Суперкомп’ютер проаналізував коронавірус, і результатом стала потенційно революційна нова теорія
Адріан Кочіно, четвер, 3 вересня 2020 р., 15:49 Останнє оновлення в четвер, 03 вересня 2020 р., 16:43
Група дослідників використала аналіз суперкомп'ютера Summit в Національній лабораторії Оук-Ридж у штаті Теннессі, щоб розробити нову гіпотезу про те, як коронавірус порушує організм і навіть спричиняє смерть інфікованих пацієнтів. На основі цього дослідження експерти також запропонували нові нові методи лікування COVID, лікування, яке вже застосовується в інших умовах, зазначає стаття, опублікована платформою Medium.com.
Раніше цього літа суперкомп’ютер Summit в Національній лабораторії Оук-Ридж в штаті Теннессі проаналізував 40 000 генів з 17 000 генетичних зразків, намагаючись краще зрозуміти, як працює коронавірус.
Саміт - другий за швидкістю комп'ютер у світі, але навіть незважаючи на це, на аналіз 2,5 мільйонів генетичних комбінацій знадобився більше тижня.
Коли дослідники побачили результати, у них був момент одкровення. "Евріка момент", за висловом доктора Даніеля Якобсона, керівника проекту дослідження.
Комп’ютер фактично розкрив нову теорію про те, як COVID-19 впливає на організм, теорію, яку дослідники назвали "гіпотезою Брадикініна". Гіпотеза пропонує модель, яка пояснює багато аспектів захворювання, включаючи деякі більш химерні симптоми. Також пропонується щонайменше десять можливих методів лікування, багато з яких вже схвалені медичними органами США щодо інших станів.
Результати були опубліковані в липні в журналі eLife.
Як злодій, який заходить у будинок, а потім відчиняє всі двері
Згідно з дослідженнями, інфекція, генерована новим коронавірусом, потрапляє в організм через рецептори ECA-2 (ангіотензинперетворюючий фермент) у носі. Потім вірус досягає решти тіла, клітини інших органів, що мають рецептори ECA-2 - кишечника, нирок та серця.
Це, серед іншого, пояснює деякі серцеві або шлунково-кишкові симптоми COVID-19.
Після того, як вірус оселився в організмі, він уже не просто заражає клітини, які мають високий рівень рецепторів ECA-2.
Натомість він бере на себе контроль і регулює рівень цих рецепторів в органах, де вони присутні на низькому або середньому рівні, зокрема, в легенях, наприклад.
Метафорично кажучи, зазначає стаття на Medium.com, COVID-19 поводиться як злодій, який заходить у будинок через відкрите вікно на другому поверсі. Потрапивши в будинок, вірус не задовольняється крадіжкою речей, а відкриває всі двері та вікна, щоб його співучасники могли увійти, щоб зробити пограбування більш ефективним.
Що таке брадикінінова буря
Дослідники помітили ще щось. Система ренін-ангіотензину (SRA) в організмі контролює багато аспектів системи кровообігу, включаючи брадикінін, хімічну речовину, яка допомагає регулювати артеріальний тиск.
Згідно з аналізом, коли вірус змінює ARS, це робить механізми регуляції брадикініну небезпечними.
Зокрема, вірус викликає так звану «брадикінінову бурю» - підвищення рівня цієї хімічної речовини в організмі. Згідно з гіпотезою, розробленою на основі даних суперкомп'ютера, ця буря в кінцевому рахунку відповідальна за багато смертельних наслідків COVID-19.
У результатах дослідження команда Даніеля Якобсона писала, що "патологія COVID-19, швидше за все, буде результатом бурі брадикініну, ніж бурі цитокінів", яка раніше була виявлена в тілі хворих на COVID.
"Але ці два взаємопов'язані", - говорить аналіз.
Наслідки брадикінінової бурі
У міру збільшення рівня брадикініну в організмі речовина спричинює збільшення проникності судин. Іншими словами, кровоносні судини починають підтікати.
Цей висновок підтверджує останні клінічні дані, які вважають Covid-19 швидше захворюванням судин, ніж захворюванням дихальних шляхів, хоча вірус має дуже сильний вплив на легені.
Оскільки кровоносні судини починають витікати внаслідок бурі брадикініну, дослідники кажуть, що легені можуть заповнюватися рідиною.
Клітини імунітету також просочуються в легені, викликаючи запалення.
У COVID-19 є ще одна хитрість. По-іншому, вірус збільшує вироблення гіалуронової кислоти в легенях.
Гіалуронова кислота часто використовується в милі або кремах завдяки своїй здатності поглинати кількість рідини в 1000 разів більшу, ніж її вага.
У поєднанні з витоком рідини результати виявляються катастрофічними: він утворює гідрогель, який просто заповнює легені пацієнтів. За словами доктора Якобсона, "це як дихання через желе".
Це може пояснити, чому ШВЛ виявився менш ефективним при лікуванні випадків COVID, ніж очікували лікарі, на основі досвіду з іншими коронавірусами.
