Суперкомпьютер помог объяснить странные симптомы COVID-19
7 сентября 2020
Согласно новой теории, вирус захватывает организм, заставляя его открывать прежде закрытые «входные ворота», через которые инфекция поражает все жизненно важные органы.
Статья группы ученых из нескольких научных центров США во главе со специалистом по вычислительной системной биологии из Национальной лаборатории в Оук Ридж, штат Теннесси, Дэниэлом Джэйкобсоном (Daniel Jacobson) опубликована в журнале eLife.
Установленный в Национальной лаборатории в Оук Ридж суперкомпьютер Summit, второй по быстродействию в мире, более недели анализировал уровни активности свыше 40 тысяч генов вируса SARS-CoV2 в инфицированных клетках. 17 тысяч таких клеток были выделены из образцов мокроты, полученных у пациентов с COVID-19. В общей сложности было проанализировано два с половиной миллиарда генетических комбинаций.
Изучение результатов компьютерного анализа позволило Джэйкобсону и его коллегам выдвинуть совершенно новую теорию относительно того, как именно COVID-19 влияет на организм, которую они назвали «брадикининовой гипотезой». Эта гипотеза позволяет объяснить многие непонятные пока специалистам аспекты течения болезни, включая большинство ее странных симптомов, а также предлагает потенциальные методы лечения.
Посмотрите, кто из звезд перенес коронавирус:
Мадонна. Шестого мая певица написала у себя в блоге, что во время тура «Madame X» подхватила очень тяжелую простуду, перенесла ее на ногах — и лишь постфактум поняла, что это был COVID-19, когда штатный анализ выявил антитела к коронавирусу в ее крови.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Усэйн Болт. 21 августа легендарный бегун устроил вечеринку в честь своего 34-летия, а уже через три дня у него выявили коронавирус. Ямайская полиция уже планирует разобраться в ситуации: местным законом запрещены собрания больше 20 человек, а масочный режим является обязательным.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Серхио Перес. Пилот «Формулы-1» слетал между этапами в Венгрии и Великобритании в июле к себе на родину в Мексику — проведать заболевшую маму. Обязательный тест на коронавирус перед Гран При Великобритании дал положительный результат, и 30-летнему Серхио пришлось почти две недели безвылазно просидеть в отеле недалеко от трассы, наблюдая по телевизору, как за рулем его болида выступает Нико Хюлькенберг.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Рита Дакота. 30-летняя певица написала в сети, что COVID-19 у нее подтвердился лишь по итогам третьего теста — но чутье подсказывало ей самоизолироваться и не контактировать с людьми. «Сколько человек я могла бы заразить!» — восклицала Рита, перенесшая заболевание без симптомов.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Антонио Бандерас. Заболев незадолго до своего 60-летнего юбилея, актер на 21 день сел на жесткий карантин и перенес COVID-19 без особых симптомов. 25 августа самоизоляция для Бандераса закончилась, и он поблагодарил поклонников за поддержку.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Алисса Милано. Звезда «Зачарованных» переносила коронавирус отнюдь не так легко, как Антони Бандерас: она жаловалась на головокружение, учащенное сердцебиение, потерю памяти и спутанность сознания, нарушение менструального цикла и постоянное недомогание. 47-летняя Милано призналась, что одним из самых неприятных последствий COVID-19 для нее стало выпадение волос.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Юлия Тимошенко. Бывшая премьер-министр Украины Юлия Тимошенко в тяжелом состоянии и с температурой до 39 градусов легла в больницу в августе. 25 августа ее подключили к аппарату ИВЛ.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Мел Гибсон. Голливудский актер и режиссер провел неделю в больнице в апреле. К счастью, восстановился он довольно быстро и особых последствий не ощущает.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Том Хэнкс. Голливудский актер, звезда «Форреста Гампа» и «Изгоя», заразился коронавирусом в Австралии вместе с женой Ритой Уилсон в марте. По его словам, именно супруга приняла основной удар, пережив несколько непростых дней, сам же Хэнкс жаловался на сильную боль и слабость. Звездная пара выздоровела, и теперь они готовы стать донорами плазмы для больных COVID-19.