В недавнем исследовании, опубликованном на сервере препринтов bioRxiv *, группа исследователей продемонстрировала, что повреждение яичек у людей не связано с прямым заражением коронавирусом тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2), а, скорее, является косвенным эффектом воздействие системного воспаления или антигенов SARS-CoV-2 .

Фон

SARS-CoV-2 заражает восприимчивые клетки человека, связываясь с рецепторами ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2), что может прогрессировать до тяжелой формы коронавирусной болезни 2019 (COVID-19). Помимо острого повреждения легких, другими признаками тяжелого COVID-19 являются полиорганное поражение, сердечные осложнения и почечная недостаточность.

Эпидемиологические исследования показывают, что у мужчин соотношение случаев заболевания и летальных исходов выше, чем у женщин, а у некоторых также наблюдается связанное с COVID-19 воспаление яичка, связанное с болью и дискомфортом, называемое легким орхитом. Кроме того, патологоанатомические исследования также выявили признаки тяжелой патологии яичек. В целом, способность SARS-CoV-2 получить доступ к яичкам может быть редким событием, но повреждение яичек является одним из осложнений COVID-19.

Большое количество рецепторов ACE2 в резидентных клетках яичек может быть причиной повреждения яичек во время инфекции SARS-CoV-2. В яичках ACE2 регулирует выработку тестостерона и объем интерстициальной жидкости посредством модулирования превращения ангиотензина 2 в ангиотензин 1. Другими причинами повреждения яичка могут быть прямая вирусная инфекция резидентных клеток или воздействие медиаторов системной воспалительной инфекции (например, цитокиновый шторм ) или вируса . антигены. Однако механизмы, управляющие повреждением яичек, одним из признаков тяжелого течения COVID-19, до конца не изучены.

Более того, отсутствуют данные, подтверждающие наблюдаемую репликацию и патогенез SARS-CoV-2 во внелегочных органах.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи использовали различные модели клеток яичек человека, в том числе первичные клетки Сертоли человека (SC), клетки Лейдига (LC), смешанные двумерные (2D) культуры клеток семенных канальцев (STC) и трехмерные ( 3D) тестикулярные органоиды человека (HTO) для изучения динамики инфекции SARS-CoV-2 в яичках. Кроме того, они подтвердили влияние инфекции SARS-CoV-2 на повреждение яичек с использованием мышей K18-hACE2.

Solgar, пиколинат цинка, 100 таблеток

Во-первых, команда заразила хорошо дифференцированные 2D-культуры эпителиальных клеток дыхательных путей человека (HAE), выращенных на вставках Transwell, при множественности заражения (MOI), равной единице, и измерила инфекционные вирионы на апикальной и базальной сторонах вставок.

Команда подвергла STC воздействию УФ-инактивированного супернатанта из плазмы HAE и COVID-19, чтобы определить цитопатические эффекты (CPE) медиаторов воспаления, полученных из инфекции SARS-CoV-2, на тестикулярные клетки.

Команда измерила уровни информационной рибонуклеиновой кислоты (мРНК) критических цитокинов, связанных с COVID-19, в SC, LC и HTO через 48 часов после заражения (hpi). Продукция ключевых цитокинов в супернатанте НАО была дополнительно подтверждена и сравнена с плазмой пациентов с COVID-19 во время острой фазы инфекции, то есть через четыре-шесть дней после появления симптомов, с помощью твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА). Они также провели анализ терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазы dUTP по мечению концов (TUNEL) на STC, подвергшихся воздействию как УФ-инактивированного супернатанта HAE, так и плазмы COVID-19 в течение 24 часов. Наконец, они провели гистопатологическую оценку срезов яичек, окрашенных периодической кислотой-Шиффом (PAS).

Результаты исследования

Исследователи обнаружили РНК SARS-CoV-2 в диапазоне от log 2 до 3 копий генома во всех клеточных моделях, но количество копий вируса не увеличилось между 24 и 96 HPI. Инфицирование SARS-CoV-2 SC и LC при более высоком MOI 10 также не вызывало высвобождения вирионов SARS-CoV-2 в супернатанте HAE в течение 96 часов. Аналогичным образом, иммунофлуоресцентный анализ не смог обнаружить шиповидный белок SARS-CoV-2 (S) в инфицированных SC и LC.

В целом, SARS-CoV-2 не смог установить продуктивную инфекцию в этих первичных клеточных культурах любого типа клеток яичка. Однако пиковые титры SARS-CoV-2 при четырех днях на дюйм коррелировали с индукцией ключевых генов воспалительных цитокинов, таких как интерлейкин 6 (IL6) и фактор некроза опухоли-альфа (TNFα), и антивирусных генов, включая интерферон-индуцированный белок с тетратрикопептидным повтором один (IFIT1). ). Все эти результаты подтвердили, что SARS-CoV-2 не вызывал продуктивной инфекции в резидентных клетках яичек человека. Воздействие на клетки яичка воспалительной среды из клеток НАО, инфицированных SARS-CoV-2, приводило к апоптотической гибели недифференцированных сперматогоний. Воздействие белка оболочки (E) SARS-CoV-2, но не белка S1 и нуклеокапсида (N), вызывало провоспалительную реакцию, связанную с цитотоксическими эффектами тяжелого COVID-19.

CPE, вызванные инфекцией SARS-CoV-2, также нарушили целостность воздушно-жидкостного барьера. Соответственно, показания трансэпителиального электрического сопротивления (TEER) снижались при трех днях на дюйм со значительно более низкими значениями при пяти и шести днях на дюйм. Несмотря на отсутствие активной репликации, инфекция SARS-CoV-2 приводила к интерстициальным и тубулярным аномалиям в семенниках мышей hACE2, как и у людей. Точно так же супернатант от НАО, инфицированного SARS-CoV-2, имитировал профиль некоторых цитокинов, наблюдаемый у пациентов с COVID-19, и может помочь оценить косвенное влияние инфекции на 2D- и 3D-моделях яичек человека.

Выводы

Посмертные исследования охарактеризовали травмы яичек у людей для выявления их маркеров. В текущем исследовании были получены доказательства связи этих маркеров повреждения с инфекцией SARS-CoV-2, и было показано, что повреждение яичек вызвано системным воспалением, вызванным инфекцией SARS-CoV-2.

Необходимо длительное наблюдение за маркерами мужского репродуктивного здоровья, такими как уровень тестостерона, у пациентов мужского пола, перенесших COVID-19 от средней до тяжелой степени. Исследования также должны оценивать специфические пути, связанные с патологическими событиями после повреждения яичка, поскольку цитокиновый шторм и воздействие вирусного антигена вызывают апоптотическую гибель зародышевых клеток, что может вызвать симптомы орхита.

*Важное замечание

bioRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не рецензируются экспертами и, следовательно, не должны рассматриваться как окончательные, направляющие клиническую практику/поведение, связанное со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.