Badanie zwraca uwagę na potencjalne długoterminowe efekty neurologiczne po COVID-19

W najnowszym badaniu zamieszczonym na serwerze preprintów bioRxiv*, naukowcy wykorzystali przedkliniczne modele mysie i ludzkie próbki pośmiertne do zbadania obecności i wzoru dystrybucji białka kolca (S) ciężkiego ostrego zespołu oddechowego koronawirusa 2 (SARS-CoV-2) w osi czaszka- opon mózgowych (SMB), w tym niedawno odkrytego połączenia czaszka- opony mózgowe (SMC). Pomimo wielu wyzwań technicznych, w kilku badaniach zbadano, jak ośrodkowy układ nerwowy (OUN) pozostaje zaangażowany w objawy związane z chorobą koronawirusową 2019 (COVID-19). W kilku badaniach wykryto nawet SARS-CoV-2 w tkankach mózgu i szeroko rozpowszechnione sygnały aktywacji immunologicznej w mózgu. Doprowadziło to naukowców do przekonania, że białka pochodzące z wirusa krążyły w krwiobiegu i promowały odpowiedź zapalną. Jednak wysoce immunogenne białko SARS-CoV-2 S, stosowane również w szczepionkach COVID-19, pojawiło się jako idealny kandydat do zbadania efektów zależnych i niezależnych od COVID-19 w ludzkim mózgu. W obecnym badaniu naukowcy wykorzystali optyczną technologię oczyszczania tkanek, aby zidentyfikować wszystkie cele tkankowe, które gromadziły białko S1 SARS-CoV-2 u myszy i zbadali dystrybucję S1 w próbkach pośmiertnych od pacjentów COVID-19. Dodatkowo zespół ocenił, czy samo S1 indukowało patologie mózgu przy braku innych białek wirusowych. (Należy pamiętać, że białko S1 z mutacją N501Y zakaża myszy typu dzikiego (WT) poprzez wiązanie się z mysim enzymem konwertującym angiotensynę 2 (ACE2)). Dla eksperymentów zwierzęcych, oni użyli dwumiesięcznych dzikich myszy C57Bl6/J mixed-sex trzymanych na 12/12 godzin światła i ciemnych cykli z losowym dostępem do jedzenia i wody. Uzyskali białka S1 z mutacją N501Y i oznakowali je barwnikiem fluorescencyjnym Alexa Fluor 647. Następnie mikroiniekcje spike S1 (N501Y) wykonywali bezpośrednio dożylnie do szpiku czaszki badanych zwierząt w znieczuleniu ogólnym przy użyciu strzykawki o pojemności 1 mL z igłą 28-gauge. Po trzech dniach podawania zastrzyków dożylnych, zespół pobrał tkanki czaszki, opon mózgowych i mózgu każdego zwierzęcia do analizy proteomicznej i zmapował rozmieszczenie fluorescencyjnie znakowanego kolca S1. Następnie pobrano tkankę kory mózgowej myszy w dniach i 28 dniach, aby ocenić śmierć komórek i uszkodzenia neuronów. Badacze przeprowadzili również opartą na spektrometrii mas (MS) bezetykietową analizę proteomiki ilościowej dopasowanych do regionu mózgu tkanek ludzkich pochodzących od pacjentów niebędących nosicielami COVID-19 (kontrole). Pomogło im to wykryć, czy białko S było trwale obecne w czaszkach pacjentów, którzy zmarli z przyczyn niezwiązanych z COVID w ciągu pierwszych dwóch lat pandemii. Ponadto zespół scharakteryzował ekspresję białek w zakażonych SARS-CoV-2 tkankach czaszki pochodzących z pośmiertnych próbek ludzkich za pomocą proteomiki opartej na MS. Protokół optycznego oczyszczania SHANEL pomógł im przeanalizować profil histopatologiczny próbek ludzkiej czaszki z oponą twardą. Badacze zaobserwowali znaczne nagromadzenie białka SARS-CoV-2 S w niszach szpiku czaszki, oponach mózgowych, SMC i miąższu mózgu zarówno w próbkach pochodzących od myszy, jak i od ludzi. U zdrowych myszy, bezpośrednie mikroiniekcje S do nisz szpiku czaszki wywołały zmiany