PDF

Streszczenie: Koronawirus 2 ciężkiego ostrego zespołu oddechowego (SARS-CoV-2 – Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2) jest trzecim po koronawirusie ciężkiego ostrego zespołu oddechowego (SARS-CoV – Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus) i koronawirusie środkowo-wschodniego zespołu oddechowego (MERS-CoV – Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus), koronawirusem, który w XXI wieku pokonał barierę międzygatunkową wywołując u człowieka ciężkie schorzenie określane jako COVID-19 (coronavirus disease-19). Praca niniejsza prezentuje najnowsze informacje na temat biologii koronawirusów, co ma pomóc w zrozumieniu wielu zagadnień związanych z zakaźnością SARS-CoV-2 i patogenezą COVID-19 oraz usystematyzować najnowsze informacje dotyczące tych zagadnień. Na wstępie przedstawiono podstawowe informacje dotyczące taksonomii, budowy i replikacji koronawirusów stanowiące podstawę dla dalszych rozważań. Następnie wyjaśniono zjawiska molekularne umożliwiające koronawirusom pokonanie bariery międzygatunkowej. Dalsza część pracy poświęcona została mechanizmom oddziaływania pomiędzy koronawirusami i receptorami komórkowymi stanowiącymi czynnik warunkujący tropizm gatunkowy i tkankowy oraz przebieg kliniczny zakażenia. Szczególną uwagę poświęcono receptorom komórkowym, peptydazie dwupeptydylowej IV oraz konwertazie angiotensyny typu 2, oddziałującym z białkiem S koronawirusów oraz proteazom komórkowym zaangażowanym w proteolizę biała S. Czynniki te determinują wejście wirusa do komórki oraz jego replikację i każda nawet niewielka zmiana jakościowa lub ilościowa w ekspresji tych czynników może mieć wpływ na przebieg zakażenia. W pracy omówiono również mechanizmy odpowiedzi układu odpornościowego na zakażenie koronawirusami istotne w patogenezie COVID-19.

1. Wprowadzenie. 2. Patogeneza i patofizjologia COVID-19. 3. Charakterystyka koronawirusów. 3.1. Systematyka. 3.2. Morfologia. 3.3. Białko S. 3.4. Replikacja. 4. Jak koronawirusy pokonują barierę międzygatunkową? 5. Receptory komórkowe dla koronawirusów.5.1. Peptydaza dwupeptydylowa IV. 5.2. Konwertaza angiotensyny typ 2. 6. Procesowanie proteolityczne białka S. 7. Mechanizmy immunopatogenezy indukowanej zakażeniem SARS-CoV-2. 7.1. Burza cytokinowa. 7.2. Wyniszczenie i zmniejszenie liczebności limfocytów. 7.3. Wzrost liczebności neutrofili. 7.4. Wzmocnienie zależne od przeciwciał. 8. Podsumowanie

Abstract: The Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is the third, following SARS-CoV (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus) and Middle East Respiratory Syndrome-CoV (MERS), zoonotic coronavirus that has crossed the species barrier in XXI century resulting in the development of serious human infection termed COVID-19 (coronavirus disease-19). However, there are still many unanswered questions about its transmissibility and pathogenesis, what impelled us to gather the most recent facts about the nature of coronaviruses. At first we introduced the basic information about coronavirus taxonomy, structure, and replication process to create the basis for more advanced consideration. We also put across the molecular basis of the strategy used by coronaviruses to cross the species barrier. In the following part of this review we focused on the interactions between the virus and the receptor on the host cell, as this stage is the critical process determining the species and tissue tropism, as well as clinical course of infection. The special attention was paid to the cellular receptors interaction with S protein of different CoVs (dipeptidyl peptidase IV and angiotensin-converting enzyme 2) as well as the cellular proteases involved in proteolysis of this protein. These factors determine the virus entry and replication, thus even the fine quantitative or qualitative difference in their expression may be crucial for outcome of infection. We also considered the host immune response and viral evasion mechanisms which would be helpful to understand COVID-19 pathogenesis. We wish the information provided by this review may be helpful to understand virus biology and to develop efficient therapeutic and preventive strategies.

1. Introduction. 2. Pathogenesis and pathophysiology of COVID-19. 3. Nature of coronavirus.3.1. Taxonomy. 3.2. Morphology. 3.3. S protein. 3.4. Replication.  4. How can coronaviruses cross the species barrier? 5. Cellular receptors for coronaviruses. 5.1. Dipeptidyl peptidase IV. 5.2. Angiotensin-converting enzyme 2. 6. Spike protein cleavage. 7. Mechanisms of immunopathogenesis induced bySARS-CoV-2. 7.1. Cytokine storm. 7.2. Depletion and exhaustion of lymphocytes. 7.3. Increased neutrophils. 7.4.Antibody-dependentenhancement. 8. Summary