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Лев Лещенко. Певец и музыкант попал в больницу в Коммунарке после гастролей в Испании и поначалу не воспринимал болезнь как что-то серьезное. Но когда КТ показала двустороннюю пневмонию, он по-настоящему испугался и понял, что предстоит сложное лечение. «У меня появилось дикое желание преодолеть болезнь», — рассказывал Лещенко уже после выздоровления, объясняя, как именно воля к жизни помогла ему в критический момент.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Ольга Куриленко. «Девушка Бонда» живет в Лондоне, и эпидемия коронавируса в Великобритании — одна из самых тяжелых по всему миру. 40-летняя актриса пожаловалась на высокую температуру 15 марта, а чуть больше, чем через неделю, уже подтвердила, что полностью здорова. Британские врачи прописали ей только витамины и парацетамол.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Борис Акунин. Знаменитый писатель сообщил о положительном тесте на коронавирус у себя в фейсбуке, подчеркнув при этом, что страх перед болезнью и ее последствиями может быть опаснее, чем она сама. Больше никаких подробностей о заболевании он не озвучил, зато успел написать новый аудиосериал из цикла об Эрасте Фандорине — точнее, о его помощнике Масе. В интервью Forbes он сказал, что «умные извлекут пользу из нового опыта [пандемии], а неумные впадут в депрессию».
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Pink. Популярная певица с розовыми волосами заболела коронавирусом вместе с 13-летним сыном, о чем рассказала у себя в блоге. Находясь в самоизоляции, она узнала, что тесты на COVID-19 доступны далеко не всем, и решила заняться благотворительностью: Пинк пожертвовала полмиллиона долларов в Чрезвычайный фонд госпиталя Темпл в Филадельфии.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Уильям Фрэнкланд. Британского иммунолога и аллерголога нельзя причислить к всемирно известным звездам, но медики вообще редко становятся таковыми. Сэр Фрэнкланд — из тех ученых, которые долгие годы говорили о необходимости ограничить использование антибиотиков из-за нарастающей резистентности. Даже отметив 100-летний юбилей, он продолжал работать, а в марте отметил свой 108 день рождения — поделившись воспоминания о пандемии испанки в 1918-м. В начале апреля заслуженный исследователь скончался от COVID-19.
Источник: nytimes.com
Паоло Мальдини. Семикратный чемпион Италии по футболу переболел коронавирусом вместе со своим 18-летним сыном Даниэлем, который сейчас выступает за главный клуб всей жизни Мальдини — «Милан». Спортивная семья также ушла на самоизоляцию и соблюдает все ограничения, наложенные правительством и минздравом Италии. Мальдини назвал эту болезнь «самой ужасной в своей жизни».
Источник: depositphotos.com
Пласидо Доминго. Легенда мировой оперной сцены переболел коронавирусом в марте, о чем сообщил своим поклонникам в фейсбуке. Для своих 79 лет он перенес COVID-19 достаточно легко: жаловался на непрерывный кашель и высокую температуру, в остальном же чувствовал себя терпимо. В начале апреля он выписался из больницы и самоизолировался с семьей.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Идрис Эльба. Голливудский актер, которого назвали «самым сексуальным мужчиной планеты» в 2018 году, заболел еще в марте, по слухам, после контакта с Томом Хэнксом. По словам 47-летнего Эльбы, у него не было вообще никаких симптомов, так что он просто отсиделся дома в течение пары недель.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Стас Михайлов. Певец, заразившийся коронавирусом в апреле, оказался в числе тех, кто жаловался на исчезновение обоняния — это симптом, по всей видимости, является показателем относительно легкого течения заболевания. Он призвал не тянуть с тем, чтобы обратиться за помощью, и поблагодарил российских врачей за помощь: выздоровел Михайлов быстро.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
Борис Джонсон. Премьер-министр Великобритании — один из самых известных людей, переболевших коронавирусом. Во время болезни он буквально каждый день отчитывался о своем состоянии в социальных сетях, обратив особое внимание на стремительность, с которой развивался COVID-19 у него: три дня назад не было никаких симптомов, а сегодня ты уже в реанимации.
