Het is overduidelijk geworden dat coronavirusziekte 19 (COVID-19), ondanks dat het wordt overgedragen door het SARS-CoV-2-virus in te ademen, schadelijke effecten kan hebben tot ver buiten de longen. Nu hebben onderzoekers uit Japan een cruciaal gen geïdentificeerd dat de effecten van SARS-CoV-2-infectie op het bloedsuikermetabolisme reguleert.
In een studie die in juni in Metabolism werd gepubliceerd, onthullen onderzoekers van de Universiteit van Osaka dat COVID-19 stofwisselingsproblemen kan veroorzaken, en soms zelfs diabetes, door de insulinesignalering te verstoren.
COVID-19 is vooral bekend vanwege het veroorzaken van luchtwegaandoeningen, maar kan ook andere orgaansystemen beschadigen; met name kan verstoring van de bloedsuikerregulatie leiden tot nieuw ontstane diabetes. Het is echter onduidelijk hoe infectie met het SARS-CoV-2-virus deze effecten veroorzaakt.
“De insuline/IGF-signaleringsroute is een sleutelroute in de regulatie van het energiemetabolisme en de overleving van cellen”, zegt Jihoon Shin, eerste auteur van het onderzoek. “Daarom vermoedden we dat SARS-CoV-2 deze signaalroute beïnvloedt om problemen te veroorzaken met de regulering van de bloedsuikerspiegel.”
Om dit te testen, analyseerden de onderzoekers datasets van genexpressie van patiënten, evenals in vivo en in vitro modellen, geïnfecteerd met SARS-CoV-2. Ze zochten specifiek naar genen die merkbaar over- of onderexpressie waren in vergelijking met niet-geïnfecteerde patiënten, dieren of cellen.
“De resultaten waren opvallend”, zegt Iichiro Shimomura, hoofdauteur van de studie. “Infectie met SARS-CoV-2 beïnvloedde de expressie van insuline/IGF-signaalroutecomponenten in de longen, lever, vetweefsel en pancreascellen. Bovendien werden deze veranderingen gedeeltelijk toegeschreven aan activering van interferonregulerende factor 1 (IRF1).”
Nader onderzoek toonde aan dat IRF1-expressie verhoogd is bij oudere patiënten, mannen, zwaarlijvige personen en patiënten met diabetes. Het synergetische effect van hogere leeftijd, mannelijk geslacht, zwaarlijvigheid en diabetes met SARS-CoV-2 betekent dat de expressie van IRF1 sneller optreedt, wat kan verklaren waarom deze patiënten kwetsbaarder zijn voor COVID-19. Bovendien hadden kritieke patiënten met COVID-19 een hogere IRF1-expressie en lagere insuline/IGF-signaalroutegenen in hun bloed in vergelijking met niet-kritieke patiënten. Ten slotte verbeterde de behandeling van met SARS-CoV-2 geïnfecteerde cellen of een diermodel met hormonale factoren die de IRF1-expressie verlaagden, de insuline/IGF-signalering.
“Onze bevindingen suggereren dat SARS-CoV-2-infectie de insuline/IGF-signalering schaadt door de IRF1-expressie te verhogen, waardoor het bloedsuikermetabolisme wordt verstoord. Het verminderen van de IRF1-expressie door behandeling met factoren zoals dihydrotestosteron en dexamethason kan de effecten van COVID-19 helpen verminderen”, zegt Shin.
Gezien de verwoestende impact die COVID-19 kan hebben op meerdere orgaansystemen, kunnen behandelingsstrategieën die het effect van de ziekte op het bloedsuikermetabolisme kunnen verminderen, van vitaal belang zijn. Door patiënten te identificeren die een groter risico lopen om deze effecten te ervaren en door in te grijpen om IRF1-activering te verminderen, kunnen enkele van de ernstige gevolgen van COVID-19 worden vermeden bij gevoelige populaties.