2021年4月19日月曜日

新型コロナとインフルエンザの細胞感染に関する比較研究

新型コロナウィルスとインフルエンザは
ウィルスの種類は異なりますが、
同じ呼吸器系の疾患をもたらすウィルスで
それらの病理を比較する事は一定の意義があると考えられます。
Tim Flerlage, David F. Boyd, Victoria Meliopoulos, Paul G. Thomas & Stacey Schultz-Cherry 
からなるアメリカ合衆国の医療研究グループは
インフルエンザウィルスと新型コロナウィルスの病理の比較について
現在明らかになっている事に基づいて詳しく総括されています(1)。
その中で上皮組織、内皮組織といった
呼吸器系を中心とした組織にどのようにこれらのウィルスが働きかけるか?
その違いについて着目して、その一部のデータを共有いたします。

Ref.(1)Table1を参照すると
新型コロナウィルスはインフルエンザよりも多くの細胞に対して
向性を持ち、細胞感染することが知られています。
従って、呼吸器系以外の神経系、腎臓、腸、心臓などにも
影響が出る事があります。
それは血管に血栓を作る傾向が強いことが
直接的にも間接的にも関わっている可能性があります。
これは新型コロナウィルスが
多くの細胞で発現が見られるACE2受容体を
細胞感染の為に利用するだけではなく
細胞内にエンドサイトーシスする際に
複数の宿主のプロテアーゼを利用することができるからである
と想定されています(2-5)。
逆にインフルエンザはそのようなプロテアーゼの系統の
多様性が新型コロナウィルスよりも小さい事と
エントリー受容体であるシアル酸(Sialic acid)発現の
細胞多様性も関わっている可能性があります。
インフルエンザは呼吸器系以外に症状を示すことが
新型コロナウィルスよりは少ないと考えられています。

また細胞内での増殖の場所が異なります。
新型コロナウィルスは細胞質で増殖しますが、
インフルエンザは細胞核で増殖します。
このような細胞内の増殖場所の違いが
ウィルスの増加率など増殖の過程において
どのような影響を与えるか?という視点があります。

新型コロナウィルスで重症化する人の傾向として
Ⅰ型インターフェロンの分泌が遅れる、量が少ない
といった特徴があります(6-8)。
これは骨髄系、リンパ系免疫細胞を含む
血中単核細胞(blood mononuclear cells)において
インターフェロンを抑制するプロセスがある事が
一つの原因として考えられています(9)。
もう一つは、自己抗体を含めた
タンパク質が感染により放出され
それがインターフェロン産生経路を阻害している
可能性が示唆されています(10)。

インフルエンザを含む他の呼吸器系疾患のウィルスにおいて
細胞同士、細胞と間質にある細胞外マトリックスの
相互作用に関わるインテグリンのうち
β6インテグリンがインターフェロン産生に関わっている
とされています(11)89。
これを欠損させることでマウスのケースでは
肺の組織保護、回復を促したとされています(11)。
従って、新型コロナウィルスの治療薬の標的として
β6インテグリンは一つの候補として検討余地があります。

新型コロナウィルスは循環器系への向性が高いとされています。
血管内皮細胞の活性化、血栓形成(thrombosis) 
血管生成(angiogenesis)が重症患者で見られています(12-14)。
この原因は明らかではありませんが、
新型コロナウィルスの血管内での直接的な
細胞への感染が疑われています(13)。

新型コロナウィルスの治療を難しくしているのは
もちろん事前の交差性を示す免疫系統が弱いという事が考えられますが、
今述べた様に影響を及ぼす身体の組織が
インフルエンザよりも広範であります。
従って、症状が重くなった時には
単一の治療では難しく、全身で働く
患者さんの免疫機能をうまく支えながら、
酸素濃度など環境を整えて回復を待つしかない
という状況になっていると考えています。
特に循環器系への影響が大きいことから
その中に流れる多様な免疫機能をどう治療に生かすか
免疫学の重要性が高まっています。

(Reference)
(1)
Tim Flerlage, David F. Boyd, Victoria Meliopoulos, Paul G. Thomas & Stacey Schultz-Cherry 
Influenza virus and SARS-CoV-2: pathogenesis and host responses in the respiratory tract
Nature Reviews Microbiology (2021)

