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Martínez-Gómez LE, Martinez-Armenta C, Tusie-Luna T, Vázquez-Cárdenas P, Vidal-Vázquez RP, Ramírez-Hinojosa JP, Gómez-Martín D, Vargas-Alarcón G, Posadas-Sánchez R, Fragoso JM, de la Peña A, Rodríguez-Pérez JM, Mata-Miranda MM, Vázquez-Zapién GJ, Martínez-Cuazitl A, Martínez-Ruiz FDJ, Zayago-Angeles DM, Ramos-Tavera L, Méndez-Aguilera A, Camacho-Rea MDC, Ordoñez-Sánchez ML, Segura-Kato Y, Suarez-Ahedo C, Olea-Torres J, Herrera-López B, Pineda C, Martínez-Nava GA, López-Reyes A. The fatal contribution of serine protease-related genetic variants to COVID-19 outcomes. Front Immunol 2024; 15:1335963. [PMID: 38601158 PMCID: PMC11004237 DOI: 10.3389/fimmu.2024.1335963] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 11/13/2023] [Accepted: 03/14/2024] [Indexed: 04/12/2024] Open
Abstract
Introduction Serine proteases play a critical role during SARS-CoV-2 infection. Therefore, polymorphisms of transmembrane protease serine 2 (TMPRSS2) and serpine family E member 1 (SERPINE1) could help to elucidate the contribution of variability to COVID-19 outcomes. Methods To evaluate the genetic variants of the genes previously associated with COVID-19 outcomes, we performed a cross-sectional study in which 1536 SARS-CoV-2-positive participants were enrolled. TMPRSS2 (rs2070788, rs75603675, rs12329760) and SERPINE1 (rs2227631, rs2227667, rs2070682, rs2227692) were genotyped using the Open Array Platform. The association of polymorphisms with disease outcomes was determined by logistic regression analysis adjusted for covariates (age, sex, hypertension, type 2 diabetes, and obesity). Results According to our codominant model, the GA genotype of rs2227667 (OR=0.55; 95% CI = 0.36-0.84; p=0.006) and the AG genotype of rs2227667 (OR=0.59; 95% CI = 0.38-0.91; p=0.02) of SERPINE1 played a protective role against disease. However, the rs2227692 T allele and TT genotype SERPINE1 (OR=1.45; 95% CI = 1.11-1.91; p=0.006; OR=2.08; 95% CI = 1.22-3.57; p=0.007; respectively) were associated with a decreased risk of death. Similarly, the rs75603675 AA genotype TMPRSS2 had an OR of 1.97 (95% CI = 1.07-3.6; p=0.03) for deceased patients. Finally, the rs2227692 T allele SERPINE1 was associated with increased D-dimer levels (OR=1.24; 95% CI = 1.03-1.48; p=0.02). Discussion Our data suggest that the rs75603675 TMPRSS2 and rs2227692 SERPINE1 polymorphisms are associated with a poor outcome. Additionally, rs2227692 SERPINE1 could participate in hypercoagulable conditions in critical COVID-19 patients, and this genetic variant could contribute to the identification of new pharmacological targets and treatment strategies to block the inhibition of TMPRSS2 entry into SARS-CoV-2.
