Внутриклеточный уровень HIF-1α — информативный показатель отложенного влияния COVID-19 на метаболизм лимфоцитов периферической крови

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Инфекция COVID-19 вызывает метаболические изменения, которые играют решающую роль как в репликации SARS-CoV-2, так и в регуляции иммунного ответа. HIF-1α — один из эффекторов пути передачи сигнала PI3K/Akt/mTOR — способствует перепрограммированию метаболизма через усиление аэробного гликолиза.

Цель. Установить информативность внутриклеточного уровня HIF-1α как показателя изменений метаболизма лимфоцитов периферической крови после перенесённой инфекции COVID-19.

Материал и методы. Обследовано 59 волонтёров, из них 38 человек не имели в анамнезе COVID-19 и 21 — перенесли заболевание за 2–8 мес до начала обследования. В сыворотке крови устанавливали наличие антител класса IgG к SARS-CoV-2. В цельной крови измеряли абсолютное содержание лимфоцитов, в лизате лимфоцитов определяли концентрацию HIF-1α методом иммуноферментного анализа. Статистическую обработку полученных данных проводили с применением пакета программного обеспечения IBM SPSS v. 26. Вычисляли средние значения (М), стандартное отклонение (SD). Нормальность распределения оценивали по критерию Колмогорова–Смирнова, для сравнения средних использовали t-критерий Стьюдента, уровень статистической значимости принимали равным p <0,05. Проводили ROC-анализ с построением характеристической кривой для классификатора HIF-1α.

Результаты. Установлено, что содержание HIF-1α в лимфоцитах периферической крови у переболевших инфекцией COVID-19 по сравнению с неболевшими статистически значимо ниже и остаётся таковым на протяжении 5 мес после заболевания. Модель с классификатором HIF-1α имеет высокую прогностическую силу в отношении вероятности изменений метаболизма лимфоцитов после перенесённой инфекции COVID-19. Оптимальному порогу отсечения соответствует внутриклеточное содержание HIF-1α, равное 1,25 нг/106 кл.

Заключение. Внутриклеточный уровень HIF-1α можно использовать для оценки вероятности отложенного влияния COVID-19 на метаболизм лимфоцитов периферической крови и мониторинга метаболических изменений.

Об авторах

Ольга Владимировна Зубаткина

Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лавёрова

Автор, ответственный за переписку.
Email: ozbiochem@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5039-2220
SPIN-код: 1581-5178

д.б.н., профессор, старший научный сотрудник

Россия, 163000, Архангельск, проспект Ломоносова, д. 249

Лилия Константиновна Добродеева

Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лавёрова

Email: dobrodeevalk@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5080-6502
SPIN-код: 4518-6925

д.м.н., профессор

Россия, Архангельск

Сергей Дмитриевич Круглов

Федеральный исследовательский центр комплексного изучения Арктики имени академика Н.П. Лавёрова

Email: stees67@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4085-409X
SPIN-код: 2532-9912
Россия, Архангельск

