Covid-19 và bệnh tiểu đường: diễn biến bệnh nghiêm trọng hơn

Những người mắc bệnh tiểu đường thường có tính nhạy cảm cao hơn với các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn / vi rút và theo một đợt bệnh nặng hơn so với những người không mắc bệnh tiểu đường. Các quan sát từ các bệnh nhiễm trùng trước đây như SARS (do SARS-CoV-1) đã xác định được mối quan hệ cơ bản giữa diễn biến bệnh và bệnh tiểu đường. Tăng đường huyết và đái tháo đường có từ trước được xác định là những yếu tố dự báo độc lập về tỷ lệ tử vong và bệnh tật ở bệnh nhân SARS. Tương tự, các nghiên cứu đã báo cáo sự gia tăng nguy cơ mắc COVID-19 mức độ nghiêm trọng ở bệnh nhân tiểu đường loại 2 với tỷ lệ mắc và tử vong cao. Một số cơ chế đằng sau việc gia tăng mức độ nghiêm trọng có liên quan đến hệ thống miễn dịch bị tổn thương, rối loạn chức năng nội mô liên quan đến bệnh tiểu đường và giảm khả năng thanh thải vi rút ở bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường COVID-19.

Một nghiên cứu thuần tập dựa trên dân số đã báo cáo tỷ lệ tử vong liên quan đến COVID-19 ở bệnh nhân đái tháo đường (cả týp 1 và 2) tăng mạnh so với những năm trước khi bắt đầu đại dịch. Kiểm soát đường huyết kém ở những bệnh nhân được chỉ định bởi HbA1c là 59 mmol / mol (7 · 6%) hoặc cao hơn tương quan chặt chẽ với tỷ lệ tử vong cao hơn (tỷ lệ nguy cơ [HR] = 2,23) ở bệnh tiểu đường loại 1 và 1,61 ở bệnh tiểu đường loại 2). Các nghiên cứu khác cũng báo cáo những phát hiện tương tự, chẳng hạn như tỷ lệ tử vong được điều chỉnh cao hơn (tỷ lệ chênh lệch [OR] = 3,5) ở bệnh nhân đái tháo đường týp 1 sau khi điều chỉnh các điều kiện của vật chủ như tuổi tác, giới tính, kinh tế xã hội thiếu thốn, dân tộc và những người khác. Sự xuất hiện của bệnh tiểu đường mới khởi phát ở trẻ em (tăng 80%) trong đại dịch COVID-19 đã được báo cáo. Mặc dù không có mối liên hệ trực tiếp nào được thiết lập giữa bệnh tiểu đường mới khởi phát và COVID-19, nhưng dữ liệu từ các nghiên cứu trước đây về SARS-CoV-1 cho thấy sự hiện diện của thụ thể ACE2 trên tế bào β tuyến tụy, tạo điều kiện cho vi rút liên kết và nhiễm trùng, dẫn đến phá hủy tế bào β và thiếu insulin gây tăng đường huyết. Dựa trên dữ liệu lâm sàng hiện tại, có vẻ như SARS-CoV-2 có thể gây ra nhiễm toan ceton do đái tháo đường (DKA) nặng ở những người bị đái tháo đường týp 1 mới khởi phát. Tuy nhiên, cho đến nay, không có bằng chứng rõ ràng nào cho thấy SARS-CoV-2 gây ra bệnh tiểu đường loại 1.

Nhiễm trùng SARS-CoV-2 có thể ảnh hưởng đến hệ thống đa cơ quan và điều này tương quan tỷ lệ với sự biểu hiện và mô hình phân bố của các thụ thể ACE2 trong các cơ quan khác nhau. Các nghiên cứu mới nổi đã hỗ trợ tính dinh dưỡng của virus đối với cả tế bào ngoại tiết và nội tiết của tuyến tụy và chứng minh sự thay đổi trong các khía cạnh hình thái, dịch mã và chức năng của tuyến tụy, cuối cùng làm suy giảm sự bài tiết insulin.

