Суперкомпютър е анализирал коронавируса и резултатът е потенциално революционна нова теория
От Адриан Кочино, четвъртък, 3 септември 2020 г., 15:49 Последна актуализация в четвъртък, 03 септември 2020 г., 16:43
Екип от изследователи използва анализа на суперкомпютъра на върха в Националната лаборатория Oak Ridge в Тенеси, за да разработи нова хипотеза за това как коронавирусът нарушава тялото и дори причинява смъртта на заразени пациенти. Въз основа на това изследване експертите също така предлагат потенциални нови лечения за COVID, лечения, вече използвани при други условия, отбелязва статия, публикувана от платформата Medium.com.
По-рано това лято суперкомпютърът Summit в Националната лаборатория Oak Ridge в Тенеси анализира 40 000 гена от 17 000 генетични проби в опит да разбере по-добре как работи коронавирусът.
Summit е вторият най-бърз компютър в света, но въпреки това отне повече от седмица, за да се анализират 2,5 милиона генетични комбинации.
Когато изследователите видяха резултатите, те имаха момент на откровение. „Еврика момент“, по думите на д-р Даниел Джейкъбсън, ръководител на изследователския проект.
Компютърът на практика разкри нова теория за това как COVID-19 влияе на тялото, теория, която изследователите нарекоха „хипотезата на Брадикинин“. Хипотезата предоставя модел, който обяснява много аспекти на заболяването, включително някои по-странни симптоми. Той също така предлага поне десет потенциални лечения, много от които вече са одобрени от американските медицински власти за други състояния.
Резултатите бяха публикувани през юли в списание eLife.
Като крадец, който влиза в къщата и след това отваря всички врати
Според изследванията, инфекцията, генерирана от новия коронавирус, попада в тялото чрез рецепторите ECA-2 (ангиотензин конвертиращ ензим) в носа. След това вирусът достига до останалата част на тялото, клетки от други органи, които имат ECA-2 рецептори - червата, бъбреците и сърцето.
Това обяснява, наред с други неща, някои сърдечни или стомашно-чревни симптоми на COVID-19.
След като вирусът се е установил в тялото, той вече не само заразява клетки, които имат високи нива на ECA-2 рецептори.
Вместо това той поема контрола и регулира нивото на тези рецептори в органи, където те присъстват на ниско или средно ниво, включително в белите дробове, например.
Метафорично казано, отбелязва статията на Medium.com, COVID-19 се държи като крадец, влизащ в къщата през отворения прозорец на втория етаж. Веднъж попаднал в къщата, вирусът не се задоволява да краде от нещата, а отваря всички врати и прозорци, за да могат съучастниците му да влязат, за да направят обира по-ефективен.
Какво е брадикининова буря
Изследователите са забелязали и нещо друго. Системата на ренин-ангиотензин (SRA) на организма контролира много аспекти на кръвоносната система, включително брадикинин, химикал, който помага за регулиране на кръвното налягане.
Според анализа, когато вирусът променя ARS, той прави регулаторните механизми на брадикинин опасни.
По-точно вирусът предизвиква така наречената „брадикининова буря“ - повишаване нивото на този химикал в организма. Според хипотезата, разработена въз основа на суперкомпютърни данни, тази буря в крайна сметка е отговорна за много от фаталните ефекти на COVID-19.
Екипът на Даниел Джейкъбсън пише в резултатите от изследването, че "патологията на COVID-19 е по-вероятно да бъде резултат от брадикининова буря, отколкото цитокинова буря", която преди това е била идентифицирана в тялото на пациенти с COVID.
„Но двете са взаимно свързани“, казва анализът.
Ефектите от брадикининовата буря
Тъй като нивата на брадикинин се увеличават в организма, веществото причинява повишаване на съдовата пропускливост. С други думи, кръвоносните съдове започват да изтичат.
Това откритие потвърждава скорошни клинични данни, които считат Covid-19 за съдово заболяване, а не за респираторно заболяване, въпреки че вирусът има много силно въздействие върху белите дробове.
Тъй като кръвоносните съдове започват да изтичат в резултат на брадикининовата буря, изследователите казват, че белите дробове могат да се напълнят с течност.
Имунните клетки също изтичат в белите дробове, причинявайки възпаление.
COVID-19 има още един трик. По друг начин вирусът увеличава производството на хиалуронова киселина в белите дробове.
Хиалуроновата киселина често се използва в сапуни или кремове поради способността й да абсорбира количество течност, 1000 пъти по-голямо от теглото си.
Когато се комбинират с изтичащи течности, резултатите са катастрофални: образува хидрогел, който просто изпълва белите дробове на пациентите. По думите на д-р Джейкъбсън „това е като да дишаш през желе“.
Това може да обясни защо е доказано, че вентилаторите са по-малко ефективни при лечението на случаи на COVID, отколкото лекарите са очаквали, въз основа на опита с други коронавируси.
