Роль ацетилхолиновой системы и ее компонентов в формировании постковидных синдромов (обзор)
DOI:
https://doi.org/10.37482/2687-1491-Z182Ключевые слова:
нарушение работы ацетилхолиновой системы, нервно-мышечный синапс, нарушение синаптической сигнализации, последствия COVID-19, постковидный синдромАннотация
Согласно последним опубликованным данным, COVID-19 классифицируется как респираторный вирус. Однако доказано, что он вызывает значительную полиорганную дисфункцию. Несмотря на повышение эффективности тактики лечения, у пациентов после выздоровления наблюдается постковидный симптомокомплекс, проявляющийся в виде головной боли, «тумана в голове», высокой температуры, мышечной слабости, снижения (или повышения) артериального давления. Для описания этого состояния предложена клиническая характеристика – постострый синдром COVID-19 (PACS). Примерно у 57 % пациентов, госпитализированных с COVID-19, наблюдаются симптомы PACS даже через 1 год после первоначального заражения COVID-19. Данное патологическое состояние активно изучается, однако вопрос о причинах возникновения PACS и механизмах его развития остается открытым. Одной из возможных причин указанной симптоматики, по мнению авторов статьи, является нарушение в работе ацетилхолиновой системы и ее компонентов в организме. Эта система играет интегральную роль в различных физиологических и патофизиологических процессах, таких как регуляция мышечной системы, иммунные и воспалительные реакции, заживление ран, развитие сердечно-сосудистых, респираторных и других заболеваний. Ключевой способ трансляции сигналов ацетилхолиновой системы в организме – синаптическая передача посредством химического синапса. На основе современных литературных данных можно сделать вывод, что вирусная инвазия способна существенно изменить функциональную активность блуждающего нерва путем нарушения передачи сигнала в синапсе. Авторы статьи полагают, что гипериммунный ответ, вызванный COVID-19, запускает цепь патологических механизмов, которые связаны с нарушением продукции оксида азота, баланса ацетилхолина и его рецепторов. Понимание этих процессов, возможно, откроет перспективы для повышения эффективности лечения и реабилитации пациентов с COVID-19.
Скачивания
Библиографические ссылки
WHO COVID-19 Dashboard. URL: https://covid19.who.int/ (дата обращения: 04.04.2023).
Huang C., Wang Y., Li X., Ren L., Zhao J., Hu Y., Zhang L., Fan G., Xu J., Gu X., Cheng Z., Yu T., Xia J., Wei Y., Wu W., Xie X., Yin W., Li X., Liu M., Xiao Y., Gao H., Guo L., Xie J., Wang G., Jiang R., Gao H., Jin Q., Wang J., Cao B. Clinical Features of Patients Infected with 2019 Novel Coronavirus in Wuhan, China // Lancet. 2020. Vol. 395, № 10223. Р. 497–506. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(20)30183-5
Yahia A.I.O. Liver Injury and Dysfunction Associated with COVID-19: A Review Article // Clin. Lab. 2022. Vol. 68, № 1. https://doi.org/10.7754/clin.lab.2021.210535
Ayoubkhani D., Khunti K., Nafilyan V., Maddox T., Humberstone B., Diamond I., Banerjee A. Post-Covid Syndrome in Individuals Admitted to Hospital with Covid-19: Retrospective Cohort Study // BMJ. 2021. Vol. 372. Art. № n693. https://doi.org/10.1136/bmj.n693
Djhysiol. 2022. Vol. 322, № 1. P. C1–C11. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00375.2021
Tobler D.L., Pruzansky A.J., Naderi S., Ambrosy A.P., Slade J.J. Long-Term Cardiovascular Effects of COVID-19: Emerging Data Relevant to the Cardiovascular Clinician // Curr. Atheroscler. Rep. 2022. Vol. 24, № 7. P. 563–570. https://doi.org/10.1007/s11883-022-01032-8
