The effect of the immune response to SARS-CoV-2 S protein on angiotensin II levels in rats

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Autoantibodies against key molecules of the renin-angiotensin system (RAS) are found in some patients infected with SARS-CoV-2. These autoantibodies include antibodies against angiotensin II and angiotensin converting enzyme 2 (ACE2). The presence of antibodies to the RAS-related molecules is associated with episodes of hypotension or hypertension. The aim of this work was to study the effect of antibodies to SARS-CoV-2 S protein and autoantibodies to ACE2 on angiotensin II levels in a model of induced multiple organ damage caused in rats by immunization with SARS-CoV-2 S protein. The effect of pre-existing autoimmune encephalomyelitis on change in angiotensin II level caused by immunization with S protein is also was studied. Wistar rats were immunized with S protein of SARS-CoV-2 emulsified in incomplete Freund’s adjuvant (IFA). At the time of injection of S protein 6 of the rats were intact (S group), in 4 of the rat experimental autoimmune encephalomyelitis was previously induced by immunization with guinea pig myelin basic protein (EAE + S group). The control group of rats was injected with IFA. Antibodies to S protein, autoantibodies to ACE2, and angiotensin II level were determined in blood plasma by enzyme linked immunosorbent assay. It was found that immunization with S protein leads to a transient decrease in the blood level of angiotensin II. The blood angiotensin II level was lower than normal in 3 out of 6 rats (50%) in group S, and in 3 out of 4 (75%) in the EAE + S group at week 6 after immunization. The decrease in angiotensin II level was significant in the EAE + S group relative to the control group (ANOVA, p = 0.0423). A deeper decrease in the angiotensin II level in the blood of EAE + S group than in S group was associated with a higher level of antibodies to S protein: the level of antibodies to S protein was significantly higher in the EAE + S group for 1-6 weeks after immunization with S protein compared to the S group of rats. Immunization of rats with S protein did not cause the production of anti-ACE2 autoantibodies in the EAE + S group, and in the S group it was weak and was not accompanied by an increase in angiotensin II levels. Thus, in rats immunized with S protein, a transient decrease in the level of angiotensin II was detected at the peak of production of antibodies to S protein, which may indicate that antibodies to S protein may contribute to a decrease in angiotensin II level in SARS-CoV-2 infection. In addition, pre-existing autoimmune disease leads to a stronger response to S protein, accompanied by a stronger decrease in angiotensin II level.

About the authors

T. V. Khramova

Udmurt State University; Udmurt Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: khratat@mail.ru

PhD (Biology), Senior Research Associate, Laboratory of Molecular and Cell Immunology, Research Associate, Laboratory of Biocompatible Materials

Russian Federation, Izhevsk; Izhevsk

A. Yu. Sidorov

Udmurt State University; Udmurt Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: khratat@mail.ru

PhD (Biology), Senior Research Associate, Laboratory of Molecular and Cell Immunology, Research Associate, Laboratory of Biocompatible Materials

Russian Federation, Izhevsk; Izhevsk

L. V. Beduleva

Udmurt State University; Udmurt Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: khratat@mail.ru

PhD, MD (Biology), Associate Professor, Chief Research Associate, Laboratory of Molecular and Cell Immunology, Leading Research Associate, Laboratory of Biocompatible Materials

Russian Federation, Izhevsk; Izhevsk

I. V. Menshikov

Udmurt State University; Udmurt Federal Research Center, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: khratat@mail.ru

PhD, MD (Biology), Professor, Leading Research Associate, Laboratory of Molecular and Cell Immunology, Chief Research Associate, Laboratory of Biocompatible Materials