Стига се до точка, в която колкото и кислород да изпомпвате, вече няма значение, защото алвеолите на белите дробове са пълни с този хидрогел.
Д-р Даниел Джейкъбсън, ръководител на изследователския проект:
„Белите дробове сега приличат на балон с вода“, казва той. Пациентите могат да се задушат, дори ако получават механична дихателна помощ.
Как да обясня симптомите на COVID
Хипотезата за брадикинин също обяснява ефектите на COVID-19 върху сърцето. Всеки пети хоспитализиран пациент с инфекция има сърдечни ефекти, дори и преди да не са имали сърдечни проблеми.
Някои от тези ефекти са причинени от факта, че вирусът директно заразява сърцето чрез ECA2 рецептори.
Но това е и системата ренин-ангиотензин, която контролира аспектите на сърдечните контракции и кръвното налягане, но която сега е нарушена от коронавирус. По-конкретно, според изследователите брадикининовата буря може да причини аритмия и ниско кръвно налягане.
Хипотезата за брадикинин също обяснява неврологичните ефекти, най-изненадващите аспекти на заболяването. Тези симптоми (които включват замаяност, гърчове, делириум и инсулт) са налице при половината от пациентите, хоспитализирани с COVID-19.
Според екипа на Якобсън, ЯМР сканиранията, проведени във Франция, установяват, че много пациенти с COVID-19 са имали теч на кръвоносни съдове в мозъка си.
Брадикининът, особено във високи дози, може да доведе до отваряне на кръвно-мозъчната бариера.
Обикновено той действа като филтър между кръвната система и централната нервна система. Той позволява достъп до хранителните вещества, от които мозъкът има нужда, за да функционира, като същевременно предпазва от токсини и патогени, като същевременно поддържа редовната вътрешна среда на мозъка.
Ако брадикининовата буря кара тази бариера да се отвори, тогава някои вредни клетки и компоненти могат да навлязат в мозъка, причинявайки възпаление и други състояния - много неврологични симптоми, които пациентите с COVID развиват.
Разумно е да се предположи, че много от неврологичните симптоми на Covid-19 могат да бъдат причинени от излишък на брадикинин. Забелязано е, че брадикининът наистина може да увеличи пропускливостта на кръвно-мозъчната бариера. В допълнение, подобни неврологични симптоми са наблюдавани и при други заболявания, резултат от излишък на брадикинин.
Д-р Даниел Джейкъбсън, ръководител на изследователския проект:
Високите нива на брадикинин може да са отговорни за други често срещани симптоми на заболяването.
АСЕ инхибиторите - редица лекарства, използвани за лечение на високо кръвно налягане - имат ефект върху ренин-ангиотензиновата система, подобен на този на COVID-19. Якобсън дори отбеляза в своя анализ, че вирусът се държи като АСЕ инхибитор.
Поради това много пациенти с COVID имат симптоми, подобни на тези, приемащи лекарства за хипертония - суха кашлица и умора. АСЕ инхибиторите могат също да причинят повишаване на нивата на калий в кръвта, друг параметър, наблюдаван при някои пациенти с COVID.
Въпреки че е само нова теория, хипотезата за брадикинин изглежда обяснява други по-редки симптоми на COVID-19.
Екипът на Джейкъбсън предполага, че изтичането на кръвоносни съдове, причинено от бурята с брадикинин, може да е отговорно за "COVID toe", състояние, наблюдавано при някои пациенти с подути пръсти и ранени крака.
Брадикининът може да е отговорен и за разстройство на щитовидната жлеза.
Ние възможни лечения
Хипотезата, разработена въз основа на анализа, извършен от суперкомпютъра Summit и екипа на д-р Джейкъбсън, също предлага нови лечения за COVID.
Според изследванията няколко лекарства регулират някои аспекти на ренин-ангиотензиновата система, тази, регулирана от COVID, и вече са одобрени от медицинските органи за лечение на други състояния. Те също могат да се използват за лечение на COVID.
Друго потенциално полезно лекарство е даназол, използван за лечение на ендометриоза, който има ролята да намали производството на брадикинин.
Други лекарства могат да намалят ефектите на брадикинин.
Екипът на д-р Якобсън предполага, че витамин D също е потенциално лекарство за COVID. Неговият ефект би бил също така да спре образуването на брадикининова буря.
Други лекарства могат да лекуват симптомите, свързани с брадикинин буря.
Активното вещество Химекромон, например, продавано под различни имена по целия свят, може да намали нивото на хиалуроновата киселина и да спре образуването на хидрогел в белите дробове.
Трябва да се отбележи, че всички тези лечения очевидно са спекулативни и че първо трябва да бъдат внимателно проучени в клинични изпитвания, преди да могат да бъдат одобрени за широко приложение.