Вход коронавируса в клетки

У коронавируса есть зонтиокообразные шипы, образующие нечто вроде короны. На основе косвенных данных о склеивании белков вирусного шипа и специфического белка АСЕ2 (Angiotensin-Converting Enzyme 2), был сделан вывод, что коронавирус заражает клетку путем взаимодействия с ACE2. В экспериментах с изолированными белками (не на клетках и не на тканях) обнаружено, что белковые агрегаты шипов коронавируса SARS-CoV-2 способны приклеиваться к участку белка-рецептора под названием АСЕ2, который будто бы в большом количестве имеется на верхушечной (апикальной) поверхности эпителиальных клеток, выстилающих воздухоносные пути. Шипы нового коронавируса склеиваются с АСЕ2 рецептором более сильно, чем подобные шипы вируса SARS-CoV-1. АСЕ2 участвует в регуляции работы сердечно-сосудистой системы, в том числе – и артериального давления. зависит от возраста человека. Возникает вопрос, а что делает АСЕ2 на апикальной поверхности эпителиальных клеток, ведь в воздухе нет ангиотензина. Раз этот белок участвует в регуляции кровообращения, то он он должен присутствовать на апикальных мембранах клеток эндотелия и лейкоцитов. Попадая в кровь, коронавирус, скорее всего, проникает в эндотелиальные клетки и лейкоциты, на поверхности которых, видимо, тоже имеется белок АСЕ2.

Доказательств того, что концентрация белка АСЕ2 на верхушечной поверхности указанных клеток очень высокая, я пока не нашел. Откуда профессор Чучалин (18) взял, что АСЕ2 рецептор находится в эпителиальных клетках альвеол, не ясно. В Интернете я не нашел изображений с иммунофлюоресцентыми или электронно-микроскопическими картинками, где бы реакция была видна именно на альвеолоцитах. По крайней мере, нет снимков, выполненных с высоким разрешением с помощью электронного микроскопа. Прямые эксперименты, доказывающие эти предположения, пока не проведены и это очень странно. Кроме того, нельзя исключить, что первичное проникновение коронавируса происходит в отростки так называемых дендритных отростчатых клеток. Эти клетки являются макрофагами, ответственными за борьбу с бактериями и за иммунитет.

Сейчас считается, что вирус может достигать легочных пузырьков, альвеол, где и происходит насыщение крови кислородом. Строение стенки, отделяющей воздух от текущей крови, сложное, но описывать его у меня нет возможности, отмечу лишь, что для того, чтобы легочные пузырьки не схлопывались, их поверхность, обращенная к воздуху покрыта особым жировым составом, который препятствует схлопыванию. Вещество это называется сурфактант. Знание это нам пригодится для последующего изложения.

Предполагают, что вирус SARS-CoV-2 заражает клетки (какие именно, реснитчатые или клетки Клара или дендритные клетки – точно никто не знает) эпителия воздухоносных путей. Дальше начинается область научных фантазий. Выдвинута гипотеза, что вирус SARS-CoV-2 использует человеческий белок ACE2 в качестве входного рецептора или крючка, за который он прикрепляется к поверхности клетки (19). Это происходит через взаимодействие белков на зонтиково-образном шипе-выросте короны вируса с белком АСЕ2. Белок АСЕ2 является особым детектором ангиотензина, другого белка, который регулирует артериальное давление. Ангиотензин в воздухе не содержиттся. Что делают рецепторы ангиотензина на обращенной в воздух поверхности эпителиальным клеток, никто не знает. Скорее всего, белок АСЕ2 там выполняет какую-то другую функцию. Какую?

Обнаружено поразительное структурное сходство гликопротеинов (белков с полисахаридной цепью) из SARS-CoV-2 S и SARS-CoV-1(S) (19). Способность к склеиванию с белком рецептором АСЕ2 будто бы отражает восприимчивость животного (20, 21).