Russian Federation, Izhevsk; Izhevsk

N. P. Shklyaeva

Udmurt State University

Email: khratat@mail.ru

Junior Research Associate, Laboratory of Molecular and Cell Immunology

Russian Federation, Izhevsk

References

  1. Arthur J.M., Forrest J.C., Boehme K.W., Kennedy J.L., Owens S., Herzog C., Liu J., Harville T.O. Development of ACE2 autoantibodies after SARS-CoV-2 infection. PLoS One, 2021, Vol. 16, e0257016. doi: 10.1371/journal.pone.0257016.
  2. Briquez P.S., Rouhani S.J., Yu J., Pyzer A.R., Trujillo J., Dugan H.L., Stamper C.T., Changrob S., Sperling A.I., Wilson P.C., Gajewski T.F., Hubbell J.A., Swartz M.A. Severe COVID-19 induces autoantibodies against angiotensin II that correlate with blood pressure dysregulation and disease severity. Sci. Adv., 2022, Vol. 8, eabn3777. doi: 10.1126/sciadv.abn3777.
  3. Elrayess M.A., Zedan H.T., Alattar R.A., Abusriwil H., Al-Ruweidi M.K.A.A., Almuraikhy S., Parengal J., Alhariri B., Yassine H.M., Hssain A.A., Nair A., Samawi M.A., Abdelmajid A., Suwaidi J.A., Saad M.O., Al-Maslamani M., Omrani A.S., Yalcin H.C. Soluble ACE2 and angiotensin II levels are modulated in hypertensive COVID-19 patients treated with different antihypertension drugs. Blood Press., 2022, Vol. 31, pp. 80-90.
  4. Ozkan S., Cakmak F., Konukoglu D., Biberoglu S., Ipekci A., Akdeniz Y.S., Bolayirli I.M., Balkan I.I., Dumanli G.Y., Ikizceli I. Efficacy of serum angiotensin II levels in prognosis of patients with coronavirus disease 2019. Crit. Care Med., 2021, Vol. 49, pp. e613-e623.
  5. Rodriguez-Perez A.I., Labandeira C.M., Pedrosa M.A., Valenzuela R., Suarez-Quintanilla J.A., Cortes-Ayaso M., Mayan-Conesa P., Labandeira-Garcia J.L. Autoantibodies against ACE2 and angiotensin type-1 receptors increase severity of COVID-19. J. Autoimmun., 2021, Vol. 122, 102683. doi: 10.1016/j.jaut.2021.102683.
  6. Simoes e Silva A.C., Silveira K.D., Ferreira A.J., Teixeira M.M. ACE2, angiotensin-(1-7) and Mas receptor axis in inflammation and fibrosis. Br. J. Pharmacol., 2013, Vol. 169, pp. 477-492.
  7. Takahashi Y., Haga S., Ishizaka Y., Mimori A. Autoantibodies to angiotensin-converting enzyme 2 in patients with connective tissue diseases. Arthritis. Res. Ther., 2010, Vol. 12, R85. doi: 10.1186/ar3012.
  8. Vargas Vargas R.A., Varela Millan J.M., Fajardo Bonilla E. Renin-angiotensin system: Basic and clinical aspects-A general perspective. Endocrinol. Diabetes Nutr. (Engl. Ed.)., 2022, Vol. 69, pp. 52-62.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. The angiotensin II level in the plasma of rats immunized with S protein (S group), and rats that previously had an autoimmune encephalomyelitis and immunized with S protein (EAE + S group), and control rats that received an injection of IFA Note. The dotted lines indicate the normal range calculated from the level of angiotensin II in intact rats as mean ± 2SD.

Download (236KB)
3. Figure 2. A, antibodies to S protein in the plasma of rats immunized with S protein (S group), rats that previously had an autoimmune encephalomyelitis and immunized with S protein (EAE + S group), and control rats that received an injection of IFA. Mean ± SD. *, statistically significant differences in relation to rats of S group, p ≤ 0.05, Mann–Whitney test. B, autoantibodies to ACE2 in the plasma of rats immunized with S protein (S group), rats that previously had an autoimmune encephalomyelitis and immunized with S protein (group EAE + S), and control rats that received an injection of IFA. Mean ± SD. **, statistically significant differences in relation to day 0, p = 0.0308, ANOVA, Friedman test

Download (314KB)

Copyright (c) 2024 Khramova T.V., Sidorov A.Y., Beduleva L.V., Menshikov I.V., Shklyaeva N.P.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».