال دهی پیش التهابی NLRP{1}} سیتوکین ها را فعال می کند، بنابراین آبشارهای التهابی مرتبط با میتوکندری را تولید می کند [150-152]. این امر به ویژه در بیماران مسن نگران کننده است، که با افزایش سن، التهاب NLRP{5}} را تجربه می کنند [153]. این امر عفونت SARS-CoV{8}} را تشدید می‌کند [154]. کاردیولیپین فسفولیپید میتوکندری می تواند مستقیماً مجتمع التهابی NLRP3 را متصل و فعال کند [152]. ROS تولید شده توسط میتوکندری در فعال شدن التهاب NLRP3 نقش دارد [152]. تحریک التهابی NLRP3 منجر به فعال شدن کاسپاز می شود که به نوبه خود منجر به پروتئولیز سیتوکین هایی مانند اینترلوکین (IL){17}} و IL{18}} می شود [54]. ORF3a بیان ژن pro-IL{22}} و ترشح IL-1 را فعال می‌کند، که در نهایت سیگنال‌دهی NFκB و التهاب NLRP3 را فعال می‌کند و طوفان سیتوکین را ترویج می‌کند [27].

پروتئین های ویروسی به طور مستقیم با اجزا یا پروتئین های تنظیم کننده NLRP3، از جمله تعامل با گیرنده NLRP3 از طریق پروتئین نوکلئوکپسید، و برهمکنش ORF3a با کاسپاز 1 و فاکتور 3 مرتبط با گیرنده TNF (TRAF3) تعامل دارند [27،28،155]. علاوه بر مسیرهای فعال سازی متعارف NLRP3 PAMP ها و DAMP ها، پروتئین های پوششی ORF3a و ORF8b SARS-CoV به عنوان آگونیست های NLRP3 عمل می کنند [27,156,157] و در پاتوژنز التهابی نقش دارند [158,159]. علاوه بر این، رونویسی ژن‌های هدف وابسته به NFκB سیتوکین‌های پیش‌التهابی، مانند IL{22}} و IL{23}}b، از طریق پروتئین‌های نوکلئوکپسید، اسپایک، ORF7a و OFR3a افزایش می‌یابد [28,155,160,161]. پروتئین ORF3a آبشار NLRP3 را در ماکروفاژهای مغز استخوان تحریک می‌کند و پاسخ‌های التهابی با واسطه IL را القا می‌کند [151,162].

4.2. فعال سازی سیگنالینگ TLR7 و TLR9

در طی عفونت SARS-CoV-2، TLRها ابتدا لیگاندهای خود را متصل می‌کنند و سپس پروتئین‌های آداپتور مانند پاسخ اولیه تمایز میلوئیدی 88 (MyD88) و اینترفرون القایی با آداپتور (TRIF) حاوی دامنه TIR را به کار می‌گیرند، که ایمنی پایین‌دستی را فعال می‌کند. مسیرهای مولکولی [163]، بنابراین از بدن در برابر آنتی ژن های مهاجم محافظت می کند. با این حال، فعال شدن بیش از حد TLR ها می تواند منجر به پاسخ های التهابی شدید و در نتیجه آسیب و حتی مرگ شود [56,164]. علاوه بر این، هنگامی که mtROS افزایش می یابد، منجر به اختلال عملکرد میتوکندری و نشت mtDNA می شود که باعث فعال شدن TLR9 و NFκB و آزادسازی سایتوکاین های التهابی می شود [165].