Willi S., Lüthold R., Hunt A., Hänggi N.V., Sejdiu D., Scaff C., Bender N., Staub K., Schlagenhauf P. COVID-19 Sequelae in Adults Aged Less Than 50 Years: A Systematic Review // Travel Med. Infect. Dis. 2021. Vol. 40. Art. № 101995. https://doi.org/10.1016/j.tmaid.2021.101995
Haam J., Yakel J.L. Cholinergic Modulation of the Hippocampal Region and Memory Function // J. Neurochem. 2017. Vol. 142, suppl. 2. Р. 111–121. https://doi.org/10.1111/jnc.14052
Mesulam M. The Cholinergic Lesion of Alzheimer’s Disease: Pivotal Factor or Side Show? // Learn. Mem. 2004. Vol. 11, № 1. Р. 43–49. https://doi.org/10.1101/lm.69204
Picciotto M.R., Higley M.J., Mineur Y.S. Acetylcholine as а Neuromodulator: Cholinergic Signaling Shapes Nervous System Function and Behavior // Neuron. 2012. Vol. 76, № 1. Р. 116–129. https://doi.org/10.1016/j.neuron.2012.08.036
Ahmed N.Y., Knowles R., Dehorter N. New Insights into Cholinergic Neuron Diversity // Front. Mol. Neurosci. 2019. № 12. Art. № 204. https://doi.org/10.3389/fnmol.2019.00204
Rima M., Lattouf Y., Younes M.A., Bullier E., Legendre P., Mangin J.-M., Hong E. Dynamic Regulation of the Cholinergic System in the Spinal Central Nervous System // Sci. Rep. 2020. Vol. 10. Art. № 15338. https://doi.org/10.1038/s41598-020-72524-3
Bosmans G., Shimizu G., Florens M., Gonzalez-Dominguez E., Matteoli G., Boeckxstaens G.E. Cholinergic Modulation of Type 2 Immune Responses // Front. Immunol. 2017. Vol. 8. Art. № 1873. https://doi.org/10.3389/fimmu.2017.01873
Scott G.D., Fryer A.D. Role of Parasympathetic Nerves and Muscarinic Receptors in Allergy and Asthma // Chem. Immunol. Allergy. 2012. № 98. Р. 48–69. https://doi.org/10.1159/000336498
Saw E.L., Pearson J.T., Schwenke D.O., Munasinghe P.E., Tsuchimochi H., Rawal S., Coffey S., Davis P., Bunton R., Van Hout I., Kai Y., Williams M.J.A., Kakinuma Y., Fronius M., Katare R. Activation of the Cardiac NonNeuronal Cholinergic System Prevents the Development of Diabetes-Associated Cardiovascular Complications // Cardiovasc. Diabetol. 2021. Vol. 20, № 1. Art. № 50. https://doi.org/10.1186/s12933-021-01231-8
Eccles J.C., Fatt P., Koketsu K. Cholinergic and Inhibitory Synapses in a Pathway from Motor-Axon Collaterals to Motoneurones // J. Physiol. 1954. Vol. 126, № 3. Р. 524–562. https://doi.org/10.1113/jphysiol.1954.sp005226
Chen J., Mizushige T., Nishimune H. Active Zone Density Is Conserved During Synaptic Growth but Impaired in Aged Mice // J. Comp. Neurol. 2012. Vol. 520, № 2. Р. 434–452. https://doi.org/10.1002/cne.22764
Schiavo G., Stenbeck G., Rothman J.E., Söllner T.H. Binding of the Synaptic Vesicle v-SNARE, Synaptotagmin, to the Plasma Membrane t-SNARE, SNAP-25, Can Explain Docked Vesicles at Neurotoxin-Treated Synapses // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. Vol. 94, № 3. Р. 997–1001. https://doi.org/10.1073/pnas.94.3.997
White D.N., Stowell M.H.B. Room for Two: The Synaptophysin/Synaptobrevin Complex // Front. Synaptic Neurosci. 2021. Vol. 13. Art. № 740318. https://doi.org/10.3389/fnsyn.2021.740318
Krause M., Wernig A. The Distribution of Acetylcholine Receptors in the Normal and Denervated Neuromuscular Junction of the Frog // J. Neurocytol. 1985. Vol. 14, № 5. P. 765–780. https://doi.org/10.1007/BF01170827
Fujita A., Cheng J., Tauchi-Sato K., Takenawa T., Fujimoto T. A Distinct Pool of Phosphatidylinositol 4,5-Bisphosphate in Caveolae Revealed by a Nanoscale Labeling Technique // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009. Vol. 106, № 23. Р. 9256–9261. https://doi.org/10.1073/pnas.0900216106
Петров А.М., Зефиров А.Л. Холестерин и липидные плотики биологических мембран. Роль в секреции, рецепции и функционировании ионных каналов // Успехи физиол. наук. 2013. Т. 44, № 1. С. 17–38.