Список литературы

  1. Sharma A., Ahmad Farouk I., Lal S.K. COVID-19: a review on the novel coronavirus disease evolution, transmission, detection, control and prevention // Viruses. 2021. Vol. 13, N 2. P. 202. doi: 10.3390/v13020202
  2. Asselah T., Durantel D., Pasmant E., et al. COVID-19: discovery, diagnostics and drug development // J Hepatol. 2021. Vol. 74, N 1. P. 168–184. doi: 10.1016/j.jhep.2020.09.031
  3. Almas T., Malik J., Alsubai A.K., et al. Post-acute COVID-19 syndrome and its prolonged effects: an updated systematic review // Ann Med Surg (Lond). 2022. Vol. 80. P. 103995. doi: 10.1016/j.amsu.2022.103995
  4. Mayer K.A., Stöckl J., Zlabinger G.J., et al. Hijacking the supplies: metabolism as a novel facet of virus-host interaction // Front Immunol. 2019. Vol. 10. P. 1533. doi: 10.3389/fimmu.2019.01533
  5. Appelberg S., Gupta S., Svensson Akusjärvi S., et al. Dysregulation in Akt/mTOR/HIF-1 signaling identified by proteo-transcriptomics of SARS-CoV-2 infected cells // Emerg Microbes Infect. 2020. Vol. 9, N 1. P. 1748–1760. doi: 10.1080/22221751.2020.1799723
  6. Тao J.H., Barbi J., Pan F. Hypoxia-inducible factors in T lymphocyte differentiation and function. A review in the theme: cellular responses to hypoxia // Am J Physiol Cell Physiol. 2015. Vol. 309, N 9. P. C580–C589. doi: 10.1152/ajpcell.00204.2015
  7. Dang E.V., Barbi J., Yang H.Y., et al. Control of T(H)17/T(reg) balance by hypoxia-inducible factor 1 // Cell. 2011. Vol. 146, N 5. P. 772–784. doi: 10.1016/j.cell.2011.07.033
  8. Loftus R.M., Finlay D.K. Immunometabolism: cellular metabolism turns immune regulator // J Biol Chem. 2016. Vol. 291, N 1. P. 1–10. doi: 10.1074/jbc.R115.693903
  9. Saravia J., Raynor J.L., Chapman N.M., et al. Signaling networks in immunometabolism // Cell Res. 2020. Vol. 30, N 4. P. 328–342. doi: 10.1038/s41422-020-0301-1
  10. Fattahi S., Khalifehzadeh-Esfahani Z., Mohammad-Rezaei M., et al. PI3K/Akt/mTOR pathway: a potential target for anti-SARS-CoV-2 therapy // Immunol Res. 2022. Vol. 70, N 3. P. 269–275. doi: 10.1007/s12026-022-09268-x
  11. Корнеенков А.А., Рязанцев С.В., Вяземская Е.Э. Вычисление и интерпретация показателей информативности диагностических медицинских технологий // Медицинский совет. 2019. № 20. С. 41–47. doi: 10.21518/2079-701X-2019-20-45-51
  12. Shen X.R., Geng R., Li Q., et al. ACE2-independent infection of T lymphocytes by SARS-CoV-2 // Signal Transduct Target Ther. 2022. Vol. 7, N 1. P. 83. doi: 10.1038/s41392-022-00919-x
  13. Helal M.A., Shouman S., Abdelwaly A., et al. Molecular basis of the potential interaction of SARS-CoV-2 spike protein to CD147 in COVID-19 associated-lymphopenia // J Biomol Struct Dyn. 2022. Vol. 40, N 3. P. 1109–1119. doi: 10.1080/07391102.2020.1822208
  14. Wang S., Qiu Z., Hou Y., et al. AXL is a candidate receptor for SARS-CoV-2 that promotes infection of pulmonary and bronchial epithelial cells // Cell Res. 2021. Vol. 31, N 2. P. 126–140. doi: 10.1038/s41422-020-00460-y
  15. So L., Lee J., Palafox M., et al. The 4E-BP-eIF4E axis promotes rapamycin-sensitive growth and proliferation in lymphocytes // Sci Signal. 2016. Vol. 9, N 430. P. ra57. doi: 10.1126/scisignal.aad8463
  16. Lionetto L., Ulivieri M., Capi M., et al. Increased kynurenine-to-tryptophan ratio in the serum of patients infected with SARS-CoV2: an observational cohort study // Biochim Biophys Acta Mol Basis Dis. 2021. Vol. 1867, N 3. P. 166042. doi: 10.1016/j.bbadis.2020.166042
