SARS-COV-2スパイクタンパク質は、内皮細胞にパラクリンの老化と白血球接着を誘導します

Covid-19症例の死亡率の増加は、しばしば微小血管合併症に関連しています。最近、重度の急性呼吸症候群コロナウイルス2（SARS-COV-2）スパイクタンパク質が炎症性サイトカインインターロイキン6（IL-6）/IL-6R誘発トランスシグナル伝達応答とアラーム分泌を促進することを示しました。ウイルス感染またはスパイクトランスフェクトされたヒト上皮細胞は、老化に関連する分泌表現型（SASP）関連の炎症分子の放出とともに、老化の増加を示しました。ブロモドメイン含有タンパク質4（BRD4）阻害剤AZD5153の老化性上皮細胞への導入により、この効果が逆転し、TMNK-1またはEAHY926（代表的なヒト内皮細胞株）のSASP関連炎症分子放出が減少しました。（CM）SARS-COV-2スパイクタンパク質を発現するA549細胞に由来する。細胞はまた、P16、p21、および老化関連β-ガラクトシダーゼ（SA-β-GAL）発現を伴う老化表現型を示し、SASP経路をトリガーしました。トシリズマブによるIL-6トランスシグナル伝達の阻害およびブルートンのチロシンキナーゼ（BTK）阻害剤Zanubrutinibによる炎症受容体シグナル伝達の阻害は、内皮細胞へのCMの曝露の前に、P21およびP16誘導を阻害しました。また、スパイクトランスフェクトCMに曝露したA549スパイクトランスフェクトおよび内皮細胞の反応性酸素種（ROS）の増加を観察しました。内皮細胞株のROS生成は、トシリズマブおよびザヌブルチニブによる治療後に減少しました。細胞老化は、内皮接着分子のレベルの増加と関連していた。血管細胞接着分子1（VCAM-1）および細胞間接着分子1（ICAM-1）は、in vitro白血球付着電位を持つ。老化またはSASP機能の阻害により、VCAM-1/ICAM-1発現と白血球付着が防止されました。まとめると、SARS-COV-2スパイクタンパク質発現に由来する細胞培養上清にさらされたヒト内皮細胞が細胞の老化マーカーを示し、白血球接着の増強につながることを確認しました。重要な本研究は、肺上皮の感染が内皮機能障害を促進するメディエーターにつながる可能性があるという概念とともに、SARS-COV-2スパイクタンパク質関連の病因の根髄腫瘍症状の根本的なメカニズムを調べることを目的としていました。培養ヒト肝細胞（HUH7.5）および肺炎細胞（A549）でSARS-COV-2スパイクタンパク質発現を利用して、条件付き培養培地（cm）を生成しました。CMで処理した内皮細胞株（TMNK-1またはEAHY926）は、パラクリンモードによって細胞老化マーカーの増加を示し、白血球接着をもたらしました。全体として、内皮細胞の老化におけるこれらの反応と、生産的にSARS-COV-2感染者の微小血管合併症への潜在的な寄与との間のリンクが関与しています。さらに、阻害剤（BTK、IL-6、およびBRD4）の使用は、老化細胞で逆効果を示しました。これらの結果は、SARS-COV-2関連の病因を妨げる潜在的な補助治療法の選択をサポートする可能性があります。

Increased mortality in COVID-19 cases is often associated with microvascular complications. We have recently shown that severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) spike protein promotes an inflammatory cytokine interleukin 6 (IL-6)/IL-6R-induced trans signaling response and alarmin secretion. Virus-infected or spike-transfected human epithelial cells exhibited an increase in senescence, with a release of senescence-associated secretory phenotype (SASP)-related inflammatory molecules. Introduction of the bromodomain-containing protein 4 (BRD4) inhibitor AZD5153 to senescent epithelial cells reversed this effect and reduced SASP-related inflammatory molecule release in TMNK-1 or EAhy926 (representative human endothelial cell lines), when cells were exposed to cell culture medium (CM) derived from A549 cells expressing SARS-CoV-2 spike protein. Cells also exhibited a senescence phenotype with enhanced p16, p21, and senescence-associated β-galactosidase (SA-β-Gal) expression and triggered SASP pathways. Inhibition of IL-6 trans signaling by tocilizumab and inhibition of inflammatory receptor signaling by the Bruton's tyrosine kinase (BTK) inhibitor zanubrutinib, prior to exposure of CM to endothelial cells, inhibited p21 and p16 induction. We also observed an increase in reactive oxygen species (ROS) in A549 spike-transfected and endothelial cells exposed to spike-transfected CM. ROS generation in endothelial cell lines was reduced after treatment with tocilizumab and zanubrutinib. Cellular senescence was associated with an increased level of the endothelial adhesion molecules vascular cell adhesion molecule 1 (VCAM-1) and intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1), which have in vitro leukocyte attachment potential. Inhibition of senescence or SASP function prevented VCAM-1/ICAM-1 expression and leukocyte attachment. Taken together, we identified that human endothelial cells exposed to cell culture supernatant derived from SARS-CoV-2 spike protein expression displayed cellular senescence markers, leading to enhanced leukocyte adhesion. IMPORTANCE The present study was aimed at examining the underlying mechanism of extrapulmonary manifestations of SARS-CoV-2 spike protein-associated pathogenesis, with the notion that infection of the pulmonary epithelium can lead to mediators that drive endothelial dysfunction. We utilized SARS-CoV-2 spike protein expression in cultured human hepatocytes (Huh7.5) and pneumocytes (A549) to generate conditioned culture medium (CM). Endothelial cell lines (TMNK-1 or EAhy926) treated with CM exhibited an increase in cellular senescence markers by a paracrine mode and led to leukocyte adhesion. Overall, the link between these responses in endothelial cell senescence and a potential contribution to microvascular complication in productively SARS-CoV-2-infected humans is implicated. Furthermore, the use of inhibitors (BTK, IL-6, and BRD4) showed a reverse effect in the senescent cells. These results may support the selection of potential adjunct therapeutic modalities to impede SARS-CoV-2-associated pathogenesis.