Superpočítač analyzoval koronavírus a výsledkom je potenciálne revolučná nová teória
Autor: Adrian Cochino, štvrtok 3. septembra 2020, 15:49 hod. Posledná aktualizácia vo štvrtok, 3. septembra 2020, 16:43
Tím vedcov použil analýzu superpočítača Summit v Národnom laboratóriu Oak Ridge v Tennessee na vypracovanie novej hypotézy o tom, ako koronavírus narúša organizmus a dokonca spôsobuje smrť infikovaných pacientov. Na základe tohto výskumu odborníci tiež navrhli potenciálne nové liečby pre COVID, liečby, ktoré sa už používajú v iných podmienkach, uvádza článok publikovaný platformou Medium.com.
Začiatkom tohto leta superpočítač Summit v Národnom laboratóriu Oak Ridge v Tennessee analyzoval 40 000 génov zo 17 000 genetických vzoriek v snahe lepšie pochopiť, ako funguje koronavírus.
Summit je druhým najrýchlejším počítačom na svete, ale aj napriek tomu analyzovanie 2,5 milióna genetických kombinácií trvalo viac ako týždeň.
Keď vedci videli výsledky, dostali chvíľu odhalenia. „Evrika moment“, slovami Dr. Daniela Jacobsona, vedúceho výskumného projektu.
Počítač prakticky odhalil novú teóriu o tom, ako COVID-19 ovplyvňuje telo, teóriu, ktorú vedci nazvali „Bradykinínová hypotéza“. Hypotéza poskytuje model, ktorý vysvetľuje mnoho aspektov choroby vrátane niektorých bizarnejších príznakov. Navrhuje tiež najmenej desať potenciálnych liečebných postupov, z ktorých mnohé už boli americkými lekárskymi orgánmi schválené pre iné ochorenia.
Výsledky boli zverejnené v júli v časopise eLife.
Ako zlodej, ktorý vstúpi do domu a potom otvorí všetky dvere
Podľa výskumov sa infekcia generovaná novým koronavírusom dostáva do tela cez receptory ECA-2 (enzým konvertujúci angiotenzín) v nose. Vírus sa potom dostane do zvyšku tela, do buniek z iných orgánov, ktoré majú receptory ECA-2 - črevá, obličky a srdce.
To vysvetľuje, okrem iného, niektoré srdcové alebo gastrointestinálne príznaky COVID-19.
Akonáhle sa vírus v tele usadí, už neinfikuje iba bunky, ktoré majú vysoké hladiny receptorov ECA-2.
Namiesto toho preberá kontrolu a reguluje hladinu týchto receptorov v orgánoch, kde sú prítomné na nízkej alebo strednej úrovni, napríklad napríklad v pľúcach.
Metaforicky povedané, berie na vedomie článok na portáli Medium.com, COVID-19 sa správa ako zlodej, ktorý do domu vchádza cez otvorené okno na druhom poschodí. Vírus sa vo vnútri neuspokojuje s tým, že by mu mohol niečo ukradnúť, ale otvorí všetky dvere a okná, aby mohli vstúpiť jeho spolupáchatelia a zefektívniť tak lúpež.
Čo je to bradykinínová búrka
Vedci si všimli niečo iné. Systém tela renín-angiotenzín (SRA) riadi mnoho aspektov obehového systému, vrátane bradykinínu, chemickej látky, ktorá pomáha regulovať krvný tlak.
Podľa analýzy, keď vírus zmení ARS, robí regulačné mechanizmy bradykinínu nebezpečným.
Vírus konkrétne vyvoláva takzvanú „bradykinínovú búrku“ - zvýšenie hladiny tejto chemickej látky v tele. Podľa hypotézy vyvinutej na základe údajov superpočítača je táto búrka nakoniec zodpovedná za mnoho smrteľných účinkov COVID-19.
Tím Daniela Jacobsona vo výsledkoch výskumu uviedol, že „patológia COVID-19 je pravdepodobnejšie výsledkom bradykinínovej búrky ako cytokínovej búrky“, ktorá bola predtým identifikovaná v tele pacientov s COVID.
„Ale tieto dva sú navzájom prepojené,“ tvrdí analýza.
Účinky bradykinínovej búrky
Keď sa v tele zvýšia hladiny bradykinínu, látka spôsobí zvýšenie vaskulárnej permeability. Inými slovami, krvné cievy začnú unikať.
Toto zistenie potvrdzuje nedávne klinické údaje, ktoré považujú Covid-19 skôr za vaskulárne ochorenie ako za respiračné, hoci vírus má veľmi silný vplyv na pľúca.
Keď krvné cievy začnú unikať v dôsledku bradykinínovej búrky, vedci tvrdia, že pľúca sa môžu naplniť tekutinou.
Imunitné bunky tiež unikajú do pľúc a spôsobujú zápal.
COVID-19 má ešte jeden trik. Iným spôsobom vírus zvyšuje produkciu kyseliny hyalurónovej v pľúcach.
Kyselina hyalurónová sa často používa v mydlách alebo krémoch pre svoju schopnosť absorbovať množstvo tekutiny 1 000-krát väčšie ako je jej hmotnosť.
V kombinácii s unikajúcimi tekutinami sú výsledky katastrofálne: vytvára hydrogél, ktorý pacientom jednoducho plní pľúca. Podľa slov doktora Jacobsona „je to ako dýchať cez želé“.
To môže vysvetliť, prečo sa na základe skúseností s inými koronavírusmi ukázalo, že ventilátory sú pri liečbe prípadov COVID menej účinné, ako lekári očakávali.