Высокоразрешающий анализ трехмерной структуры коронавируса показал, что белки на конце шипов, с помощью которых вирус SARS-CoV-2 прикрепляется к клеткам и заражает их, приклеиваются к белку-рецептору АСЕ2 в четыре раза прочнее, чем у родственной разновидности SARS-CoV-1, которая вызвала эпидемию в 2002 году (22, 23). Это приводит к тому, что для заражения одной и той же клетки частиц SARS-CoV-2 нужно значительно меньше, чем того же SARS. Далее начинается область гипотез. Поэтому считается, что новый коронавирус использует АСЕ2 для прикрепления к эпителиальным клеткам легких. (Walls et al., 2020). В эксперименте это не проверено. Тем не менее исследователи фантазируют далее и предполагают, что из-за высокой клейкости шипов нового коронавируса к АСЕ2 способен поражать эпителиальные клетки горла и носа – нетипичные зоны заражения для коронавирусов. Предполагается, (точно никто пока не установил), что частицы коронавируса-2, которые проникают в легкие, с большей вероятностью, чем SARS-CoV-1, закрепляются в верхних дыхательных путях. Это значит, что относительно малое их количество требуется для инфицирования клеток (24).

Будем считать, что склеившись с белком АСЕ2, коронавирус каким-то образом попадает внутрь клетки. Как это делает SARS-CoV-2, никто не знает. Хотя данных о взаимодействии клеток и вируса SARS-CoV-2 нет, но есть отрывочные результаты, полученные на его предшественнике SARS-CoV-1. Скорее всего, коронавирус сливается с плазматической мембраной клетки и выбрасывает белковый кристалл (капсид), содержащий две молекулы РНК (будто бы одиночные цепи РНК нуклеотидов) в цитозоль.

Борьба с клетки с коронавирусом

Клетки защищены от вируса. Каждая клетка нашего организма имеет оружие, позволяющее уничтожить вирус. После того, как вирус проник в эпителиальные клетки воздухоносных путей, сами клетки включают механизмы самозащиты. В клетках есть особые белки-ферменты, так называемые РНКазы, которые режут наследственное вещество вируса нуклеиновая кислота (РНК). Поскольку наш коронавирус имеет в качестве механизма наследования положительную (+) РНК, то после того как вирус попадет внутрь клетки (в так называемый цитозоль), РНК вируса могут атаковать и разрушать имеющиеся РНКазы. Особенно активно клетка борется с двойной цепью РНК, которая, скорее всего (точно пока никто не знает), образуется при синтезе на базе так называемой положительной цепи (+) РНК другой, комплементарной отрицательной цепи (-)РНК, с которой уже и образуются более короткие положительные цепи, так называемые информационные РНК (иРНК). Эти иРНК используют рибосомы (особые машины для синтеза белков на основе информации, предоставляемой информационной РНК) хозяйской клетки для синтеза собственных белков вируса. Потом эти белки сами находят друг друга и формируют новую вирусную частицу. Видимо, РНК вируса защищена. Идет борьба защитных механизмов и числа вирусных частиц. Если частиц больше, чем мощность защиты, то клетка подчиняется вирусу и начинает выделять зрелые частицы. Они могут заражать соседние клетки, а могут погибать, что вызывает кашель. Если вдохнуть еще вирусных частиц, то клетка не справится. Если РНК попадает одна вирусная частица (вирион), то мощности РНКаз хватает, если их попадает много, то РНКазы не справляются. Поэтому если коронавирусные частицы образует и секретирует в просвет только одна эпителиальная клетка то очень быстро происходит разбавление вируса и в каждую следующую клетку попадает мало частиц вируса и клетка их уничтожает теми же РНКазами. Кроме РНКаз есть и другое оружие для борьбы с вирусом. Например, когда идет синтез отрицательной РНК возможно образование спирали из двух комплементарных цепей РНК, наподобие той, что формирует ДНК. Имеются особые белковые комплексы, которые атакуют двойную цепь РНК и разрушают ее.