proteomu mózgu i śmierć komórek miąższowych. Wykazano również immunogenność SARS-CoV-2 S przy braku innych składników wirusowych. Potrzebne są jednak dodatkowe dane, aby wykazać aktywną replikację SARS-CoV-2 w tych tkankach. Niemniej jednak obserwowane nagromadzenie SARS-CoV-2 i jego glikoproteiny S na obrzeżach OUN w próbkach czaszki niektórych osób sugerowało prawdopodobny mechanizm neurologicznych skutków zakażenia SARS-CoV-2. Występowało to nawet u osób, które wyzdrowiały z choroby, ale zmarły później z przyczyn niezwiązanych z SARS-CoV-19. Analiza proteomiczna kory mózgowej ośmiu pacjentów COVID-19 i 11 osób z grupy kontrolnej pomogła badaczom zidentyfikować 7 138 białek, których analiza wzbogacenia zestawu genów (GSEA) skorelowała te dysregulowane białka z procesami biologicznymi modulowanymi w odpowiedzi na zakażenie SARS-CoV-2. Ponadto, dane proteomiczne wykazały zaburzenia w kaskadach dopełniacza i krzepnięcia krwi, szlakach związanych z neutrofilami, w tym tworzenie pułapek zewnątrzkomórkowych (NETs), oraz wzrost stężenia białek prozapalnych, takich jak interferon alfa/beta (IFN-α/β). GSEA ujawniła zróżnicowaną ekspresję 76 białek, przy czym wzrost i spadek ekspresji dotyczył odpowiednio 49 i 27 białek. Badacze stwierdzili wzrost ekspresji domeny piryny i domeny rekrutacyjnej kaspaz (PYCARD) oraz domeny NOD-like receptor family CARD domain containing 3 (NLRC3), które są zaangażowane w składanie inflammasomów. Zidentyfikowali między innymi szlak BST2 (Bone Marrow Stromal Cell Antigen 2), który ograniczał wirusy przed infekowaniem pobliskich komórek. Ponadto w tkankach mózgu przypadków COVID-19 znaleźli aktywowane komórki mieloidalne o powiększonej morfologii ciała komórkowego. Badania wykryły SARS-CoV-2 S w komórkach odpornościowych pacjentów ponad 12 miesięcy po zakażeniu oraz w ich osoczu do roku po wyzdrowieniu. Rzeczywiście, wdziera się on do mózgu z krążenia mózgowego i utrzymuje się w organizmie człowieka. Jednak tylko kilka badań wykazało związek między patologiami związanymi z mózgiem widocznymi w ciężkim COVID-19 a proteomem mózgu gospodarza. Badania donoszą jednak, że S wyzwala ekspresję cytokin zapalnych i chemokin w makrofagach i komórkach nabłonka płuc, upośledzając w ten sposób funkcje śródbłonka. W tym badaniu, aktywował również odpowiedź immunologiczną w osi SMB, potencjalnie poprzez rekrutację i więcej neutrofili. Choć badacze nie potrafili odróżnić bezpośredniego wpływu S od ogólnoustrojowego działania COVID-19. Działał on jako bodziec zapalny, który prowadził do rozwoju odpowiedzi immunologicznej w mózgu i zwiększał ekspresję białek prozapalnych, np. kalprotektyny i białka pro-platelet basic (PPBP), białka związanego z zakrzepami. W oponach mózgowych ten stan zapalny prowadził do upregulacji białek degranulacji neutrofilów, np. PDGFA-associated protein 1 (PDAP1), które mogą być związane z wyższym poziomem NETs w osi SMB i inwazją neutrofilów do opon mózgowych. NETs wyzwalały również uszkodzenia tkanek, w tym uszkodzenia śródbłonka, zmieniając w ten sposób procesy krzepnięcia i racjonalizując, dlaczego u niektórych pacjentów COVID-19 rozwijają się mini-zawałki w miąższu mózgu. W rzeczywistości, w mózgu białka zaangażowane w szlaki neurodegeneracji były wysoce dysregulowane.

Przerywany post vs. restrykcja kalorii: która dieta bardziej zmniejsza ryzyko cukrzycy typu 2?