Gazzerro E., Sotgia F., Bruno C., Lisanti M.P., Minetti C. Caveolinopathies: From the Biology of Caveolin-3 to Human Diseases // Eur. J. Hum. Genet. 2010. Vol. 18, № 2. Р. 137–145. https://doi.org/10.1038/ejhg.2009.103
Hausser A., Schlett K. Coordination of AMPA Receptor Trafficking by Rab GTPases // Small GTPases. 2019. Vol. 10, № 6. Р. 419–432. https://doi.org/10.1080/21541248.2017.1337546
Zakany F., Kovacs T., Panyi G., Varga Z. Direct and Indirect Cholesterol Effects on Membrane Proteins with Special Focus on Potassium Channels // Biochim. Biophys. Acta Mol. Cell Biol. Lipids. 2020. Vol. 1865, № 8. Art. № 158706. https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2020.158706
Kravtsova V.V., Matchkov V.V., Bouzinova E.V., Vasiliev A.N., Razgovorova I.A., Heiny J.A., Krivoi I.I. IsoformSpecific Na,K-ATPase Alterations Precede Disuse-Induced Atrophy of Rat Soleus Muscle // Biomed. Res. Int. 2015. Vol. 2015. Art. № 720172. https://doi.org/10.1155/2015/720172
McHardy S.F., Wang H.L., McCowen S.V., Valdez M.C. Recent Advances in Acetylcholinesterase Inhibitors and Reactivators: An Update on the Patent Literature (2012–2015) // Expert Opin. Ther. Pat. 2017. Vol. 27, № 4. Р. 455–476. https://doi.org/10.1080/13543776.2017.1272571
Bonaz B., Sinniger V., Pellissier S. Therapeutic Potential of Vagus Nerve Stimulation for Inflammatory Bowel Diseases // Front. Neurosci. 2021. Vol. 15. Art. № 650971. https://doi.org/10.3389/fnins.2021.650971
de Jonge W.J., Ulloa L. The Alpha7 Nicotinic Acetylcholine Receptor as a Pharmacological Target for Inflammation // Br. J. Pharmacol. 2007. Vol. 151, № 7. Р. 915–929. https://doi.org/10.1038/sj.bjp.0707264
Brenner H.R., Akaaboune M. Recycling of Acetylcholine Receptors at Ectopic Postsynaptic Clusters Induced by Exogenous Agrin in Living Rats // Dev. Biol. 2014. Vol. 394, № 1. Р. 122–128. https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2014.07.018
Barrantes F.J. Cell-Surface Translational Dynamics of Nicotinic Acetylcholine Receptors // Front. Synaptic Neurosci. 2014. Vol. 6. Art. № 25. https://doi.org/10.3389/fnsyn.2014.00025
Karimi N., Okhovat A.A., Ziaadini B., Haghi Ashtiani B., Nafissi S., Fatehi F. Myasthenia Gravis Associated with Novel Coronavirus 2019 Infection: A Report of Three Cases // Clin. Neurol. Neurosurg. 2021. Vol. 208. Art. № 106834. https://doi.org/10.1016/j.clineuro.2021.106834
Alexandris N., Lagoumintzis G., Chasapis C.T., Leonidas D.D., Papadopoulos G.E., Tzartos S.J., Tsatsakis A., Eliopoulos E., Poulas K., Farsalinos K. Nicotinic Cholinergic System and COVID-19: In silico Evaluation of Nicotinic Acetylcholine Receptor Agonists as Potential Therapeutic Interventions // Toxicol. Rep. 2020. Vol. 8. P. 73–83. https://doi.org/10.1016/j.toxrep.2020.12.013
