Jak COVID-19 może prowadzić do cukrzycy

Wraz z zapaleniem płuc, zakrzepami krwi i innymi poważnymi schorzeniami wywołanymi przez SARS-CoV-2 (wirus COVID-19), niektóre badania zidentyfikowały również inne niepokojące powiązanie. Niektóre osoby mogą rozwinąć cukrzycę po ostrej infekcji COVID-19.

Jak koronawirus może powodować cukrzycę? Dwa nowe badania wspierane przez National Institutes of Health w USA pomagają odpowiedzieć na to ważne pytanie, potwierdzając, że SARS-CoV-2 może celować i osłabiać komórki organizmu produkujące insulinę. Odkrycia zostały opublikowane jako wstępne dowody w czasopiśmie Cell Metabolism [1,2].

Cukrzyca typu 1 występuje, gdy komórki beta w trzustce nie wydzielają wystarczającej ilości insuliny, aby organizm mógł optymalnie metabolizować pokarm po posiłku. W wyniku tego niedoboru insuliny wzrasta poziom glukozy we krwi, co jest cechą charakterystyczną cukrzycy.

Wcześniejsze badania laboratoryjne sugerowały, że SARS-CoV-2 może infekować ludzkie komórki beta [3]. Badania wykazały również, że ten niebezpieczny wirus może replikować się w tych wytwarzających insulinę komórkach beta, tworzyć więcej kopii samego siebie i rozprzestrzeniać się na inne komórki [4].

Te najnowsze badania opierają się na wcześniejszych badaniach, aby dowiedzieć się więcej na temat związku między COVID-19 a cukrzycą. Badania zostały wykonane przez dwa niezależne zespoły. Jeden zespół był kierowany przez Petera Jacksona ze Stanford University School of Medicine w Palo Alto w Kalifornii; a drugim zespołem kierował Shuibing Chen z Weill Cornell Medicine w Nowym Jorku.

Oba badania potwierdziły zakażenie komórek beta trzustki w próbkach z autopsji od osób, które zmarły na COVID-19. Dodatkowe badania zespołu Jacksona sugerują, że koronawirus może preferencyjnie infekować komórki beta produkujące insulinę.

To odkrycie ma sens biologiczny. Komórki beta i inne typy komórek w trzustce wyrażają białko receptora ACE2, białko enzymu TMPRSS2 i neuropilinę 1 (NRP1). SARS-CoV-2 zależy od tych białek, które wchodzą i infekują ludzkie komórki. Rzeczywiście, zespół Chen zauważył oznaki koronawirusa zarówno w komórkach beta wytwarzających insulinę, jak i kilku innych typach komórek trzustki w badaniach tkanki trzustki poddanej autopsji.

Nowe odkrycia pokazują również, że infekcja koronawirusem zmienia funkcję tkanki wysepek — tkanki trzustki zawierającej komórki beta. Oba zespoły przedstawiają dowody na to, że zakażenie SARS-CoV-2 prowadzi do zmniejszonej produkcji i uwalniania insuliny z tkanki wysp trzustkowych. Zespół Jacksona odkrył również, że infekcja prowadzi bezpośrednio do śmierci niektórych z tych wszystkich ważnych komórek beta. Wykazali, że tego procesu można uniknąć, blokując NRP1.

Oprócz utraty komórek beta infekcja może również zmienić los komórek, które przeżyły. Zespół Chena przeprowadził analizę pojedynczych komórek, aby dokładnie przyjrzeć się zmianom w aktywności genów w komórkach trzustki po zakażeniu SARS-CoV-2. Badania te wykazały, że komórki beta przechodzą przez proces transdyferencjacji, w którym wydawały się przeprogramowywać.

W tym procesie komórki zaczynają wytwarzać mniej insuliny i więcej glukagonu. Glukagon to hormon, który pobudza glikogen w wątrobie do rozkładu na glukozę. Komórki zaczęły również wytwarzać wyższe poziomy enzymu trawiennego zwanego trypsyną 1. Co ważne, badania wykazały również, że ten proces transdyferencjacji może zostać odwrócony przez substancję chemiczną (zwaną trans-ISRIB), o której wiadomo, że zmniejsza ważną odpowiedź komórkową na stres.

Konsekwencje tego transdyferencjacji komórek beta nie są jeszcze jasne, ale przewiduje się, że pogorszą niedobór insuliny i podniosą poziom glukozy we krwi. Potrzebne są dalsze badania, aby zrozumieć, w jaki sposób SARS-CoV-2 dociera do trzustki i jaką rolę może odgrywać układ odpornościowy w uszkodzeniu. Przede wszystkim te badania są kolejnym przypomnieniem o znaczeniu ochrony siebie, członków rodziny i społeczności przed COVID-19 poprzez zaszczepienie się, jeśli jeszcze tego nie zrobiłeś – i zachęcanie swoich bliskich do robienia tego samego.

Odniesienie:

[1] Zakażenie SARS-CoV-2 indukuje transdyferencjację komórek beta. Tang i in. Metab komórki 2021 19 maja;S1550-4131(21)00232-1.

[2] SARS-CoV-2 infekuje ludzkie komórki beta trzustki i wywołuje upośledzenie komórek beta. Wu i in. Metab. 2021 18 maja;S1550-4131(21)00230-8.

[3] Platforma oparta na ludzkich pluripotencjalnych komórkach macierzystych do badania tropizmu SARS-CoV-2 i modelowania infekcji wirusowej w ludzkich komórkach i organoidach. Yang L, Han Y, Nilsson-Payant BE, Evans T, Schwartz RE, Chen S i in. Komórka Komórka Macierzysta. 2020 Lipiec 2;27(1):125-136.e7.

[4] SARS-CoV-2 infekuje i replikuje w komórkach ludzkiej endokrynnej i zewnątrzwydzielniczej trzustki. Müller JA, Groß R, Conzelmann C, Münch J, Heller S, Kleger A i in. Nat Metab. 2021 lutego; 3 (2): 149-165.