Investigadores identifican el mecanismo que impulsa la mortalidad por COVID-19

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Según un estudio publicado en Revista de investigación clínica.

Investigadores de la Universidad de Arizona, en colaboración con la Universidad de Stony Brook y la Facultad de Medicina de la Universidad de Wake Forest, analizaron muestras de sangre de dos cohortes de pacientes con COVID-19 y encontraron que la circulación de la enzima secreta fosfolipasa A2 del grupo IIA o sPLA2. IIA: puede ser el factor más importante para predecir qué pacientes con COVID-19 grave finalmente sucumbirán al virus.

La sPLA2-IIA, que tiene similitudes con una enzima activa en el veneno de la serpiente de cascabel, se encuentra en bajas concentraciones en individuos sanos y se sabe desde hace mucho tiempo que juega un papel fundamental en la defensa contra las infecciones bacterianas al destruir las membranas celulares microbianas.

Cuando la enzima activada circula a niveles altos, tiene la capacidad de «destruir» las membranas de los órganos vitales, dijo Floyd (Ski) Chilton, autor principal del artículo y director de la Iniciativa de Bienestar y Nutrición de Precisión de Arizona, que se encuentra en el College of universidad de agricultura y ciencias de la vida.

«Es una curva de campana de resistencia a enfermedades versus tolerancia del huésped», dijo Chilton. “En otras palabras, esta enzima está tratando de matar el virus, pero en algún momento se libera en cantidades tan altas que las cosas van en una dirección realmente mala, destruyendo las membranas celulares del paciente y contribuyendo así al fracaso y la muerte. Más órganos. «

Junto con los inhibidores sPLA2-IIA clínicamente probados disponibles, «el estudio respalda un nuevo objetivo terapéutico para reducir o incluso prevenir la mortalidad por COVID-19», dijo el coautor del estudio Maurizio Del Poeta, eminente profesor de SUNY en el Departamento de Microbiología e Inmunología. en la Escuela de Medicina Renaissance de la Universidad de Stony Brook.

Colaboración en medio del caos

«La idea de identificar un factor pronóstico potencial en pacientes con COVID-19 vino del Dr. Chilton», dijo Del Poeta. «Nos contactó por primera vez el otoño pasado con la idea de analizar lípidos y metabolitos en muestras de sangre de pacientes con COVID-19».

Del Poeta y su equipo recolectaron muestras de plasma preservadas y se pusieron a trabajar analizando registros médicos y rastreando datos clínicos críticos de 127 pacientes ingresados ​​en la Universidad de Stony Brook entre enero y julio de 2020. Una segunda cohorte independiente incluyó una mezcla de 154 muestras de pacientes recolectadas por Stony Brook y Banner University Medical Center en Tucson entre enero y noviembre de 2020.

«Se trata de pequeñas cohortes, es cierto, pero fue un esfuerzo heroico obtenerlos y todos los parámetros clínicos asociados de cada paciente en estas circunstancias», dijo Chilton. «A diferencia de la mayoría de los estudios bien planificados a lo largo de los años, esto sucedió en tiempo real en la unidad de cuidados intensivos».

El equipo de investigación pudo analizar miles de puntos de datos de pacientes utilizando algoritmos de aprendizaje automático. Además de los factores de riesgo tradicionales como la edad, el índice de masa corporal y las afecciones preexistentes, el equipo también se centró en las enzimas bioquímicas y en los niveles de metabolitos lipídicos de los pacientes.

«En este estudio, pudimos identificar los patrones de metabolitos encontrados en individuos que sucumbieron a la enfermedad», dijo el autor principal del estudio, Justin Snider, profesor asistente de investigación en el Departamento de Nutrición de Arizona. «Los metabolitos que emergieron revelaron disfunción de la energía celular y altos niveles de la enzima sPLA2-IIA. Se esperaba lo primero, pero no lo segundo».

Usando los mismos métodos de aprendizaje automático, los investigadores desarrollaron un árbol de decisiones para predecir la mortalidad por COVID-19. La mayoría de las personas sanas tienen niveles circulantes de la enzima sPLA2-IIA que rondan la mitad de un nanogramo por mililitro. Según el estudio, COVID-19 fue letal en el 63 por ciento de los pacientes con niveles graves de COVID-19 y sPLA2-IIA iguales o superiores a 10 nanogramos por mililitro.

«Muchos pacientes que han muerto por COVID-19 tenían algunos de los niveles más altos de esta enzima que jamás se hayan informado», dijo Chilton, quien ha estado estudiando la enzima durante más de tres décadas.

Una enzima con un mordisco

El papel de la enzima sPLA2-IIA se ha estudiado durante medio siglo y es «quizás el miembro más estudiado de la familia de las fosfolipasas», explicó Chilton.

Charles McCall, investigador principal de la Universidad de Wake Forest en el estudio, se refiere a la enzima como una «trituradora» por su prevalencia conocida en eventos inflamatorios graves, como sepsis bacteriana, así como en shock hemorrágico y cardíaco.

Investigaciones anteriores han demostrado cómo la enzima destruye las membranas celulares microbianas en infecciones bacterianas, así como sus ancestros genéticos similares con una enzima clave que se encuentra en el veneno de serpiente.

La proteína «comparte una alta homología de secuencia con la enzima activa en el veneno de la serpiente de cascabel y, como el veneno que fluye a través del cuerpo, tiene la capacidad de unirse a los receptores de la unión neuromuscular y potencialmente deshabilitar la función de estos músculos», dijo Chilton.

«Aproximadamente un tercio de las personas desarrollan COVID prolongado, y muchos de ellos eran individuos activos que ahora no pueden caminar 100 metros. La pregunta que estamos investigando ahora es: si esta enzima todavía es relativamente alta y activa, ¿podría ser responsable de algunos de los largos resultados del COVID que estamos presenciando? «

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