Author information
Affiliations
Department of Infectious Diseases, St. Jude Children’s Research Hospital, Memphis, TN, USA
Tim Flerlage, Victoria Meliopoulos & Stacey Schultz-Cherry
Department of Immunology, St. Jude Children’s Research Hospital, Memphis, TN, USA
David F. Boyd & Paul G. Thomas

(2)
Ou, X. et al. 
Characterization of spike glycoprotein  of SARS-CoV-2 on virus entry and its immune cross-reactivity with SARS-CoV. 
Nat. Commun. 11, 1620 (2020).
(3)
Simmons, G. et al. 
Inhibitors of cathepsin L prevent severe acute respiratory syndrome coronavirus entry. 
Proc. Natl Acad. Sci. USA 102, 11876–11881 (2005).
(4)
Daly, J. L. et al. 
Neuropilin-1 is a host factor for SARS-CoV-2 infection. 
Science 370, 861–865 (2020).
(5)
Xia, S. et al. 
The role of furin cleavage site in SARS-CoV-2 spike protein-mediated membrane  fusion in the presence or absence of trypsin.  
Signal Transduct. Target. Ther. 5, 92 (2020).
(6)
Liam Gaziano, Claudia Giambartolomei, Alexandre C. Pereira, Anna Gaulton, Daniel C. Posner, Sonja A. Swanson, Yuk-Lam Ho, Sudha K. Iyengar, Nicole M. Kosik, Marijana Vujkovic, David R. Gagnon, A. Patrícia Bento, Inigo Barrio-Hernandez, Lars Rönnblom, Niklas Hagberg, Christian Lundtoft, Claudia Langenberg, Maik Pietzner, Dennis Valentine, Stefano Gustincich, Gian Gaetano Tartaglia, Elias Allara, Praveen Surendran, Stephen Burgess, Jing Hua Zhao, James E. Peters, Bram P. Prins, Emanuele Di Angelantonio, Poornima Devineni, Yunling Shi, Kristine E. Lynch, Scott L. DuVall, Helene Garcon, Lauren O. Thomann, Jin J. Zhou, Bryan R. Gorman, Jennifer E. Huffman, Christopher J. O’Donnell, Philip S. Tsao, Jean C. Beckham, Saiju Pyarajan, Sumitra Muralidhar, Grant D. Huang, Rachel Ramoni, Pedro Beltrao, John Danesh, Adriana M. Hung, Kyong-Mi Chang, Yan V. Sun, Jacob Joseph, Andrew R. Leach, Todd L. Edwards, Kelly Cho, J. Michael Gaziano, Adam S. Butterworth, Juan P. Casas & VA Million Veteran Program COVID-19 Science Initiative
Actionable druggable genome-wide Mendelian randomization identifies repurposing opportunities for COVID-19
Nature Medicine (2021)
(7)
Thiago Carvalho, Florian Krammer & Akiko Iwasaki 
The first 12 months of COVID-19: a timeline of immunological insights
Nature Reviews Immunology volume 21, pages245–256(2021)
(8)
Bastard, P. et al. 
Autoantibodies against type I IFNs  in patients with life-threatening COVID-19. 
Science 370, eabd4585 (2020).
(9)
Mudd, P. A. et al. 
Distinct inflammatory profiles distinguish COVID-19 from influenza with limited contributions from cytokine storm. 
Sci Adv 6, eabe3024 (2020).
(10)
Lei, X. et al. 
Activation and evasion of type I interferon responses by SARS-CoV-2. 
Nat. Commun. 11, 3810 (2020).
(11)
Meliopoulos, V. A. et al. 
An epithelial integrin regulates the amplitude of protective lung interferon responses against multiple respiratory pathogens. 
PLoS Pathog. 12, e1005804 (2016).
(12)
Ackermann, M. et al. 
Pulmonary vascular endothelialitis, thrombosis, and angiogenesis in Covid-19. 
N. Engl. J. Med 383, 120–128 (2020).  
(13)
Varga, Z. et al. 
Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19. 
Lancet 395, 1417–1418 (2020).
(14)
Goshua, G. et al. 
Endotheliopathy in COVID-19-associated coagulopathy: evidence from a single- centre, cross-sectional study. 
Lancet Haematol. 7, e575–e582 (2020).


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