Все больше данных свидетельствует о том, что сердечные аритмии являются частыми клиническими признаками COVID-19.
Повреждение синусового узла может привести к брадикардии. Однако изучить патофизиологию синоатриального узла (SAN) человека сложно из-за трудностей с выделением и культивированием клеток SAN человека. Эмбриональные стволовые клетки (ESCs) могут быть источником для получения человеческих SAN-подобных кардиостимулирующих клеток для моделирования заболевания.
Методы:
Для изучения влияния инфекции SARS-CoV-2 на кардиостимулирующие клетки сердца мы использовали модель хомяка и полученные из человеческих ESC (hESC) SAN-подобные кардиостимулирующие клетки. В модели хомяка для обнаружения вирусной РНК и белка шипа использовались количественная ПЦР в реальном времени и иммуноокрашивание. Затем, чтобы создать высокоэффективную стратегию получения функциональных кардиостимулирующих клеток человека, похожих на SAN, мы использовали культуру клеток которые в дальнейшем были охарактеризованы с помощью секвенирования РНК единичных клеток. Для подтверждения инфекции и определения реакции хозяина hESC-SAN-подобных кардиостимулирующих клеток после воздействия SARS-CoV-2 были использованы количественная ПЦР в реальном времени, иммуноокрашивание и секвенирование РНК. Наконец, был проведен высококонтентный химический скрининг для выявления препаратов, способных ингибировать инфекцию SARS-CoV-2 и блокировать SARS-CoV-2-индуцированный ферроптоз.
Результаты:
Вирусная РНК и белок спайка были обнаружены в клетках SAN в сердцах инфицированных хомяков. Мы разработали эффективную стратегию получения из hESCs функциональных SAN-подобных кардиостимулирующих клеток человека, которые экспрессируют маркеры кардиостимулятора и демонстрируют SAN-подобные потенциалы действия. Кроме того, инфекция SARS-CoV-2 вызывает дисфункцию SAN-подобных кардиостимуляторов человека и индуцирует ферроптоз. В результате скрининга были выявлены два кандидата в лекарственные препараты - дефероксамин и иматиниб, способные блокировать инфекцию SARS-CoV-2 и инфекционно-ассоциированный ферроптоз.
Выводы:
Используя модель хомяка, мы показали, что первичные кардиостимулирующие клетки сердца могут быть инфицированы SARS-CoV-2. Инфицирование полученных из hESC функциональных SAN-подобных кардиостимулирующих клеток демонстрирует ферроптоз как потенциальный механизм возникновения сердечных аритмий у пациентов с COVID-19. Наконец, мы определили препараты-кандидаты, которые могут защитить клетки SAN от инфекции SARS-CoV-2.
