Respiratory SARS-CoV-2 Infection Causes Skeletal Muscle Atrophy and Long-Lasting Energy Metabolism Suppression

生物 萎缩 肌发生 心肌细胞 下调和上调 骨骼肌 肌肉萎缩 干扰素 氧化磷酸化 免疫学 内科学 内分泌学 医学 生物化学 遗传学 基因
作者
Shunsaku Homma,Xingyu Wang,Justin J. Frere,Adam C. Gower,Jingsong Zhou,Jean K. Lim,Benjamin R. tenOever,Lan Zhou
出处
期刊:Biomedicines [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:12 (7): 1443-1443
标识
DOI:10.3390/biomedicines12071443
摘要

Muscle fatigue represents the most prevalent symptom of long-term COVID, with elusive pathogenic mechanisms. We performed a longitudinal study to characterize histopathological and transcriptional changes in skeletal muscle in a hamster model of respiratory SARS-CoV-2 infection and compared them with influenza A virus (IAV) and mock infections. Histopathological and bulk RNA sequencing analyses of leg muscles derived from infected animals at days 3, 30, and 60 post-infection showed no direct viral invasion but myofiber atrophy in the SARS-CoV-2 group, which was accompanied by persistent downregulation of the genes related to myofibers, ribosomal proteins, fatty acid β-oxidation, tricarboxylic acid cycle, and mitochondrial oxidative phosphorylation complexes. While both SARS-CoV-2 and IAV infections induced acute and transient type I and II interferon responses in muscle, only the SARS-CoV-2 infection upregulated TNF-α/NF-κB but not IL-6 signaling in muscle. Treatment of C2C12 myotubes, a skeletal muscle cell line, with combined IFN-γ and TNF-α but not with IFN-γ or TNF-α alone markedly impaired mitochondrial function. We conclude that a respiratory SARS-CoV-2 infection can cause myofiber atrophy and persistent energy metabolism suppression without direct viral invasion. The effects may be induced by the combined systemic interferon and TNF-α responses at the acute phase and may contribute to post-COVID-19 persistent muscle fatigue.

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