Bruneau E.G., Akaaboune M. The Dynamics of Recycled Acetylcholine Receptors at the Neuromuscular Junction in vivo // Development. 2006. Vol. 133, № 22. Р. 4485–4493. https://doi.org/10.1242/dev.02619
Lück G., Hoch W., Hopf C., Blottner D. Nitric Oxide Synthase (NOS-1) Coclustered with Agrin-Induced AChRSpecializations on Cultured Skeletal Myotubes // Mol. Cell. Neurosci. 2000. Vol. 16, № 3. Р. 269–281. https://doi.org/10.1006/mcne.2000.0873
Klyachko V.A., Ahern G.P., Jackson M.B. cGMP-Mediated Facilitation in Nerve Terminals by Enhancement of the Spike Afterhyperpolarization // Neuron. 2001. Vol. 31, № 6. Р. 1015–1025. https://doi.org/10.1016/s08966273(01)00449-4
Sayed N., Baskaran P., Ma X., van den Akker F., Beuve A. Desensitization of Soluble Guanylyl Cyclase, the NO Receptor, by S-Nitrosylation // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007. Vol. 104, № 30. Р. 12312–12317. https://doi.org/10.1073/pnas.0703944104
Проскурина С.Е. Влияние оксида азота (NO) на активность фермента ацетилхолинэстеразы в нервномышечном синапсе крысы: дис. … канд. биол. наук. Казань, 2016. 134 с.
Petrov K.A., Malomouzh A.I., Kovyazina I.V., Krejci E., Nikitashina A.D., Proskurina S.E., Zobov V.V., Nikolsky E.E. Regulation of Acetylcholinesterase Activity by Nitric Oxide in Rat Neuromuscular Junction via N-Methyl-D-Aspartate Receptor Activation // Eur. J. Neurosci. 2013. Vol. 37, № 2. Р. 181–189. https://doi.org/10.1111/ejn.12029
Rosas-Ballina M., Ochani M., Parrish W.R., Ochani K., Harris Y.T., Huston J.M., Chavan S., Tracey K.J. Splenic Nerve Is Required for Cholinergic Antiinflammatory Pathway Control of TNF in Endotoxemia // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008. Vol. 105, № 31. Р. 11008–11013. https://doi.org/10.1073/pnas.0803237105
Balez R., Ooi L. Getting to NO Alzheimer’s Disease: Neuroprotection versus Neurotoxicity Mediated by Nitric Oxide // Oxid. Med. Cell. Longev. 2016. Vol. 2016. Art. № 3806157. https://doi.org/10.1155/2016/3806157
Gilhus N.E., Tzartos S., Evoli A., Palace J., Burns T.M., Verschuuren J.J.G.M. Myasthenia Gravis // Nat. Rev. Dis. Primers. 2019. Vol. 5, № 1. Art. № 30. https://doi.org/10.1038/s41572-019-0079-y
Leoni V., Caccia C. The Impairment of Cholesterol Metabolism in Huntington Disease // Biochim. Biophys. Acta. 2015. Vol. 1851, № 8. Р. 1095–1105. https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2014.12.018
Grajales-Reyes G.E., Báez-Pagán C.A., Zhu H., Grajales-Reyes J.G., Delgado-Vélez M., García-Beltrán W.F., Luciano C.A., Quesada O., Ramírez R., Gómez C.M., Lasalde-Dominicci J.A. Transgenic Mouse Model Reveals an Unsuspected Role of the Acetylcholine Receptor in Statin-Induced Neuromuscular Adverse Drug Reactions // Pharmacogenomics J. 2013. Vol. 13, № 4. Р. 362–368. https://doi.org/10.1038/tpj.2012.21