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Affiliation(s)
- Laura Edith Martínez-Gómez
- Laboratorio de Gerociencias, Dirección General, Departamento de Reconstrucción Articular, Laboratorio Facilitador, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Mexico City, Mexico
| | - Carlos Martinez-Armenta
- Laboratorio de Gerociencias, Dirección General, Departamento de Reconstrucción Articular, Laboratorio Facilitador, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Mexico City, Mexico
| | - Teresa Tusie-Luna
- Unidad de Biología Molecular y Medicina Genómica, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición, Salvador, Zubirán, Mexico City, Mexico
- Instituto de Investigaciones Biomédicas Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico City, Mexico
| | - Paola Vázquez-Cárdenas
- Centro de Innovación Médica Aplicada, Hospital General Dr. Manuel Gea González, Mexico City, Mexico
| | - Rosa P. Vidal-Vázquez
- Centro de Innovación Médica Aplicada, Hospital General Dr. Manuel Gea González, Mexico City, Mexico
| | - Juan P. Ramírez-Hinojosa
- Centro de Innovación Médica Aplicada, Hospital General Dr. Manuel Gea González, Mexico City, Mexico
| | - Diana Gómez-Martín
- Department of Immunology and Rheumatology, Departamento de Inmunogenética, Departamento de Nutrición Animal, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Secretaría de Salud, Mexico City, Mexico
| | - Gilberto Vargas-Alarcón
- Departamento de Biología Molecular y Endocrinología, Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chávez, Mexico City, Mexico
| | - Rosalinda Posadas-Sánchez
- Departamento de Biología Molecular y Endocrinología, Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chávez, Mexico City, Mexico
| | - José Manuel Fragoso
- Departamento de Biología Molecular y Endocrinología, Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chávez, Mexico City, Mexico
| | - Aurora de la Peña
- Departamento de Farmacología, Facultad de Medicina, Universidad Nacional Autónoma de México, Mexico City, Mexico
| | - José Manuel Rodríguez-Pérez
- Departamento de Biología Molecular y Endocrinología, Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chávez, Mexico City, Mexico
| | - Mónica M. Mata-Miranda
- Laboratorio de Biología Celular y Tisular, Laboratorio de Embriología, Escuela Médico Militar, Universidad del Ejército y Fuerza Aérea, Mexico City, Mexico
| | - Gustavo J. Vázquez-Zapién
- Laboratorio de Biología Celular y Tisular, Laboratorio de Embriología, Escuela Médico Militar, Universidad del Ejército y Fuerza Aérea, Mexico City, Mexico
| | - Adriana Martínez-Cuazitl
- Laboratorio de Biología Celular y Tisular, Laboratorio de Embriología, Escuela Médico Militar, Universidad del Ejército y Fuerza Aérea, Mexico City, Mexico
| | - Felipe de J. Martínez-Ruiz
- Nuevo Hospital General Delegación Regional Sur de la Ciudad de México Instituto de Seguridad y Servicios Sociales de los Trabajadores del Estado (ISSSTE), Mexico City, Mexico
| | - Dulce M. Zayago-Angeles
- Nuevo Hospital General Delegación Regional Sur de la Ciudad de México Instituto de Seguridad y Servicios Sociales de los Trabajadores del Estado (ISSSTE), Mexico City, Mexico
| | - Luis Ramos-Tavera
- Department of Immunology and Rheumatology, Departamento de Inmunogenética, Departamento de Nutrición Animal, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Secretaría de Salud, Mexico City, Mexico
| | - Alberto Méndez-Aguilera
- Laboratorio de Gerociencias, Dirección General, Departamento de Reconstrucción Articular, Laboratorio Facilitador, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Mexico City, Mexico
| | - María del C. Camacho-Rea
- Department of Immunology and Rheumatology, Departamento de Inmunogenética, Departamento de Nutrición Animal, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Secretaría de Salud, Mexico City, Mexico
| | - María L. Ordoñez-Sánchez
- Unidad de Biología Molecular y Medicina Genómica, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición, Salvador, Zubirán, Mexico City, Mexico
| | - Yayoi Segura-Kato
- Unidad de Biología Molecular y Medicina Genómica, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición, Salvador, Zubirán, Mexico City, Mexico
| | - Carlos Suarez-Ahedo
- Laboratorio de Gerociencias, Dirección General, Departamento de Reconstrucción Articular, Laboratorio Facilitador, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Mexico City, Mexico
| | - Jessel Olea-Torres
- Laboratorio de Gerociencias, Dirección General, Departamento de Reconstrucción Articular, Laboratorio Facilitador, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Mexico City, Mexico
| | - Brígida Herrera-López
- Laboratorio de Gerociencias, Dirección General, Departamento de Reconstrucción Articular, Laboratorio Facilitador, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Mexico City, Mexico
| | - Carlos Pineda
