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南卡罗来纳大学的研究团队在《Molecular Metabolism》上发表了一项新研究,揭示了新冠病毒如何通过其S蛋白(刺突蛋白)引发心肌炎的机制。这项研究表明,S蛋白能够导致线粒体代谢基因长期转录抑制,引起心脏纤维化和心肌收缩障碍。特别是对于习惯于高脂饮食的肥胖个体,“阳康”后发生心血管相关后遗症的风险更高。
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新冠病毒进入人体细胞依赖于其携带的“钥匙”——S蛋白,与人体内的“门锁”血管紧张素转换酶2(ACE2)结合实现感染。此外,S蛋白还具有其他破坏性作用,如增加肾脏细胞中血红素氧合酶-1水平、下调ACE2水平损伤内皮细胞线粒体功能等,并通过CD147受体介导信号干扰心脏周围细胞的功能。
研究进一步指出,S蛋白能够干扰人体脂肪代谢,提高细胞对脂毒性的敏感性,而脂质是新冠病毒传播、复制及运输过程中的关键因素之一。这表明,新冠感染与脂肪代谢之间存在复杂联系。
研究发现,新冠病毒对低密度脂蛋白胆固醇(LDL-c)的亲和力是高密度脂蛋白胆固醇(HDL-c)的两倍,且这种亲和力是普通VSV-G慢病毒的十倍。这意味着,在高LDL-c环境下,新冠病毒更容易侵入细胞,尤其是通过B类清道夫受体1(SR-B1)的作用。因此,“坏胆固醇”LDL-c能帮助新冠病毒更有效地侵入细胞。
实验显示,在高脂饮食条件下,小鼠心脏、脂肪和肾脏中的SR-B1蛋白质水平显著升高,使得新冠病毒更容易侵入这些组织。有趣的是,正常饮食的小鼠能在24小时内清除心脏中的病毒,而高脂饮食的小鼠则无法快速清除病毒,导致病毒在心脏和其他组织中持续存在。
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研究最终确认,新冠病毒诱导肥胖小鼠的心脏转录组发生了长期变化,影响了线粒体代谢基因表达,导致心脏纤维化和心肌收缩力下降。具体表现为,6周后高脂饮食组的心肌组织纤维化比例达到约20%,而心脏射血分数和左心室缩短分数在24周后显著降低。
综上所述,该研究不仅揭示了新冠病毒S蛋白如何通过调节线粒体代谢基因造成心脏损害,还强调了高脂饮食和肥胖在这一过程中扮演的重要角色,提示我们改善生活方式可能有助于减轻新冠带来的长期健康风险。
参考
Cao, Xiaoling, et al. "The SARS-CoV-2 spike protein induces long-term transcriptional perturbations of mitochondrial metabolic genes, causes cardiac fibrosis, and reduces myocardial contractile in obese mice." Molecular Metabolism74 (2023): 101756.