Cơ chế phát tán Virus Sars- CoV-2 trong cơ thể người

Ảnh minh họa/ Internet

Một số khái niệm trong bài: 

ACE2: Là một enzyme tồn tại trong nhiều loài, nằm ở mặt ngoài của các tế bào phổi, động mạch, tim, thận và ruột của người. Enzyme xuất hiện nhiều ở những người mắc bệnh tim mạch, đóng một vai trò quan trọng trong sự phát triển của tăng huyết áp và đái tháo đường (ĐTĐ). Ngoài ra, là một protein xuyên màng, nên một số virus corona, bao gồm HCoV-NL63, SARS-CoV, và SARS-CoV- 2 xâm nhập vào các tế bào qua ACE2 này.  

Tương tác protein (PPI):  Là hiện tượng mà hai hay nhiều protein bám vào nhau trong một điều kiện sinh hóa cụ thể dưới tác động của lực hút tĩnh điện và ảnh hưởng của tính kỵ nước của protein để tạo thành phức hợp cùng tham gia vào một quá trình sinh học nào đó.

Một nghiên cứu mới của các nhà nghiên cứu Tây Ban Nha giải thích lý do tại sao một số cơ quan bị virus SARS-CoV-2 tấn công trong khi những cơ quan khác thì không. Các nghiên cứu trước đây cho thấy, các thụ thể ACE-2 đóng vai trò quan trọng trong việc nhiễm virus này nhưng nghiên cứu mới cho thấy, các tương tác protein của con người (PPI) và tương tác của SARS-CoV-2 với các PPI này chính là lý do khiến một số cơ quan nhất định bị ảnh hưởng nhiều hơn cơ quan khác. Người ta đã quan sát thấy trong những trường hợp nghiêm trọng của COVID-19, tổn thương có thể lan ra ngoài phổi và đến các cơ quan khác, bao gồm tim, thận, gan và não.

SARS-CoV-2 sử dụng các men chuyển angiotensin 2 (viết tắt là ACE2) để xâm nhập và lây nhiễm vào tế bào.

Bệnh COVID-19 có đặc trưng là gây tổn thương nghiêm trọng đa cơ quan, một phần do biểu hiện phong phú của ACE2 trong tất cả các mô của con người

Tuy nhiên, không phải mọi cơ quan xuất hiện nhiều ACE2 đều bị ảnh hưởng của SARS-CoV-2. Điều này cho thấy sự tồn tại của cách thức đa cơ quan khác để truyền các nhiễu loạn do virus tạo ra. Các nhà nghiên cứu từ trường Đại học Zaragoza và Quỹ Agencia Aragonesa para la Investigacion ở Tây Ban Nha hướng đến các quá trình khuếch tán thông qua mạng lưới protein, tương tác protein (PPI) mà SARS-CoV-2 nhắm đến.

Nhóm nghiên cứu đã tìm ra cơ chế khuếch tán dưới ngưỡng cho phép lan truyền sự nhiễu loạn của vi rút thông qua mạng PPI với tốc độ đáng kể. Bằng cách theo dõi các khuếch tán dưới ngưỡng xuất hiện nhiều trên mạng lưới PPI, họ xác định các protein chủ yếu xuất hiện ở tim, vỏ não, tuyến ức, tinh hoàn, hạch bạch huyết, thận, bên cạnh các cơ quan khác bị ảnh hưởng do COVID-19 như đã báo cáo.

Sự phong phú của ACE-2 được cho là nguyên nhân gây ra các tổn thương virus lây lan qua nhiều cơ quan như vậy. Tuy nhiên, một khi lây truyền, virus SARS-CoV-2 có thể lây lan đến mọi cơ quan trong cơ thể người vì ACE2 có mặt khắp nơi trên nội mô và tế bào cơ trơn của các cơ quan.

Ngược lại, SARS-CoV-2 chỉ gây hại cho một số cơ quan mang tính chọn lọc. Do đó, nhóm nghiên cứu phát triển giả thuyết rằng, ảnh hưởng của SARS-CoV-2 có thể lây lan qua mạng lưới PPI dưới ngưỡng khuếch tán.

Nhóm nghiên cứu dùng mô hình khuếch tán phân đoạn thời gian trên mạng lưới để nghiên cứu hiện tượng này. Bắt đầu với sự khuếch tán từ protein đột biến SARS-CoV-2 đến mạng lưới PPI, sự nhiễu loạn có thể lan rộng trên toàn bộ mạng chỉ trong một vài bước.

Vì thế, họ phát hiện ra một số con đường lan truyền tiềm ẩn của những nhiễu loạn này từ protein chủ yếu biểu hiện trong phổi đến protein xuất hiện nhiều trong các mô khác nhau như tim, vỏ não, tuyến ức, hạch bạch huyết, tinh hoàn, tuyến tiền liệt, gan, ruột non, tá tràng, thận nêu trên.