Источник: commons.wikimedia.org/CC 0
В целом, как сообщает сайт Elemental, ученые сравнили SARS-CoV2 с грабителем, который проникает в дом через незакрытое окно на втором этаже и начинает его обшаривать, а оказавшись внутри, не только забирает все вещи, но и открывает все окна и двери, чтобы его сообщники могли принять участие в грабеже и сделать его еще эффективнее.
Полученные компьютером результаты подтверждают, что COVID-19 начинается тогда, когда вирус SARS-CoV2 проникает в организм, связываясь с ACE2-рецепторами в слизистой носа, где их очень много.
На следующем этапе вирус распространяется по организму, проникая в клетки органов, на поверхности которых также присутствует много ACE2-рецепторов. Речь и о сердце, почках, тонком кишечнике, чем могут объясняться начальные симптомы, связанные с сердцем и желудочно-кишечным трактом. Но этим вирус не ограничивается — после инфицирования клеток с большим количеством «входных ворот», SARS-CoV2 активно захватывает все системы организма, заставляя их искусственно повышать число ACE2-рецепторов в органах, где обычно их мало или не слишком много, например в легких.
Этот процесс происходит, как считают Джэйкобсон и его коллеги, следующим образом: вирус воздействует на ренин-ангиотензиновую систему (РАС) — гормональную систему, которая регулирует артериальное давление и кровообращение. В том числе РАС контролирует уровень брадикинина — белка, расширяющего кровеносные сосуды и тем самым помогающего снижению кровяного давления.
После того, как SARS-CoV2 «захватывает» РАС, начинается «брадикининовый шторм» — механизмы, регулирующие уровень брадикинина, идут вразнос, белок перестает расщепляться и начинает накапливаться в организме. Ученые считают, что именно «брадикининовый», а не «цитокиновый» шторм (аномально сильная реакция иммунной системы на вирус) ответственен за все тяжелые, грозящие летальным исходом осложнения COVID-19.
Так, в результате накопления брадикинина резко повышается проницаемость стенок кровеносных сосудов, что заставляет их пропускать жидкость. Это приводит к тому, что легкие наполняются жидкостью. Кроме того, вирус повышает выработку в легких гиалуроновой кислоты, которая соединяется с выделяющейся из сосудов жидкостью, что приводит к катастрофическим результатам — образуется гидрогель, который, как показывает клиническая практика, наполняет альвеолы легких у некоторых пациентов и делает неэффективным использование ИВЛ.
Кроме того, «брадикининовая гипотеза» объясняет, почему каждый пятый пациент, госпитализированный с COVID-19, сталкивается с осложнениями на сердце, даже если прежде у него не было таких проблем. Поскольку РАС контролирует сердечный ритм и артериальное давление, «брадикининовый шторм» приводит к нарушению сердечного ритма и опасному снижению артериального давления.
Гипотеза также позволяет объяснить тот негативный эффект, который оказывает COVID-19 на нервную систему и головной мозг. Многие пациенты сталкиваются с такими симптомами, как головокружение, судороги, галлюцинации, инсульты. В этом, как считают исследователи, виноваты «протекающие» кровеносные сосуды в головном мозге. Кроме того, высокий уровень брадикинина приводит к нарушению защитного гематоэнцефалического барьера между кровью и мозгом, что приводит к тому, что в мозг начинают поступать токсины и патогены, вызывая воспаление и неврологические симптомы.
Нарушением проницаемости сосудов можно также объяснить такой странный симптом COVID-19, как «ковидные пальцы» — у некоторых пациентов распухают и покрываются кровоподтеками пальцы на ногах.
Если «брадикининовая гипотеза» подтвердится, при лечении больных можно будет применять уже существующие препараты, снижающие выработку брадикинина или тормозящие его активность в организме, и тем самым останавливающие «брадикининовый шторм», предположили исследователи.