Mức đường huyết tăng cao cũng có liên quan đến phản ứng viêm trầm trọng hơn, như đã thấy trong COVID-19. Với tầm quan trọng của bạch cầu đơn nhân và vai trò của đại thực bào trong phản ứng miễn dịch và xu hướng dự đoán của virus để lây nhiễm các tế bào này, điều này có thể giải thích cho tiên lượng xấu đi ở COVID-19. Một nghiên cứu in vitro được thực hiện trên bạch cầu đơn nhân dưới nồng độ glucose tăng cho thấy tải lượng vi rút, ACE2 và interleukin (IL) -1β tăng cao khi nhiễm SARS-CoV-2. Song song đó, các báo cáo chưa được công bố về các mẫu lâm sàng đã xác nhận nhiễm SARS-CoV-2 trong bạch cầu đơn nhân và dấu hiệu nhiễm trùng pyropt trong bạch cầu đơn nhân phân lập từ bệnh nhân COVID-19. Không giống như các trường hợp nhiễm virus đường hô hấp khác, một đặc điểm đường phân đã được xác định trong các tế bào đơn nhân bị nhiễm SARS-CoV-2. Những kết quả này đã được khẳng định thêm với 2-deoxy-D-glucose (2-DG; ức chế dòng glucose) bằng cách giảm tải lượng virus trong bạch cầu đơn nhân và giảm biểu hiện của yếu tố hoại tử khối u (TNF) α, IL-6, α, β, và λ interferon (IFN). Một nghiên cứu trên bệnh nhân COVID-19 đã xác nhận những phát hiện tiền lâm sàng này. Dữ liệu lâm sàng cho thấy nồng độ glucose tăng cao làm tăng cấu hình cytokine và đáp ứng miễn dịch ở bệnh nhân. So với tiểu đường COVID-19 bệnh nhân, bệnh nhân tiểu đường COVID-19 được đặc trưng bởi một tỷ lệ cao hơn của CD4 + tế bào T và một tỷ lệ thấp hơn của CD8 +Tế bào T và nồng độ IL-6, IL-2, IL-10 và INFγ trong huyết thanh cao hơn. Hơn nữa, nồng độ TNFα, IL-4, IL-2, IL-10 và INFγ trong huyết thanh cao hơn đáng kể ở nhóm đái tháo đường so với nhóm suy giảm glucose lúc đói. Cần phân biệt mô hình phản ứng miễn dịch “bão cytokine” điển hình thường được chỉ ra trong COVID-19 là do virus phá hủy tế bào miễn dịch hay là do các bệnh lý tiềm ẩn đã có ở bệnh tiểu đường cần được phân biệt vì điều này sẽ thay đổi cách tiếp cận chiến lược điều trị.

Điều cần thiết là liên hệ hệ thống RAAS với sinh lý bệnh của các biến chứng tiểu đường liên quan đến COVID-19. ACE2, một metalloproteinase xuyên màng phụ thuộc kẽm và là một thụ thể mạnh để gắn kết với SARS-CoV-2, là một phần của tín hiệu RAAS và đóng vai trò bảo vệ trong việc điều chỉnh hoạt động bình thường của hệ tim mạch và phổi. Các thành phần, tín hiệu của tầng RAAS và vai trò có lợi của ACE2 trong việc cân bằng trục ACE2 / Ang 1–7 / MAS bằng cách điều chỉnh giảm trục Ang II / AT1R có hại.

Trục RAAS / SARS-CoV-2 trong đáp ứng miễn dịch phóng đại và tổn thương tụy cấp tính cần được tham khảo.

