Eρευνητές του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας (USC) ανακάλυψαν ότι τα μιτοχόνδρια, τα «εργοστάσια παραγωγής ενέργειας» των κυττάρων μας, παίζουν ρόλο-«κλειδί» σε ό,τι αφορά την άμυνα του ανοσοποιητικού συστήματος ενάντια στον νέο κοροναϊό.

Το καινούργιο αυτό εύρημα που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Scientific Reports» του ομίλου Nature ρίχνει φως στον τρόπο με τον οποίο ο SARS-CoV-2 «κυριεύει» το ανοσοποιητικό σύστημα και προσφέρει πιθανές εξηγήσεις στο γιατί τα ηλικιωμένα άτομα αλλά και όσα εμφανίζουν μεταβολικές δυσλειτουργίες νοσούν πιο βαριά από τους υπόλοιπους ανθρώπους εξαιτίας της COVID-19.

Τα μιτοχόνδρια παράγουν ενέργεια με χημικές αντιδράσεις στην επιφάνεια μεμβρανών, που εμφανίζονται εδώ ως σκούρες γραμμές (Louisa Howard/ Dartmouth College)

Η αδύναμη μιτοχονδριακή «πρώτη γραμμή άμυνας

Επιπλέον, σύμφωνα με τον επικεφαλής των ερευνητών και κύριο συγγραφέα της νέας μελέτης, Πίντσας Κοέν, καθηγητή Γεροντολογίας, Ιατρικής και Βιολογικών Επιστημών, κοσμήτορα της Σχολής Γεροντολογίας Leonard Davis του USC, η νέα ανακάλυψη ανοίγει τον δρόμο για πιο στοχευμένες μελέτες που θα οδηγήσουν σε καινούργιες θεραπευτικές οδούς ενάντια στην COVID-19. «Εάν κάποιος εμφανίζει ήδη κάποια μιτοχονδριακή και μεταβολική δυσλειτουργία, τότε πιθανώς έχει πιο αδύναμη ‘πρώτη γραμμή άμυνας’ ενάντια στην COVID-19.

Μελλοντικές μελέτες πρέπει να θέσουν τη μιτοχονδριακή βιολογία ως πρωταρχικό στόχο τους για την έρευνα του SARS–CoV-2 και άλλων κοροναϊών» σημείωσε ο καθηγητής Κοέν και προσέθεσε ότι, με βάση τα ευρήματα, ο νέος κοροναϊός καταφέρνει να καταστείλει την έμφυτη ανοσολογική απόκριση του ανθρώπινου οργανισμού εναντίον του «λέγοντας» στα μιτοχονδριακά γονίδια τι να κάνουν.

«Γνωρίζαμε ότι η ανοσολογική απόκριση στον νέο κοροναϊό δεν είναι ικανή να υψώσει επαρκή άμυνα εναντίον του, ωστόσο δεν ξέραμε γιατί συμβαίνει αυτό» ανέφερε ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης Μπρένταν Μίλερ, διδακτορικός ερευνητής στο Εργαστήριο του καθηγητή Κοέν στο USC και συμπλήρωσε: «Αυτό που κάναμε ήταν να διερευνήσουμε πώς ο ιός στοχεύει συγκεκριμένα τα μιτοχόνδρια, τα κυτταρικά αυτά οργανίδια που αποτελούν ζωτικής σημασίας τμήμα του εγγενούς (ή έμφυτου) ανοσοποιητικού συστήματος και της παραγωγής ενέργειας».

Οι τρεις οδοί καταστολής της προστατευτικής απόκρισης

Η ερευνητική ομάδα «εκμεταλλεύθηκε» τον τεράστιο όγκο δεδομένων σχετικά με τον ιό τα οποία δημοσιεύονταν ήδη από την αρχή της πανδημίας και διεξήγαγε αναλύσεις αλληλούχησης του RNA μέσω των οποίων συγκρινόταν η αλληλεπίδραση των μιτοχονδρίων με τον νέο κοροναϊό με εκείνη που έχουν τα μιτοχόνδρια με άλλους ιούς και συγκεκριμένα τον αναπνευστικό συγκυτιακό ιό, τον ιό της εποχικής γρίπης Α καθώς και τον ιό της παραγρίπης τύπου 3. Οι αναλύσεις αυτές έδειξαν τρεις διαφορετικές οδούς μέσω των οποίων ο SARS-CoV-2  -αλλά όχι οι άλλοι ιοί –  καταστέλλει την κυτταρική προστατευτική απόκριση του ανθρώπινου οργανισμού.

Μείωση επιπέδων μιτοχονδριακών πρωτεϊνών

Το πρώτο εύρημα-«κλειδί» αφορά την ανακάλυψη ότι ο νέος κοροναϊός είναι ο μόνος σε σύγκριση με τους άλλους ιούς που μελετήθηκαν ο οποίος μειώνει τα επίπεδα μιας ομάδας μιτοχονδριακών πρωτεϊνών που είναι γνωστές ως Σύμπλοκο Ι και κωδικοποιούνται από το πυρηνικό DNA. Είναι πιθανό, αναφέρεται στη μελέτη, αυτή η επίδραση να «αποσιωπά» τη μεταβολική απόδοση του οργανισμού και την παραγωγή δραστικών μορφών οξυγόνου που είναι σημαντικές για την πρόκληση φλεγμονώδους απόκρισης η οποία μπορεί να εξολοθρεύσει τον ιό. «Ο νέος κοροναϊός λέει στο κύτταρο να μην παραγάγει τις πρωτεΐνες του Συμπλόκου Ι. Αυτός είναι ένας τρόπος με τον οποίον συνεχίζει να πολλαπλασιάζεται» εξήγησε ο Μίλερ.

Καταστολή του «συστήματος προειδοποίησης» του κυττάρου

Η μελέτη αποκάλυψε επίσης ότι ο SARS-CoV-2 δεν αλλάζει τα επίπεδα της πρωτεΐνης-αγγελιαφόρου MAVS mRNA, η οποία υπό φυσιολογικές συνθήκες ειδοποιεί το κύτταρο ότι έχει υποστεί επίθεση. Οταν αυτή η πρωτεΐνη ενεργοποιείται λειτουργεί όπως ένα σύστημα προειδοποίησης που δίνει εντολή στο κύτταρο να αυτοκαταστραφεί, ώστε να μην καταφέρει ο ιός να πολλαπλασιαστεί. Ο νέος κοροναϊός λοιπόν «σαμποτάρει» την αλλαγή των επιπέδων της πρωτεΐνης με αποτέλεσμα το κύτταρο να μην ειδοποιείται για την επίθεση που δέχεται.

Αποσιώπηση μιτοχονδριακών γονιδίων

Τέλος οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι γονίδια που κωδικοποιούνται από τα μιτοχόνδρια σταματούν να λειτουργούν – ουσιαστικώς ο ιός δεν αφήνει τον «διακόπτη» των γονιδίων να ανοίγει και να κλείνει, μια διαδικασία που πιστεύεται ότι οδηγεί σε παραγωγή ενέργειας η οποία βοηθά το κύτταρο να διαφεύγει του ιού.

«Η μελέτη αυτή έρχεται να προστεθεί στα ολοένα και αυξανόμενα ερευνητικά στοιχεία σχετικά με την αλληλεπίδραση των μιτοχονδρίων με τον νέο κοροναϊό και παρουσιάζει συγκεκριμένες επιδράσεις του ιού σε ιστούς και κύτταρα οι οποίες πρέπει να μελετηθούν προσεχτικά σε μελλοντικά πειράματα» κατέληξε ο καθηγητής Κοέν.

Τελευταία Νέα