Extracellular vesicles from long Covid patients promote RUNX2-mediated cellular stress via dysregulated miR-204 and p53 pathway activation

People living with long COVID, also known as post-acute sequelae of SARS-CoV-2, often report very different symptoms from one another. The most common ones are constant tiredness, trouble catching their breath, and sometimes a strange discomfort in the legs when they try to be active. These things make day-to-day life harder, but even with so many cases being reported now, a clear picture of why it occurs is still lacking. As of today, extracellular vesicles (EVs), are known to be small particles released by cells, can play roles in tissue repair and in carrying bits of genetic or protein material between cells. What is still unclear is what makes EVs from people with long COVID unique, and how they affect other cells. In this study, EVs from sera of long COVID patients were isolated and examined in detail using nanoparticle tracking analysis (NTA), atomic force microscopy (AFM), and flow cytometry. Next, their effects were tested on different cell types: lung cells, mesenchymal stem cells (MSCs), endothelial cells from the umbilical vein (HUVECs), and aortic smooth muscle cells (ASMCs). Stress signals were induced by EVs, increasing SESN1, SESN2, and p53 levels. In addition, examining mitochondrial function and performing targeted transfections was done to determine what molecular pathways were activated or inhibited. The results were straightforward. EVs derived from long COVID patients prompted lung cells to overly express RUNX2 and activate p53/p21 pathways alongside multiple other signals associated with fibrosis and cellular stress. Moreover, EVs diminished mitochondrial function, especially in a crowded cellular environment, reducing maximal respiration and ATP yield. Proteomic interaction analysis suggested that RUNX2 was functioning in several key pathways and was post-transcriptionally regulated by miR-204. Moreover, EVs elevated RUNX2, SESN1, p53, and p21 in endothelial, smooth muscle, and stem cells, further activating cellular stress responses. Overall, EVs from long COVID patients induce a stressed, fibrotic state in cells while disrupting mitochondrial energetics. This represents one aspect of the many effects of this condition and, nevertheless, improves the understanding of the effects of long COVID.

Le persone che vivono con il long COVID, noto anche come sequele post-acute da SARS-CoV-2, riportano spesso sintomi molto diversi l’uno dall’altro. I più comuni sono stanchezza costante, difficoltà a riprendere fiato e talvolta uno strano fastidio alle gambe quando cercano di essere attivi. Queste cose rendono la vita quotidiana più difficile, ma anche con così tanti casi riportati oggi, manca ancora un quadro chiaro del perché si verifichi. Ad oggi le vescicole extracellulari (EVs), note per essere piccole particelle rilasciate dalle cellule, possono avere un ruolo nella riparazione dei tessuti e nel trasporto di frammenti di materiale genetico o proteico tra le cellule. Ciò che non è ancora chiaro è cosa renda uniche le EVs delle persone con long COVID e come esse influenzino altre cellule. In questo studio, le EVs dal siero di pazienti con long COVID sono state isolate ed esaminate in dettaglio utilizzando la nanoparticle tracking analysis (NTA), la microscopia a forza atomica (AFM) e la citofluorimetria a flusso. Successivamente, i loro effetti sono stati testati su diversi tipi cellulari: cellule polmonari, cellule staminali mesenchimali (MSCs), cellule endoteliali della vena ombelicale (HUVECs) e cellule muscolari lisce aortiche (ASMCs). I segnali di stress sono stati indotti dalle EVs, aumentando i livelli di SESN1, SESN2 e p53. Inoltre, è stata esaminata la funzione mitocondriale ed effettuate trasfezioni mirate per determinare quali vie molecolari fossero attivate o inibite. I risultati sono stati chiari. Le EVs derivate da pazienti con long COVID hanno indotto le cellule polmonari a sovra esprimere RUNX2 e ad attivare le vie p53/p21 insieme a molteplici altri segnali associati a fibrosi e stress cellulare. Inoltre, le EVs hanno ridotto la funzione mitocondriale, specialmente in un ambiente cellulare affollato, diminuendo la respirazione massimale e la produzione di ATP. L’analisi delle interazioni proteomiche ha suggerito che RUNX2 funziona in diverse vie chiave ed è regolato post-trascrizionalmente da miR-204. Inoltre, le EVs hanno aumentato RUNX2, SESN1, p53 e p21 nelle cellule endoteliali, muscolari lisce e staminali, attivando ulteriormente le risposte di stress cellulare. Complessivamente, le EVs di pazienti con long COVID inducono uno stato cellulare stressato e fibrotico, mentre compromettono l’energetica mitocondriale. Questo rappresenta un aspetto dei molti effetti di questa condizione e, comunque, migliora la comprensione del long COVID.