Ny biomarkör för svår covid-19
Under pandemin har det blivit allt tydligare att personer med hjärt-kärlsjukdom och fetma löper högre risk att bli mycket svårt sjuka och dö i covid-19. Nu har forskare vid Karolinska Institutet funnit några metabola processer som viruset SARS-CoV-2 använder för att angripa lungvävnad. Resultaten som publicerats i Molecular & Cellular Proteomics kan i framtiden komma att användas som behandling mot såväl covid-19 som Krim-Kongo blödarfebervirus och HIV-1.
Coronapandemin, orsakad av viruset SARS-CoV-2, har orsakat en svår och pågående global hälsokris. De flesta som insjuknar får lindriga till måttliga symptom. Men för patienter med metabola störningar som diabetes, hjärt-kärlsjukdomar och fetma är risken för svår sjukdom högre.
Alla virus sprider sig genom att ”lifta” med ämnen och processer som är viktiga för cellernas energiförsörjning, de metabola vägarna, i en angripen kropp eller annan organism.
De observationsstudier som gjorts på covid 19-patienter under pandemin tyder på ett samband mellan sjukdomens svårighetsgrad och störd ämnesomsättning med höga nivåer av lipider, fetter, i blodet. Samtidigt kan ämnesomsättning vara mycket individuell och över tid påverkas av flera faktorer, bland dem ålder, kön, kost och livsstil.
Virusets metabola vägar
Nu har forskare vid Karolinska Institutet undersökt vilka delar av cellernas energiförsörjning som är extra viktiga för SARS-CoV-2, och hur dessa påverkar sjukdomens svårighetsgrad hos de som insjuknar.
Det är känt sedan tidigare att covid-viruset gärna använder sig av den metabola vägen AKT/mTOR/HIF-1. Den nya studien kompletterar bilden.
Forskarna har upptäckt att glykolys och glutaminolys är de metabola vägar som viruset ”föredrar” när det angriper lungorna. Båda är nyckelprocesser för cellernas energiförsörjning och funktion.
– Studien visar att när SARS-CoV-2 infekterar lungceller är glykolys och glutaminolys viktiga för virusets spridning och tillväxt. Genom att hämma de här vägarna begränsas produktionen av viruset. I blodplasma från de sjukaste patienterna observerade vi också flera toxiska nedbrytningsprodukter (metaboliter) som laktat och glutamat, säger Ujjwal Neogi, forskare vid institutionen för laboratoriemedicin, Karolinska Institutet, och studiens sisteförfattare.
Ett av studiens viktigaste fynd är en biomarkör för hur allvarlig sjukdomen blir.
– Vi har identifierat en kolhydrat, mannos, som biomarkör för svår covid-19, säger Shuba Krishnan, forskare vid institutionen för laboratoriemedicin, Karolinska Institutet, och studiens försteförfattare.
Blockerat via cellernas energiförsörjning
Nu behövs ytterligare kunskaper om de förhöjda nivåerna av toxiska metaboliter hos svårt sjuka covid-patienter, enligt forskarna.
– Förändringar i dessa metaboliter kan ha långsiktiga effekter på insulinresistens, neurokognitiva störningar och organsvikt. Den förhöjda nivån av mannos kan potentiellt ha ett samband med risken att drabbas av typ 2-diabetes efter att ha varit sjuk i covid-19, säger Carl Johan Treutiger, forskare vid institutionen för medicin, Huddinge vid Karolinska Institutet.
Den möjliga behandlingsstrategin att blockera virusets spridning via cellernas energiförsörjning och på så sätt svälta ut det skulle kunna vara en effektiv behandling mot Krim-Kongo blödarfebervirus och funktionellt botemedel mot HIV-1, två andra virus som forskarna studerar.
Resultaten bygger på blodprover från 41 patienter med covid-19 som analyserats med bland annat plasmametabolomik. Forskarna har också på olika sätt studerat den molekylära vägen för SARS-CoV-2 in i lungvävnad.
Studien finansierades av Vetenskapsrådet, Karolinska Institutet Stiftelser och fonder, Åke Wiberg Stiftelse, Ragnar Söderbergs stiftelse. Det finns inga rapporterade intressekonflikter.
Publikation
“Metabolic perturbation associated with COVID‑19 disease severity and SARS‑CoV-2 replication”, Shuba Krishnan, Hampus Nordqvist, Anoop T. Ambikan, Soham Gupta, Maike Sperk, Sara Svensson-Akusjärvi, Flora Mikaeloff, Rui Benfeitas, Elisa Saccon, Sivasankaran Munusamy Ponnan, Jimmy Esneider Rodriguez, Negin Nikouyan, Amani Odeh, Gustaf Ahlén, Muhammad Asghar, Matti Sällberg, Jan Vesterbacka, Piotr Nowak, Ákos Végvári, Anders Sönnerborg, Carl Johan Treutiger, Ujjwal Neogi. Molecular & Cellular Proteomics, online 5 oktober 2021, doi: 10.1016/j.mcpro.2021.100159.