Доходить до точки, коли скільки кисневого ви не перекачуєте, це вже не має значення, оскільки альвеоли легенів заповнені цим гідрогелем.
Д-р Даніель Якобсон, керівник дослідницького проекту:
"Легкі тепер схожі на повітряну кулю", - говорить він. Пацієнти можуть задихнутися, навіть якщо отримують механічну допомогу дихальним шляхам.
Як пояснити симптоми COVID
Гіпотеза брадикініну також пояснює вплив COVID-19 на серце. Кожен п'ятий госпіталізований пацієнт з інфекцією має серцеві наслідки, навіть якщо раніше у них не було проблем із серцем.
Деякі з цих наслідків спричинені тим, що вірус безпосередньо інфікує серце через рецептори ECA2.
Але це також ренін-ангіотензинова система, яка контролює аспекти серцевих скорочень та артеріального тиску, але яка в даний час дерегульована коронавірусом. Зокрема, на думку дослідників, шторм брадикініном може спричинити аритмію та низький кров'яний тиск.
Здається, гіпотеза про брадикінін пояснює неврологічні ефекти, найбільш дивовижні аспекти захворювання. Ці симптоми (які включають запаморочення, судоми, марення та інсульт) є у половини пацієнтів, госпіталізованих із COVID-19.
За даними команди Якобсона, дослідження МРТ, проведене у Франції, показало, що у багатьох пацієнтів із COVID-19 у мозку просочились кровоносні судини.
Брадикінін, особливо у високих дозах, може призвести до відкриття гематоенцефалічного бар'єру.
Зазвичай він діє як фільтр між системою крові та центральною нервовою системою. Це забезпечує доступ до поживних речовин, необхідних мозку для функціонування, зберігаючи при цьому токсини та патогени, підтримуючи регулярне внутрішнє середовище мозку.
Якщо брадикінінова буря змушує цей бар'єр відкриватися, тоді деякі шкідливі клітини та компоненти можуть потрапити в мозок, викликаючи запалення та інші стани - багато неврологічних симптомів, які розвиваються у пацієнтів із COVID.
Розумно припустити, що багато неврологічних симптомів Covid-19 можуть бути викликані надлишком брадикініну. Було помічено, що брадикінін дійсно може збільшити проникність гематоенцефалічного бар'єру. Крім того, подібні неврологічні симптоми спостерігались і при інших захворюваннях, що виникають внаслідок надлишку брадикініну.
Д-р Даніель Якобсон, керівник дослідницького проекту:
Високий рівень брадикініну може бути причиною інших загальних симптомів захворювання.
Інгібітори АПФ - ряд лікарських засобів, що застосовуються для лікування високого кров'яного тиску - впливають на ренін-ангіотензинову систему, подібну до дії COVID-19. Якобсон навіть зазначив у своєму аналізі, що вірус поводиться як інгібітор АПФ.
Тому у багатьох хворих на COVID симптоми, подібні до тих, що приймають ліки від гіпертонії, - сухий кашель та втома. Інгібітори АПФ також можуть спричинити підвищення рівня калію в крові - ще один параметр, який спостерігається у деяких пацієнтів з COVID.
Хоча це лише нова теорія, проте, здається, гіпотеза про брадикінін пояснює інші рідкісні симптоми COVID-19.
Команда Якобсона припускає, що витікання кровоносних судин, спричинене штормом брадикініну, може бути причиною "COVID-пальця" - стану, який спостерігається у деяких пацієнтів з опухлими пальцями ніг та травмами.
Брадикінін також може бути відповідальним за розлад щитовидної залози.
Ми можливі методи лікування
Гіпотеза, розроблена на основі аналізу, проведеного суперкомп'ютером Summit та командою доктора Якобсона, також пропонує нові методи лікування COVID.
Згідно з дослідженнями, декілька препаратів регулюють певні аспекти системи ренін-ангіотензин, що регулюється COVID, і вже схвалені медичними органами для лікування інших станів. Вони також можуть бути використані для лікування COVID.
Іншим потенційно корисним препаратом є даназол, який використовується для лікування ендометріозу, який відіграє роль зменшення вироблення брадикініну.
Інші ліки можуть зменшити дію брадикініну.
Команда доктора Якобсона припускає, що вітамін D також є потенційним препаратом для COVID. Його ефект також полягав би у зупинці утворення брадикінінової бурі.
Інші ліки можуть лікувати симптоми, пов’язані з брадикініновим штормом.
Наприклад, діюча речовина Гімекромон, що продається під різними назвами по всьому світу, може знизити рівень гіалуронової кислоти та зупинити утворення гідрогелю в легенях.
Слід зазначити, що всі ці методи лікування, очевидно, є спекулятивними, і перш за все вони повинні бути ретельно вивчені в клінічних випробуваннях, перш ніж можуть бути схвалені для широкого використання.