Crespi B., Alcock J. Conflicts Over Calcium and the Treatment of COVID-19 // Evol. Med. Public Health. 2021. Vol. 9, № 1. Р. 149–156. https://doi.org/10.1093/emph/eoaa046
Ramadan J.W., Steiner S.R., O’Neill C.M., Nunemaker C.S. The Central Role of Calcium in the Effects of Cytokines on Beta-Cell Function: Implications for Type 1 and Type 2 Diabetes // Cell Calcium. 2011. Vol. 50, № 6. P. 481–490. https://doi.org/10.1016/j.ceca.2011.08.005
Luciani D.S., Gwiazda K.S., Yang T.L., Kalynyak T.B., Bychkivska Y., Frey M.H., Jeffrey K.D., Sampaio A.V., Underhill T.M., Johnson J.D. Roles of IP3R and RyR Ca2+ Channels in Endoplasmic Reticulum Stress and β-Cell Death // Diabetes. 2009. Vol. 58, № 2. Р. 422–432. https://doi.org/10.2337/db07-1762
Berchtold M.W., Brinkmeier H., Müntener M. Calcium Ion in Skeletal Muscle: Its Crucial Role for Muscle Function, Plasticity, and Disease // Physiol. Rev. 2000. Vol. 80, № 3. P. 1215–1265. https://doi.org/10.1152/physrev.2000.80.3.1215
Guo T., Fan Y., Chen M., Wu X., Zhang L., He T., Wang H., Wan J., Wang X., Lu Z. Cardiovascular Implications of Fatal Outcomes of Patients with Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) // JAMA Cardiol. 2020. Vol. 5, № 7. Р. 811–818. https://doi.org/10.1001/jamacardio.2020.1017
Arentz M., Yim E., Klaff L., Lokhandwala S., Riedo F.X., Chong M., Lee M. Characteristics and Outcomes of 21 Critically Ill Patients with COVID-19 in Washington State // JAMA. 2020. Vol. 323, № 16. Р. 1612–1614. https://doi.org/10.1001/jama.2020.4326
Dani M., Dirksen A., Taraborrelli P., Torocastro M., Panagopoulos D., Sutton R., Lim P.B. Autonomic Dysfunction in ‘Long COVID’: Rationale, Physiology and Management Strategies // Clin. Med. (Lond.). 2021. Vol. 21, № 1. Р. e63–e67. https://doi.org/10.7861/clinmed.2020-0896
Jung F., Krüger-Genge A., Franke R.P., Hufert F., Küpper J.H. COVID-19 and the Endothelium // Clin. Hemorheol. Microcirc. 2020. Vol. 75, № 1. Р. 7–11. https://doi.org/10.3233/ch-209007
Jardine D.L., Wieling W., Brignole M., Lenders J.W.M., Sutton R., Stewart J. The Pathophysiology of the Vasovagal Response // Heart Rhythm. 2018. Vol. 15, № 6. Р. 921–929. https://doi.org/10.1016/j.hrthm.2017.12.013
Chung S.A., Yuan H., Chung F. A Systemic Review of Obstructive Sleep Apnea and Its Implications for Anesthesiologists // Anesth. Analg. 2008. Vol. 107, № 5. Р. 1543–1563. https://doi.org/10.1213/ane.0b013e318187c83a
Monahan K.D. Effect of Aging on Baroreflex Function in Humans // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2007. Vol. 293, № 1. Р. R3–R12. https://doi.org/10.1152/ajpregu.00031.2007