- Laboratorio de Gerociencias, Dirección General, Departamento de Reconstrucción Articular, Laboratorio Facilitador, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Mexico City, Mexico
| | - Gabriela A. Martínez-Nava
- Laboratorio de Gerociencias, Dirección General, Departamento de Reconstrucción Articular, Laboratorio Facilitador, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Mexico City, Mexico
| | - Alberto López-Reyes
- Laboratorio de Gerociencias, Dirección General, Departamento de Reconstrucción Articular, Laboratorio Facilitador, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Mexico City, Mexico
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Martínez-Gómez LE, Ibarra-González I, Fernández-Lainez C, Tusie T, Moreno-Macías H, Martinez-Armenta C, Jimenez-Gutierrez GE, Vázquez-Cárdenas P, Vidal-Vázquez P, Ramírez-Hinojosa JP, Rodríguez-Zulueta AP, Vargas-Alarcón G, Rojas-Velasco G, Sánchez-Muñoz F, Posadas-Sanchez R, Martínez-Ruiz FDJ, Zayago-Angeles DM, Moreno ML, Barajas-Galicia E, Lopez-Cisneros G, Gonzalez-Fernández NC, Ortega-Peña S, Herrera-López B, Olea-Torres J, Juárez-Arias M, Rosas-Vásquez M, Cabrera-Nieto SA, Magaña JJ, Camacho-Rea MDC, Suarez-Ahedo C, Coronado-Zarco I, Valdespino-Vázquez MY, Martínez-Nava GA, Pineda C, Vela-Amieva M, López-Reyes A. Metabolic Reprogramming in SARS-CoV-2 Infection Impacts the Outcome of COVID-19 Patients. Front Immunol 2022; 13:936106. [PMID: 36341434 PMCID: PMC9634751 DOI: 10.3389/fimmu.2022.936106] [Citation(s) in RCA: 7] [Impact Index Per Article: 3.5] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/04/2022] [Accepted: 06/10/2022] [Indexed: 11/25/2023] Open
Abstract
Severe acute respiratory syndrome-coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection triggers inflammatory clinical stages that affect the outcome of patients with coronavirus disease 2019 (COVID-19). Disease severity may be associated with a metabolic imbalance related to amino acids, lipids, and energy-generating pathways. The aim of this study was to characterize the profile of amino acids and acylcarnitines in COVID-19 patients. A multicenter, cross-sectional study was carried out. A total of 453 individuals were classified by disease severity. Levels of 11 amino acids, 31 acylcarnitines, and succinylacetone in serum samples were analyzed by electrospray ionization-triple quadrupole tandem mass spectrometry. Different clusters were observed in partial least squares discriminant analysis, with phenylalanine, alanine, citrulline, proline, and succinylacetone providing the major contribution to the variability in each cluster (variable importance in the projection >1.5). In logistic models adjusted by age, sex, type 2 diabetes mellitus, hypertension, and nutritional status, phenylalanine was associated with critical outcomes (odds ratio=5.3 (95% CI 3.16-9.2) in the severe vs. critical model, with an area under the curve of 0.84 (95% CI 0.77-0.90). In conclusion the metabolic imbalance in COVID-19 patients might affect disease progression. This work shows an association of phenylalanine with critical outcomes in COVID-19 patients, highlighting phenylalanine as a potential metabolic biomarker of disease severity.
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Affiliation(s)
- Laura E. Martínez-Gómez
- Laboratorio de Gerociencias, Laboratorio Facilitador, Laboratorio de Medicina Genómica, Dirección General, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Isabel Ibarra-González
- Unidad de Genética de la Nutrición, Instituto de Investigaciones Biomédicas, Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), Ciudad de México, Mexico
| | - Cynthia Fernández-Lainez
- Laboratorio de Errores Innatos del Metabolismo y Tamiz, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Teresa Tusie
- Unidad de Biología Molecular y Medicina Genómica, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Instituto de Investigaciones Biomédicas UNAM, Ciudad de México, Mexico
| | - Hortensia Moreno-Macías
- Unidad de Biología Molecular y Medicina Genómica, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Instituto de Investigaciones Biomédicas UNAM, Ciudad de México, Mexico
- Departamento de Economía. División de Ciencias Sociales y Humanidades, Universidad Autónoma Metropolitana, Iztapalapa, Ciudad de México, Mexico
| | - Carlos Martinez-Armenta
- Posgrado en Biología Experimental, Dirección de Ciencias Biológicas y de la Salud (DCBS), Universidad Autónoma Metropolitana Iztapalapa, Ciudad de México, Mexico
| | - Guadalupe Elizabeth Jimenez-Gutierrez
- Laboratorio de Gerociencias, Laboratorio Facilitador, Laboratorio de Medicina Genómica, Dirección General, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Paola Vázquez-Cárdenas
- Centro de Innovación Médica Aplicada, Subdirección de Epidemiología e Infectología, Hospital General Dr. Manuel Gea González, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Patricia Vidal-Vázquez