RAAS là một nhân tố thiết yếu trong phản ứng miễn dịch, chuyển hóa glucose và điều hòa huyết áp. Trong hệ thống RAAS, Renin, một enzym phân giải protein, chuyển đổi angiotensinogen thành Ang I, và xa hơn nữa, enzym ACE chuyển đổi Ang I thành Ang II. Sau đó, ACE2 liên kết màng chuyển hóa Ang II thành Ang 1–7, có tác dụng chuyển hóa có lợi. Dòng chảy RAAS tiếp tục với sự liên kết của Ang II với AT1R hoặc AT2R và gây ra các tác động sinh lý bệnh khác nhau. Trong điều kiện sinh lý bình thường, trục Ang II / AT1R được kiểm tra bởi trục ACE2 / Ang 1–7. Sự điều hòa giảm của ACE2 trong nhiễm trùng SARS-CoV-2 làm suy yếu tác dụng ức chế của trục ACE2 / Ang I / MAS so với trục ACE2 / Ang II / AT1R, điều này sẽ dẫn đến phản ứng tiền viêm và tổn thương mô / cơ quan sau đó. Việc kích hoạt và kiểm soát hệ thống RAAS thích hợp là điều cần thiết cho hoạt động bình thường của hệ thống tim mạch và phổi. Nó cũng có một vai trò quan trọng trong sinh lý bệnh của kháng insulin. Tăng hoạt động của Ang II có thể làm thay đổi tín hiệu insulin, tiết insulin và độ nhạy insulin. Được tạo nên bởi ACE2, men chuyển angiotensin 2; IFN, interferon; IL, interleukin; RAAS, hệ thống renin – angiotensin – aldosterone; SARS-CoV-2, Hội chứng hô hấp cấp tính nặng Coronavirus 2; TNF, yếu tố hoại tử khối u.

Xét lại, trong COVID-19, liên kết của protein đột biến của SARS-CoV-2 với thụ thể ACE2 điều chỉnh hoạt động của nó và dẫn đến sự tích tụ Ang II, và sự kích hoạt quá mức của trục angiotensin AngII / AT1R kích hoạt hoạt động của đại thực bào và Tín hiệu NF-κB, dẫn đến giải phóng một số cytokine gây viêm ảnh hưởng đến các chức năng đa cơ quan.

Trong tuyến tụy, RAAS rối loạn điều hòa có liên quan đến tổn thương mạch máu, viêm và giảm chuyển vị GLUT4 bằng cách can thiệp vào con đường PI3K / AKT, MAPK và NF-κB.

Tính dễ bị tổn thương của tế bào β đối với SARS-CoV-2 được hỗ trợ bởi các nghiên cứu ex vivo, chứng minh sự tái tạo các phần tử virus trong tế bào tuyến tụy với sự biểu hiện mạnh mẽ của các protein virus như virus đột biến (S) và protein nucleocapsid (N) và co- biểu hiện của 2 protein gắn kết thiết yếu ACE2 và TMPRSS2 để virus xâm nhập. Những kết quả này đã được xác nhận bằng cách ngăn chặn sự biểu hiện của các protein virus với 5-μM remdesivir. Các nghiên cứu phiên mã ở đảo tụy của con người bị nhiễm SARS-CoV-2 đã chỉ ra sự điều hòa lên của một số gen liên kết với gen kích thích IFN và điều hòa giảm các gen liên quan đến chức năng của tế bào β.

Một đặc điểm khác của COVID-19 làm tăng nguy cơ mắc bệnh tiểu đường ở bệnh nhân là rối loạn chức năng nội mô liên quan đến bệnh tiểu đường, đặc trưng bởi tăng đông máu, tỷ lệ biến cố huyết khối cao hơn và các biến chứng vi mạch. Điều thú vị là các nghiên cứu cho thấy SARS-CoV-2 có thể xâm nhập vào các tế bào nội mô thông qua các thụ thể ACE2 trên bề mặt tế bào nội mô. Một nghiên cứu khác báo cáo một cơ chế khác đối với sự suy giảm chức năng nội mô. Pericytes được xác định là một cổng xâm nhập của virus chứ không phải là các tế bào nội mô góp phần làm cho hàng rào nội mô bị rò rỉ. Các hạt SARS-CoV-2 và tế bào viêm vật chủ có mặt trong tế bào nội mô, biểu hiện của sự suy giảm tính toàn vẹn của mạch máu và có liên quan đến việc nhập viện ICU nhiều hơn ở bệnh nhân COVID-19. Những bệnh nhân này có nồng độ D-dimer, yếu tố von Willebrand (VWF) và P-selectin hòa tan, và hoạt tính của yếu tố VIII cao hơn và có biểu hiện huyết khối tĩnh mạch và huyết khối phổi vi mạch. Các bằng chứng tích lũy cho thấy đặc điểm glycolytic có thể ảnh hưởng đến tiến trình của bệnh bằng cách thúc đẩy tính hiếu chiến của virus và điều chỉnh tiêu cực phản ứng miễn dịch và tính toàn vẹn chức năng của các mô, bao gồm cả nội mô.