  17. Rees C.A., Rostad C.A., Mantus G., et al. Altered amino acid profile in patients with SARS-CoV-2 infection // Proc Natl Acad Sci U S A. 2021. Vol. 118, N 25. P. e2101708118. doi: 10.1073/pnas.2101708118
  18. Tanner J.E., Alfieri C. The fatty acid lipid metabolism nexus in COVID-19 // Viruses. 2021. Vol. 13, N 1. P. 90. doi: 10.3390/v13010090
  19. Chapman N.M., Boothby M.R., Chi H. Metabolic coordination of T cell quiescence and activation // Nat Rev Immunol. 2020. Vol. 20, N 1. P. 55–70. doi: 10.1038/s41577-019-0203-y
  20. Jia H., Liu C., Li D., et al. Metabolomic analyses reveals new stage-specific features of the COVID-19 // Eur Respir J. 2021. Vol. 59, N 2. P. 2100284. doi: 10.1183/13993003.00284-2021
  21. Bojkova D., Klann K., Koch B., et al. Proteomics of SARS-CoV-2-infected host cells reveals therapy targets // Nature. 2020. Vol. 583, N 7816. P. 469–472. doi: 10.1038/s41586-020-2332-7
  22. Bharadwaj S., Singh M., Kirtipal N., et al. SARS-CoV-2 and glutamine: SARS-CoV-2 triggered pathogenesis metabolic reprograming of glutamine in host cells // Front Mol Biosci. 2020. Vol. 7. P. 627842. doi: 10.3389/fmolb.2020.627842
  23. Wang R., Dillon C.P., Shi L.Z., et al. The transcription factor Myc controls metabolic reprogramming upon T lymphocyte activation // Immunity. 2011. Vol. 35, N 6. P. 871–882. doi: 10.1016/j.immuni.2011.09.021
  24. Kierans S.J., Taylor C.T. Regulation of glycolysis by the hypoxia-inducible factor (HIF): implications for cellular physiology // J Physiol. 2021. Vol. 599, N 1. P. 23–37. doi: 10.1113/JP280572
  25. Coutaz M., Hurrell B.P., Auderset F., et al. Notch regulates Th17 differentiation and controls trafficking of IL-17 and metabolic regulators within Th17 cells in a context-dependent manner // Sci Rep. 2016. Vol. 6. P. 39117. doi: 10.1038/srep39117
  26. Zhao C., Chen J., Cheng L., et al. Deficiency of HIF-1alpha enhances influenza A virus replication by promoting autophagy in alveolar type II epithelial cells // Emerg Microbes Infect. 2020. Vol. 9, N 1. P. 691–706. doi: 10.1080/22221751.2020.1742585
  27. Shen T., Wang T. Metabolic reprogramming in COVID-19 // Int J Mol Sci. 2021. Vol. 22, N 21. P. 11475. doi: 10.3390/ijms222111475
  28. Koyasu S., Kobayashi M., Goto Y., et al. Regulatory mechanisms of hypoxia-inducible factor 1 activity: two decades of knowledge // Cancer Sci. 2018. Vol. 109, N 3. P. 560–571. doi: 10.1111/cas.13483
  29. Man K., Kallies A. Synchronizing transcriptional control of T cell metabolism and function // Nat Rev Immunol. 2015. Vol. 15, N 9. P. 574–584. doi: 10.1038/nri3874
  30. Gnanaprakasam J.N.R., Sherman J.W., Wang R. MYC and HIF in shaping immune response and immune metabolism // Cytokine Growth Factor Rev. 2017. Vol. 35. P. 63–67. doi: 10.1016/j.cytogfr.2017.03.004

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Внутриклеточное содержание HIF-1α (нг/106 кл.) в подгруппах, различающихся по прошедшему после инфекции COVID-19 времени, и группе контроля; M±SD: * различия статистически значимы между подгруппой 1 и подгруппой 2; ** различия статистически значимы между подгруппой 1 и контрольной группой.

Скачать (47KB)
Метаданные
3. Рис. 2. ROC-кривая для классификатора HIF-1α.

Скачать (52KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).