TLR7 می تواند توسط ssRNA های غنی از گوانوزین (G) و یوریدین (U) فعال شود [166]. دو توالی ssRNA GUrich در SARS-CoV{3}} می‌توانند TLR7 و مسیر پایین‌دستی مربوط به MyD88- آن را در سلول‌های دندریتیک انسان فعال کنند [167]. TLR7 SARS-CoV{9}} را در سلول‌های ایمنی تشخیص می‌دهد و باعث تولید اینترفرون نوع I و سایتوکاین‌های پیش‌التهابی می‌شود [168,169]. TLR9 می‌تواند توالی‌های غنی از سیتوزین-گوانین (CpG) را در ویروس و mtDNA تشخیص دهد [170]، و CpG در پروتئین پوششی SARS-CoV{18}} و ناحیه کدکننده ORF10 توسط TLR9 به‌عنوان لیگاند قابل شناسایی است [171]. TLR9 التهاب را از طریق سیگنال دهی NFκB و تولید IL{23}} ترویج می کند و عملکرد سلول های اندوتلیال را با کاهش بیان نیتریک اکسید سنتاز (eNOS) اندوتلیال مختل می کند [165].

4.3. سیگنالینگ MAVS پاسخ های التهابی را تنظیم می کند

به دنبال عفونت ویروسی، MAVS پاسخ ایمنی ذاتی را از طریق میتوکندری آغاز می کند. MAVS توسط تعامل translocases با پروتئین های غشای خارجی میتوکندری (TOM) واسطه می شود. به عنوان مثال، STING (MITA) - یک پروتئین گذرنده موجود در شبکه آندوپلاسمی، میتوکندری و غشاهای مرتبط با میتوکندری - به فعال شدن MAVS کمک می کند [172]. Ring Finger Protein 5 (RNF5) سیگنال دهی MAVS را با استفاده از ubiquitinating MITA تنظیم می کند [173].

TOM70 در انتقال پروتئین برای مجموعه زنجیره انتقال الکترون در میتوکندری نقش دارد [174]. TOM70 با TANK-binding kinase (TBK1) از طریق پروتئین شوک حرارتی 90 (HSP90) تعامل می کند تا سیگنال را به خارج از میتوکندری برساند [175]، بنابراین پاسخ اینترفرون را فعال می کند. TOM70 TBK1 را از طریق HSP90 فعال می کند و سیگنال را به خارج از میتوکندری می برد تا اینترفرون را فعال کند [50]. وقتی فاکتور تنظیمی اینترفرون (IRF){12}} به HSP90 متصل می‌شود، کمپلکس MAVS را تحریک می‌کند، E3 فاکتورهای مرتبط با گیرنده فاکتور نکروز تومور 3 و 6 (TRAF3 و TRAF6) را برای فعال کردن NFκB پیوند می‌دهد، و IRF محافظت ضد ویروسی را فراهم می‌کند. 176]. در همین حال، پروتئین غشایی SARS-CoV{22}} از تجمع TRAF3، TBK1 و IRF3 در کمپلکس MAVS جلوگیری می‌کند [177]. ORF9b برهمکنش بین TOM70 و HSP90 را مهار می کند و با TOM70 کمپلکس ایجاد می کند، بنابراین بر زنجیره انتقال الکترون میتوکندری [51] تأثیر می گذارد، پاسخ ایمنی میزبان تنظیم شده توسط اینترفرون [47] را کاهش می دهد و آپوپتوز را القا می کند [50].

علاوه بر این، SARS-CoV{1}} اینترفرون 1 و اینترفرون 3 را با تداخل در مسیر MAVS مسدود می‌کند [178]. پروتئین غشایی با تنظیم پایین MAVS از فعال شدن اینترفرون جلوگیری می کند [177,178]. NSP13 فسفوریلاسیون TBK1 را مهار می کند و پایین دست مسیر MAVS را مسدود می کند [38]. ORF6 القای اینترفرون توسط MDA{12}}، MAVS و TBK1 را مسدود می کند [179]. ORF3 باعث ایجاد یوبی کوئیتیناسیون زیرواحد 1 گیرنده اینترفرون (IFNAR1) برای کاهش فعالیت اینترفرون 1 می شود [180].

【برای اطلاعات بیشتر:george.deng@wecistanche.com / WhatsApp:8613632399501】