W najnowszym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature Medicine naukowcy przeprowadzili trójramienne, otwarte, randomizowane badanie kontrolowane (RCT) w okresie od 26 września 2018 r. do 30 listopada 2021 r. wśród osób dorosłych o podwyższonym ryzyku rozwoju cukrzycy typu 2 (T2D). Badanie obejmowało sześciomiesięczną interwencję dietetyczną dwóch schematów żywieniowych, wczesnego jedzenia ograniczonego czasowo (iTRE) i ograniczenia kalorii (CR), a następnie roczną obserwację. Ponieważ badacze przewidywali, że utrata masy ciała w grupach iTRE i CR będzie porównywalna, włączyli do badania również grupę standardowej opieki, aby zapewnić, że przynajmniej część masy ciała zostanie utracona. Pomogło im to również w ilościowym określeniu równoległej zmiany w dwóch aktywnych grupach badawczych, tj. w grupach iTRE i CR. Badania naukowe dobrze określiły rolę interwencji dietetycznych z umiarkowaną CR jako ustalonej strategii utraty masy ciała i zarządzania T2D. Jednak korzyści zdrowotne związane z czasem spożywania posiłków i przedłużonym lub przerywanym postem (IF) są nadal przedmiotem badań. Niemniej jednak, szybki przegląd metaanaliz wykazał, że IF, post rozłożony na dni jedzenia ad libitum, może być świetną alternatywą CR dla utraty masy ciała i wyników zdrowotnych. Teorie wskazują również, że IF może lepiej stymulować zmiany w szlakach sygnałowych składników odżywczych, metabolizmie lipidów i wrażliwości na insulinę. Jednak tylko dwa badania kliniczne udokumentowały większą poprawę dzięki IF w porównaniu do CR. Badania oceniające glikemię poposiłkową po spożyciu mieszanych posiłków są lepszymi wskaźnikami ryzyka T2D niż badania oceniające na czczo. Ponadto, oceny te mają większe znaczenie fizjologiczne niż doustne testy tolerancji glukozy. Ogólnie rzecz biorąc, brakuje wysokiej jakości dowodów na to, że IF jest skuteczniejsza w poprawie tolerancji glukozy niż CR. Ponadto w badaniach nie porównano jeszcze ani nie przetestowano wpływu IF i CR na β-heksozaminidazę, izozym, który degraduje glikozaminoglikany, oligosacharydy itp. W kilku badaniach wykazano zwiększoną aktywność β-heksozaminidazy u pacjentów z cukrzycą, chorobami wątroby, a ostatnio także z chorobą Alzheimera (AD). W obecnym badaniu badacze rekrutowali uczestników w wieku od 35 do 75 lat, którzy uzyskali wynik ≥12 punktów w australijskim narzędziu oceny ryzyka T2D (AUSDRISK) i losowo przydzielili ich do grup iTRE, CR lub opieki standardowej w stosunku 2:2:1. Osoby te wykazywały nie więcej niż 5% wahania masy ciała sześć miesięcy przed rozpoczęciem badania. Nie spożywały również żadnych leków wpływających na metabolizm glukozy lub kontrolę masy ciała oraz nie chorowały na cukrzycę. Po randomizacji zespół poprosił członków grup iTRE, CR i opieki standardowej o spożycie przepisanego im menu. Na przykład, pozwolono grupie iTRE na spożycie 30% ich podstawowego zapotrzebowania na kalorie w dni postu, a następnie 20-godzinny post w dowolne trzy dni każdego tygodnia. Podobnie, grupa CR przestrzegała schematu żywieniowego, który zmniejszał 30% ich dziennego zapotrzebowania na kalorie. Grupa ta stosowała rotacyjny plan menu na kolację i przekąski, ale nie przestrzegała określonego czasu posiłków. Grupy iTRE i CR otrzymały tylko jedną poradę dietetyczną podczas sześciu miesięcy interwencji dietetycznej, podczas gdy grupa standardowej opieki nie przestrzegała planów posiłków i nie otrzymała żadnej porady. Zespół poprosił wszystkie grupy badawcze o uczęszczanie na wizyty kliniczne co 15 dni w ciągu pierwszych sześciu miesięcy