- Centro de Innovación Médica Aplicada, Subdirección de Epidemiología e Infectología, Hospital General Dr. Manuel Gea González, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Juan P. Ramírez-Hinojosa
- Centro de Innovación Médica Aplicada, Subdirección de Epidemiología e Infectología, Hospital General Dr. Manuel Gea González, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Ana P. Rodríguez-Zulueta
- Centro de Innovación Médica Aplicada, Subdirección de Epidemiología e Infectología, Hospital General Dr. Manuel Gea González, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Gilberto Vargas-Alarcón
- Departamentos de Biología Molecular, Inmunología, Endocrinologia y Unidad de Cuidados Intensivos, Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chavez, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Gustavo Rojas-Velasco
- Departamentos de Biología Molecular, Inmunología, Endocrinologia y Unidad de Cuidados Intensivos, Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chavez, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Fausto Sánchez-Muñoz
- Departamentos de Biología Molecular, Inmunología, Endocrinologia y Unidad de Cuidados Intensivos, Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chavez, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Rosalinda Posadas-Sanchez
- Departamentos de Biología Molecular, Inmunología, Endocrinologia y Unidad de Cuidados Intensivos, Instituto Nacional de Cardiología Ignacio Chavez, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Felipe de J. Martínez-Ruiz
- Nuevo Hospital General Delegación Regional Sur de la Ciudad de México, Instituto de Seguridad y Servicios Sociales para los Trabajadores del Estado (ISSSTE), Ciudad de México, Mexico
| | - Dulce M. Zayago-Angeles
- Nuevo Hospital General Delegación Regional Sur de la Ciudad de México, Instituto de Seguridad y Servicios Sociales para los Trabajadores del Estado (ISSSTE), Ciudad de México, Mexico
| | - Mariana L. Moreno
- Nuevo Hospital General Delegación Regional Sur de la Ciudad de México, Instituto de Seguridad y Servicios Sociales para los Trabajadores del Estado (ISSSTE), Ciudad de México, Mexico
| | - Edith Barajas-Galicia
- Hospital Central Norte Petróleos Mexicanos (PEMEX), Estado de México, Mexico City, Mexico
| | - Gerardo Lopez-Cisneros
- Hospital Central Norte Petróleos Mexicanos (PEMEX), Estado de México, Mexico City, Mexico
| | | | - Silvestre Ortega-Peña
- Laboratorio de Gerociencias, Laboratorio Facilitador, Laboratorio de Medicina Genómica, Dirección General, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Brígida Herrera-López
- Laboratorio de Gerociencias, Laboratorio Facilitador, Laboratorio de Medicina Genómica, Dirección General, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Jessel Olea-Torres
- Laboratorio de Gerociencias, Laboratorio Facilitador, Laboratorio de Medicina Genómica, Dirección General, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Manuel Juárez-Arias
- Unidad de Investigación y Desarrollo en Alimentos, Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico (IT) Veracruz, Veracruz, Mexico
| | - Maritza Rosas-Vásquez
- Unidad de Investigación y Desarrollo en Alimentos, Tecnológico Nacional de México/Instituto Tecnológico (IT) Veracruz, Veracruz, Mexico
| | - Sara Aileen Cabrera-Nieto
- Posgrado en Ciencias Médicas, Facultad de Ciencias de la Salud, Universidad Anáhuac, Ciudad de México, Mexico
| | - Jonathan J. Magaña
- Laboratorio de Gerociencias, Laboratorio Facilitador, Laboratorio de Medicina Genómica, Dirección General, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - María del Carmen Camacho-Rea
- Departamento de Nutrición Animal, Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Carlos Suarez-Ahedo
- Laboratorio de Gerociencias, Laboratorio Facilitador, Laboratorio de Medicina Genómica, Dirección General, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Irma Coronado-Zarco
- Instituto Nacional de Perinatología Isidro Espinosa de los Reyes, Ciudad de México, Mexico
| | | | - Gabriela Angélica Martínez-Nava
- Laboratorio de Gerociencias, Laboratorio Facilitador, Laboratorio de Medicina Genómica, Dirección General, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Carlos Pineda
- Laboratorio de Gerociencias, Laboratorio Facilitador, Laboratorio de Medicina Genómica, Dirección General, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Marcela Vela-Amieva
- Laboratorio de Errores Innatos del Metabolismo y Tamiz, Instituto Nacional de Pediatría, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
| | - Alberto López-Reyes
- Laboratorio de Gerociencias, Laboratorio Facilitador, Laboratorio de Medicina Genómica, Dirección General, Instituto Nacional de Rehabilitación Luis Guillermo Ibarra Ibarra, Secretaría de Salud, Ciudad de México, Mexico
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