Möjligt samband mellan metaboliska förändringar i immunceller och svår covid-19
Enskilda faktorer som ålder, kön eller samsjuklighet kan inte avgöra hur svårt sjuk en patient med covid-19 blir. En ny studie från Karolinska Institutet har identifierat potentiella determinanter för sjukdomens svårighetsgrad på cellnivå med hjälp av avancerad systembiologisk analys. Resultaten, som publicerats i tidskriften Cell Systems, ger insikter i den metaboliska dragkampen i människokroppen och dess samband med sjukdomens svårighetsgrad.
– Vi började med att kategorisera patienterna baserat på deras molekylära signatur som mild/måttlig eller svår covid-19. Sedan identifierade vi de metaboliska förändringar som förknippas med sjukdomens svårighetsgrad, säger studiens försteförfattare Anoop Ambikan, doktorand vid institutionen för laboratoriemedicin, Karolinska Institutet.
Forskarna använde multiomik-analyser, samtidig mätning av många biomolekylära variabler, vilket möjliggör omfattande profilering av mänsklig biologi. Blodprover från covid-19-patienter i olika sjukdomsstadier analyserades med hjälp av avancerade RNA-analystekniker, inklusive analys av kvantitativa förändringar i immunceller som kallas mononukleära fagocyter. Dessa spelar en viktig roll i immunsystemets förmåga att förstöra den invaderande patogenen och underlätta läkning och reparation.
Specifika metaboliska processer associerade med covid-19 identifierade
Virus är beroende av angripna cellers näringsförsörjning för att föröka sig. Viruset modifierar flödet av dessa metaboliter genom ett metaboliskt nätverk till sin egen fördel. Å andra sidan motarbetar angripna celler viruset genom en inflammatorisk immunreaktion.
– Våra data tyder på att i både milda/måttliga och svåra fall av covid-19 förekommer den avgörande metaboliska förändringen i monocyter, en typ av vita blodkroppar, i den viktiga metaboliska process som kallas citronsyracykeln, som är cellernas främsta energikälla. Vissa metaboliska reaktioner kunde kopplas till sjukdomens svårighetsgrad, säger Ujjwal Neogi, studiens sisteförfattare och forskare vid institutionen för laboratoriemedicin, Karolinska Institutet. Han fortsätter:
– Denna metaboliska förändring leder till ett dysfunktionellt immunförsvar, som riskerar att förvärra sjukdomens svårighetsgrad. En potentiell terapeutisk strategi vid svår covid-19 är att ta kontroll över de metaboliska processerna med hjälp av modulatorer som kan rädda de vita blodkropparna och därmed immunförsvaret.
Studien stöddes av anslag från Vetenskapsrådet, Karolinska Institutets Stiftelse och Fonder, Centrum för innovativ medicin (CIMED) och Åke Wibergs Stiftelse. Det finns inga rapporterade intressekonflikter.
Publikation
“Multiomics personalized network analyses highlight progressive disruption of central metabolism associated with COVID-19 severity”, Anoop T. Ambikan, Hong Yang, Shuba Krishnan, Sara Svensson Akusjärvi, Soham Gupta, Magda Lourda, Maike Sperk, Muhammad Arif, Cheng Zhang, Hampus Nordqvist, Sivasankaran Munusamy Ponnan, Anders Sönnerborg, Carl Johan Treutiger, Liam O’Mahony, Adil Mardinoglu, Rui Benfeitas, Ujjwal Neogi. Cell Systems, online 7 juli 2022, doi: 10.1016/j.cels.2022.06.006.