i raz w miesiącu podczas rocznej obserwacji. Przez cały czas trwania badania uczestnicy utrzymywali swoją zwykłą aktywność fizyczną. Po sześciu miesiącach badacze zmodyfikowali plany posiłków iTRE i ograniczyli dni iTRE do jednego lub dwóch razy w tygodniu. Podobnie, grupa CR otrzymała nowe cele, które zwiększyły spożycie kalorii o 10% do 15%. Jako główny wynik, w tym RCT zbadano różnice w testach tolerancji glukozy po posiłku mieszanym w grupach iTRE i CR po sześciu miesiącach. Jako wyniki drugorzędne porównano grupy iTRE vs. CR vs. grupy standardowej opieki w zakresie zmian masy ciała, składu ciała, markerów glikemii na czczo i poposiłkowej oraz zdrowia układu sercowo-naczyniowego i wątroby. Wreszcie, badacze zbadali łączny efekt iTRE i CR vs. standardowa opieka w doprowadzeniu do przedłużonego zmniejszenia pola powierzchni pod krzywą (AUC) insuliny. W obecnym RCT wykazano, że iTRE znacznie przewyższa CR w poprawie poposiłkowej tolerancji glukozy u dorosłych z podwyższonym ryzykiem rozwoju T2D. W 6. miesiącu grupa iTRE miała znacznie lepszą tolerancję glukozy niż grupa CR niezależnie od utraty masy ciała, z wartościami równymi -10,10 vs. -3,57 mg dl-1 min-1, 95% przedział ufności; jednak różnice te zniknęły w 18. miesiącu. Podobnie jak w tym dużym badaniu, w trzech innych badaniach pilotażowych porównano wpływ IF vs CR na te same parametry. Uderzające jest to, że wykazały one, iż IF znacząco zmniejszyła poposiłkowe triglicerydy, ale nie poposiłkową glukozę lub insulinę u osób otyłych lub nieotyłych po dwóch do ośmiu tygodni. Rzeczywiście, poprawa tolerancji glukozy może wystąpić na wiele sposobów, w tym wrażliwość na insulinę/sekrecję i wolniejsze opróżnianie żołądka, aby wymienić tylko kilka. W tym badaniu autorzy zauważyli bardzo zmniejszone pole powierzchni pod krzywą (AUC) insuliny po posiłku, co prawdopodobnie wskazuje na poprawę wrażliwości na insulinę. Ponadto zaobserwowali większe zmniejszenie stężenia nieestryfikowanych kwasów tłuszczowych (NEFA) na czczo za pomocą iTRE, co sugeruje poprawę wrażliwości tkanki tłuszczowej na insulinę. Te kwasy tłuszczowe są silnie związane ze zwiększonym ryzykiem chorób sercowo-naczyniowych. Zastosowanie iTRE vs CR spowodowało również korzystne zmiany w profilu lipidowym. Parametr ten prawdopodobnie zmniejszył również ektopowy wychwyt lipidów i obwodowy wychwyt glukozy. Obliczenia wskaźnika insulinogennego nie wykazały natomiast różnic w wydzielaniu insuliny. Choć nie zostało to w pełni ocenione, opróżnianie żołądka mogło częściowo poprawić tolerancję glukozy po wczesnym TRE po tygodniu. Interwencja dietetyczna wywołała większą poprawę tolerancji glukozy, ale tylko nieznacznie przesunęła poziom HbA1c u osób bez T2D. Zarówno glukoza poposiłkowa, jak i na czczo wpływają na HbA1c; jednak ta pierwsza najsilniej przewiduje poziom HbA1c u osób zdrowych. Co ciekawe, interwencje dietetyczne, które poprawiały kontrolę glikemii, zmniejszały również aktywność β-heksozaminidazy, choć jej znaczenie kliniczne jest niejasne. Być może reprezentuje to fakt, że iTRE przywróciła metabolizm lipidów i zdrowie wątroby w większym stopniu niż CR. Wszystkie zgłoszone zdarzenia niepożądane były przemijające i zazwyczaj łagodne. Na przykład, zmęczenie było większe w grupie iTRE w porównaniu z CR i standardową opieką, podczas gdy zaparcia i ból głowy były większe w grupach iTRE i CR, ale nie w grupie standardowej opieki. Wreszcie, analiza post hoc wykazała, że zmiana planu żywieniowego w kohorcie iTRE w porównaniu z brakiem zmiany nie wpłynęła znacząco na wyniki zdrowotne.