Tra i pazienti ricoverati in ospedale con COVID-19 non è poi così raro rilevare un danno cardiaco. Per questo molti sforzi sono stati indirizzati a cercare di identificare i meccanismi con cui il virus possa colpire il muscolo cardiaco.
Una recente ricerca, presentata nel corso del congresso dell’American Heart Association, tenutosi a Chicago lo scorso mese di luglio, ha scoperto che la proteina spike del virus della sindrome respiratoria acuta grave coronavirus 2 (SARS-CoV-2) può portare a lesioni del muscolo cardiaco attraverso l’attivazione di processi infiammatori.
L’infezione da COVID-19 può indurre lesioni cardiache
La proteina spike si trova sulla superficie di SARS-CoV-2, il virus che causa il COVID-19. Le proteine spike si legano ai recettori noti come enzima di conversione dell’angiotensina 2 (ACE2) sulle cellule bersaglio. La proteina spike facilita l’ingresso del virus nelle cellule sane, compiendo il primo passo verso l’infezione. Oltre a infettare i polmoni, il virus può diffondersi anche ad altri organi causando infezioni gravi.
“È già noto dal lato clinico che l’infezione da COVID-19 può indurre lesioni cardiache, tuttavia, ciò che non sappiamo sono i dettagli meccanicistici di come ciò avvenga. Quello che sospettiamo è che la proteina spike abbia ruoli patologici sconosciuti”, ha affermato Zhiqiang Lin, autore principale dello studio e assistente professore presso il Masonic Medical Research Institute di Utica, New York. “I nostri dati mostrano che la proteina spike di SARS-CoV-2 provoca danni al muscolo cardiaco. Ecco perché è importante vaccinarsi e prevenire questa malattia”.
“L’immunità naturale dell’ospite è la prima linea di difesa contro l’invasione di agenti patogeni e le cellule del muscolo cardiaco hanno il loro meccanismo immunitario naturale. L’attivazione della risposta immunitaria dell’organismo è essenziale per combattere l’infezione da virus. Tuttavia, ciò può anche compromettere la funzione delle cellule del muscolo cardiaco e persino portare alla morte cellulare e all’insufficienza cardiaca”, ha affermato Lin.
La proteina spike SARS-CoV-2 ha attivato la risposta immunitaria
I ricercatori hanno valutato se la proteina spike SARS-CoV-2 era in grado di attivare la risposta immunitaria naturale nelle cellule del muscolo cardiaco. HCoV-NL63 è un coronavirus che infetta il sistema respiratorio senza causare danni cardiaci, sebbene anche la sua proteina spike utilizzi il recettore ACE2 per mediare l’ingresso del virus. Hanno studiato la potenziale capacità di causare malattie cardiache sia della proteina spike SARS-CoV-2 che della proteina spike NL63. I loro risultati hanno mostrato che la proteina spike SARS-CoV-2 ha attivato la risposta immunitaria naturale nelle cellule del muscolo cardiaco e ha danneggiato il cuore, ma non la proteina spike di NL63.
“Il fatto che la proteina spike SARS-CoV-2 attivi la risposta immunitaria naturale può spiegare l’elevata virulenza rispetto agli altri coronavirus”, ha affermato Lin. “La segnalazione TLR4 è la via principale che attiva la risposta immunitaria naturale del corpo e la proteina della punta SARS-CoV-2 attiva TLR4, cosa che non fa la proteina spike dell’influenza”.
TLR4 è un recettore transmembrana che una volta attivato porta alla produzione di citochine infiammatorie e quindi all’attivazione del sistema immunitario.
Per studiare l’impatto della proteina spike SARS-CoV-2 sul cuore, i ricercatori hanno clonato la proteina spike SARS-CoV-2 e la proteina spike NL63 nel vettore virale AAV9. Il vettore virale AAV9 è stato somministrato a topi di laboratorio per attivare la proteina spike nelle cellule del muscolo cardiaco.
La proteina spike di SARS-CoV-2 è tossica per le cellule del muscolo cardiaco
I ricercatori hanno scoperto che la proteina spike SARS-CoV-2 e non la proteina spike NL63, avevano causato una disfunzione cardiaca, un rimodellamento ipertrofico e un’infiammazione cardiaca.
Nei test di laboratorio su cellule cardiache coltivate in piatti, i ricercatori hanno anche osservato che la proteina spike SARS-CoV-2 rendeva le cellule muscolari cardiache molto più grandi rispetto alle cellule senza nessuna delle due proteine spike. “Abbiamo trovato prove dirette che la proteina spike di SARS-CoV-2 è tossica per le cellule del muscolo cardiaco”, ha detto Lin.
Durante questo studio, i ricercatori hanno anche esaminato una biopsia cardiaca da un paziente deceduto con infiammazione dovuta a COVID-19. Hanno rilevato la proteina spike SARS-CoV-2 e la proteina TLR4 sia nelle cellule del muscolo cardiaco che in altri tipi di cellule. Al contrario, queste due proteine erano assenti in una biopsia di un cuore umano sano. “Ciò significa che una volta che il cuore è stato infettato da SARS-CoV-2, attiverà la segnalazione TLR4”, ha detto Lin. “Oltre a danneggiare direttamente le cellule del muscolo cardiaco, la stessa proteina spike è molto infiammatoria e può causare un’infiammazione sistemica che indirettamente causa problemi cardiaci”.
ACE2: un recettore per infettare le cellule
ACE2 è un importante enzima che controlla la pressione sanguigna. L’infezione da SARS-CoV-2 può compromettere la funzione ACE2, che a sua volta porta ad un aumento della pressione sanguigna e, quindi, danneggia il cuore. SARS-CoV-2 può anche danneggiare il cuore attraverso altri percorsi sconosciuti.
“Il nostro studio fornisce due prove che la proteina spike SARS-CoV-2 non ha bisogno di ACE2 per ferire il cuore. In primo luogo, abbiamo scoperto che la proteina spike SARS-CoV-2 ha danneggiato il cuore dei topi di laboratorio. Diversamente da ACE2 negli esseri umani, ACE2 nei topi non interagisce con la proteina spike SARS-CoV-2, pertanto, la proteina spike SARS-CoV-2 non ha danneggiato il cuore interrompendo direttamente la funzione ACE2. In secondo luogo, sebbene entrambi i coronavirus SARS-CoV-2 e NL63 utilizzino ACE2 come recettore per infettare le cellule, solo la proteina spike SARS-CoV-2 ha interagito con TLR4 e ha indotto un’infiammazione nelle cellule del muscolo cardiaco. Pertanto, il nostro studio presenta un nuovo ruolo patologico indipendente da ACE2 della proteina spike SARS-CoV-2 “, ha affermato Lin.
Questa ricerca compie il primo passo nel determinare se la proteina della punta SARS-CoV-2 colpisce il cuore. I ricercatori ora progettano di studiare come questa proteina causi l’infiammazione nel cuore. Esistono due possibili meccanismi: il primo è che la proteina spike sia espressa nelle cellule del muscolo cardiaco infettate dal virus e quindi attivi direttamente l’infiammazione. Il secondo è che la proteina spike del virus venga rilasciata nel flusso sanguigno e le proteine spike circolanti danneggino il cuore.