Theo Giáo sư Tiến sĩ Ernesto Estradaa - Khoa Nghiên cứu Phân tử Sinh học tại trường Đại học Zaragoza, hai protein có thể tìm thấy nhau và thiết lập một phức hợp tương tác thì cần phải di chuyển bên trong tế bào theo cách khuếch tán dưới ngưỡng. Chúng cũng phải đối mặt với nhiều thách thức để tương tác.

Một số protein tồn tại trong cùng một tế bào hoặc cơ quan, một số khác thì không. Do sự phức tạp của các cơ chế này, Estrada đã phát triển một mô hình toán học theo dõi 59 protein trong phổi. Chúng hoạt động như những chất kích hoạt chính ảnh hưởng đến các cơ quan khác của con người. Mô hình này kích hoạt một chuỗi tương tác, bắt đầu với tập hợp này, kích thích thay đổi trong protein trên đường lây truyền cho đến khi ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Tiến sĩ Estrada giải thích:  Điều trị các protein này trong phổi bằng các loại thuốc hiện có sẽ ngăn chặn sự nhiễu loạn các protein xuất hiện trong các cơ quan khác ngoài phổi, tránh suy đa tạng - nguyên nhân dẫn đến tử vong”.

Nhóm nghiên cứu cũng tìm ra các con đường lây truyền tiềm ẩn của nhiễu loạn từ protein phổi đến protein trong các mô khác. Đáng chú ý là, nhóm đã phát hiện ra cái gọi là S-protein của SARS-CoV-2 chỉ tương tác với 2 protein trong cơ thể người, gọi là ZDHHC5 và GOLGA7.

Protein đầu tiên ZDHHC5 không nằm trong thành phần kết nối chính của mạng lưới PPI trong các cơ quan mà SARS-CoV-2 hướng đến. Sự lây truyền tạo ra do tương tác lan truyền của S-protein với GOLGA7 thông qua mạng lưới PPI mà SARS-CoV-2 hướng đến. Theo nền tảng mô hình khuếch tán của nhóm thì protein GOLGA7 có mức độ 1 trong mạng lưới và khuếch tán chủ yếu đến các protein lân cận cách nhau từ hai đến ba cạnh.

Khi bắt đầu quá trình khuếch tán ở protein GOLGA7, sự gia tăng chính về xác suất làm xáo trộn protein khác được truyền đến protein GOLGA3 làm tăng xác suất của nó lên đến 0.15 với t=0.2. Tiếp theo là PRKAR2A với xác suất tăng nhẹ 0.0081. Sau đó, quá trình chuyển đổi và khởi động lại tại GOLGA3, chủ yếu kích hoạt xác suất của protein PRKAR2A-một trung tâm chính của mạng.

Trên thực tế, thời điểm bắt đầu quá trình khuếch tán tại PRKAR2A thì toàn bộ mạng lưới bị xáo trộn với xác suất lớn hơn 0.1 cho 19 protein ngoại trừ GOLGA3. Các protein này theo thứ tự giảm dần về xác suất bị xáo trộn: AKAP8, PRKAR2B, CEP350, MIB1, CDK5RAP2, CEP135, AKAP9, CEP250, PCNT, CEP43, PDE4DIP, PRKACA, TUB6CP3, TUB6CP2, CEP68, CLIP4, CNTRL, PLEKHA5 và NINL. Lưu ý rằng, số lượng protein bị xáo trộn lớn hơn đáng kể so với mức độ của chất hoạt hóa. Điều này cho thấy không chỉ có các protein lân cận mới bị xáo trộn.

Chiều dài đường khuếch tán trung bình cho thấy vai trò quan trọng của PRKAR2A như một chất truyền bá chính trong mạng lưới các protein được SARS-COV-2 nhắm đến. Đây là số bước trung bình mà một quá trình khuếch tán bắt đầu từ protein PRKAR2A cần để xáo trộn tất cả các protein trong mạng lưới. Con số này tính được là 3,6250m - lớn hơn một chút so với độ dài đường dẫn trung bình (3,5673).

Nghĩa là, chưa đến 4 bước, toàn bộ mạng lưới protein được kích hoạt do quá trình khuếch tán bắt nguồn từ PRKAR2A. Protein PRKAR2A có thể kết nối với nhiều protein khác trong mạng lưới PPI trong thời gian ngắn nhất và phát tán virus cùng protein của virus đến các cơ quan và biểu mô khác trong thời gian ngắn nhất có thể. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu cũng lưu ý cần nghiên cứu chuyên sâu hơn để xác định phương thức các protein bị tác động di chuyển giữa các cơ quan.

Phạm Thanh Bình dịch

Nguồn: Tin tức Y tế Thái Lan.