Исследование показывает, как SARS-CoV-2 вызывает диабет, разрушая клетки поджелудочной железы

Исследователи из Weill Cornell Medicine использовали передовую модельную систему, чтобы раскрыть механизм, с помощью которого SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19, вызывает новые случаи диабета и ухудшает осложнения у людей, которые уже им больны. Команда обнаружила, что воздействие вируса активирует иммунные клетки, которые в свою очередь разрушают бета (β)-клетки, клетки поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин. Исследование было опубликовано 2 сентября в журнале Cell Stem Cell.

«В этой области давно существует гипотеза о том, что некоторые вирусные инфекции могут вызывать диабет 1 типа. Но нам удалось показать, как это происходит в контексте инфекции COVID-19», - Доктор Шуйбинг Чен, соавтор, директор Центра геномного здоровья, профессор хирургии семьи Килтс и член Института терапевтической регенерации органов Хартмана в Weill Cornell Medicine.

«Когда у кого-то тяжелая форма COVID-19, конечно, первым приоритетом является лечение опасных для жизни симптомов. Но в будущем, возможно, появится способ разработки клинических терапевтических средств, которые помогут избежать последующего повреждения таких органов, как поджелудочная железа», — сказал соавтор доктор Роберт Шварц, доцент кафедры медицины в Weill Cornell Medicine и гастроэнтеролог и гепатолог в NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center.

Соавторами статьи были доктор Люлиу Ян и доктор Юйлин Хань, которые были научными сотрудниками отделения хирургии, а также доктор Туо Чжан, преподаватель микробиологии и иммунологии в Weill Cornell Medicine.

С первых дней пандемии COVID-19 врачи, ухаживающие за больными пациентами, наблюдали, что вирус поражает ряд систем органов, включая не только легкие, но и сердце, печень, толстую кишку и поджелудочную железу. Для текущей работы исследователи начали с образцов ткани поджелудочной железы, полученных при вскрытии людей, умерших от COVID-19. Они заметили, что островки поджелудочной железы, части поджелудочной железы, которые вырабатывают инсулин для регулирования уровня сахара в крови, были повреждены.

Затем они использовали метод анализа GeoMx для более детального изучения образцов. Это выявило наличие в тканях иммунных клеток, называемых провоспалительными макрофагами. Задача этих макрофагов — убивать патогены, но иногда они наносят сопутствующий ущерб здоровым тканям.

Чтобы узнать больше об этой деятельности, команда использовала модельную систему, разработанную в лаборатории Чена, которая никогда ранее не использовалась; органоиды островков поджелудочной железы (мини-органы), которые включали как сосудистую систему, так и иммунные клетки. «Если мы хотим использовать органоиды для изучения того, как прогрессирует болезнь, важно иметь возможность включать компоненты иммунной системы в эти модели», — сказал доктор Чен. В этом случае после заражения органоидов SARS-CoV-2 они обнаружили, что макрофаги, по-видимому, убивали β-клетки посредством типа клеточной смерти, называемого пироптозом.

Команда также использовала органоиды для изучения того, как поджелудочная железа реагирует на заражение другим инфекционным вирусом — вирусом Коксаки B4, который был вовлечен в возникновение диабета 1 типа. Они обнаружили схожую реакцию макрофагов. «В дальнейшем эта органоидная система будет полезна и для изучения других вирусов», — сказал доктор Шварц.

Дальнейшие исследования сигнальных молекул, активирующих макрофаги, также предложили потенциальные вмешательства для защиты β-клеток от повреждения у пациентов с тяжелыми инфекциями. Хотя еще слишком рано начинать тестирование каких-либо методов лечения, это может быть возможно в будущем. Эта работа также может помочь пролить свет на основные причины длительного COVID, состояния, которое, как полагают, поражает более 15 миллионов человек в Соединенных Штатах.