Dostane sa do bodu, keď už nezáleží na tom, koľko kyslíka prečerpáte, už to nemá význam, pretože pľúcne alveoly sú týmto hydrogélom naplnené.
Dr. Daniel Jacobson, vedúci výskumného projektu:
„Pľúca teraz vyzerajú ako balón s vodou,“ hovorí. Pacienti sa môžu udusiť, aj keď dostanú mechanickú dýchaciu pomoc.
Ako vysvetliť príznaky COVIDU
Hypotéza bradykinínu tiež vysvetľuje účinky COVID-19 na srdce. Každý piaty hospitalizovaný pacient s infekciou má účinky na srdce, aj keď predtým nemal problémy so srdcom.
Niektoré z týchto účinkov sú spôsobené skutočnosťou, že vírus priamo infikuje srdce cez receptory ECA2.
Ale je to tiež renín-angiotenzínový systém, ktorý riadi aspekty srdcových kontrakcií a krvného tlaku, ale ktorý je teraz deregulovaný koronavírusom. Podľa výskumníkov konkrétne mohla bradykinínová búrka spôsobiť arytmiu a nízky krvný tlak.
Zdá sa, že bradykinínová hypotéza vysvetľuje aj neurologické účinky, najprekvapujúcejšie aspekty choroby. Tieto príznaky (ktoré zahŕňajú závraty, záchvaty, delírium a mozgovú príhodu) sa vyskytujú u polovice pacientov hospitalizovaných s COVID-19.
Podľa Jacobsonovho tímu sa pomocou MRI vyšetrení vo Francúzsku zistilo, že u mnohých pacientov s COVID-19 došlo k úniku krvných ciev v mozgu.
Bradykinín, najmä vo vysokých dávkach, môže viesť k otvoreniu hematoencefalickej bariéry.
Normálne funguje ako filter medzi krvným systémom a centrálnym nervovým systémom. Umožňuje prístup k výživným látkam, ktoré mozog potrebuje na fungovanie, a to pri zachovaní toxínov a patogénov pri zachovaní bežného vnútorného prostredia mozgu.
Ak búrka bradykinínov spôsobí otvorenie tejto bariéry, potom by sa niektoré škodlivé bunky a zložky mohli dostať do mozgu a spôsobiť zápal a ďalšie stavy - mnoho neurologických príznakov, ktoré sa u pacientov s COVID objavia.
Je opodstatnené predpokladať, že mnohé z neurologických príznakov Covid-19 môžu byť spôsobené prebytkom bradykinínu. Pozorovalo sa, že bradykinín môže skutočne zvyšovať priepustnosť hematoencefalickej bariéry. Okrem toho sa podobné neurologické príznaky pozorovali aj pri iných ochoreniach, ktoré vznikli pri nadbytku bradykinínu.
Dr. Daniel Jacobson, vedúci výskumného projektu:
Vysoká hladina bradykinínu môže byť zodpovedná za ďalšie bežné príznaky choroby.
ACE inhibítory - množstvo liekov používaných na liečbu vysokého krvného tlaku - majú podobný účinok na renín-angiotenzínový systém ako COVID-19. Jacobson vo svojej analýze dokonca poznamenal, že vírus sa chová ako inhibítor ACE.
Preto má veľa pacientov s liekom COVID príznaky podobné tým, ktorí užívajú lieky na hypertenziu - suchý kašeľ a únava. ACE inhibítory môžu tiež spôsobiť zvýšenie hladín draslíka v krvi, čo je ďalší parameter pozorovaný u niektorých pacientov s COVID.
Aj keď je to iba nová teória, zdá sa, že bradykinínová hypotéza vysvetľuje ďalšie zriedkavejšie príznaky COVID-19.
Jacobsonov tím špekuluje, že úniky krvných ciev spôsobené bradykinínovou búrkou môžu byť zodpovedné za „prst COVID“, čo je stav pozorovaný u niektorých pacientov, ktorí majú opuchnuté prsty na nohách a poranené lézie.
Bradykinín môže byť tiež zodpovedný za poruchu štítnej žľazy.
Môžeme ošetrenie
Hypotéza vyvinutá na základe analýzy vykonanej superpočítačom Summit a tímom Dr. Jacobsona tiež navrhuje nové spôsoby liečby COVID.
Podľa výskumov niektoré lieky regulujú určité aspekty renín-angiotenzínového systému, ten regulovaný COVID, a sú už schválené lekárskymi orgánmi na liečbu iných stavov. Môžu sa tiež použiť na liečbu COVIDU.
Ďalším potenciálne prospešným liekom je danazol, ktorý sa používa na liečbu endometriózy, ktorého úlohou je znižovať produkciu bradykinínu.
Iné lieky môžu znižovať účinky bradykinínu.
Tím doktora Jacobsona naznačuje, že vitamín D je tiež potenciálnym liekom pre COVID. Jeho účinkom by bolo tiež zastavenie tvorby bradykinínovej búrky.
Iné lieky môžu liečiť príznaky spojené s bradykinínovou búrkou.
Napríklad účinná látka Himecromon predávaná pod rôznymi názvami po celom svete môže znížiť hladinu kyseliny hyalurónovej a zastaviť tvorbu hydrogélu v pľúcach.
Je potrebné poznamenať, že všetky tieto liečby sú zjavne špekulatívne a že predtým, ako môžu byť schválené pre široké použitie, musia byť najskôr dôsledne študované v klinických štúdiách.