ヘムは、細菌や真菌などの病原体にとって主要な鉄源でもあります。

動物宿主における遊離鉄の不足を克服するために、病原体は宿主タンパク質からヘムを抽出し取り込むシステムを発達させてきました。

鉄を獲得する戦略としては、

(1) シデロフォアと呼ばれる3価の鉄イオンを獲得するために細胞外に分泌される低分子

(2) 遊離ヘムとヘム結合タンパク質に結合したヘムの両方を獲得できる特殊な分泌型あるいは膜結合型ヘモフォア

宿主から鉄やヘムを奪って自身の膜輸送体へと運搬します。

 

シデロフォアとヘモフォアはともに、ボルデテラ、ヘモフィルス、ブルセラ、ビブリオ、連鎖球菌、ブドウ球菌、その他多くのグラム陽性菌やグラム陰性菌などの多くの病原体の毒性に寄与しています。

興味深いことに、遊離ヘムのレベルが高い宿主は、一般的に感染に対して感受性が高いようです。

これは、ヘモフォアが、宿主内で、不安定な遊離ヘムを優先的に利用することを意味しています。

一方、COVID-19は、SARS-CoV-2ウイルスによって引き起こされる、感染力の高い急性感染症です。

ウイルスは自己複製することができないため、自己複製するには細胞に寄生する必要があります。

SARS-CoV-2ウイルスの場合は

ヘモグロビン（Hb）に結合してヘムの放出を引き起こし、その結果、酸素（O₂）供給が阻害され_、活性酸素種（ROS）が発生します。

その結果、酸化ストレス、低酸素症、および潜在的な心臓障害（心臓発作や心停止など）が増加します。

ウイルスは複製中に宿主細胞の生存に依存しており、細胞代謝には栄養素として鉄が必要です。

鉄は、ATP生成、DNA/RNA合成、修復を含むミトコンドリア機能など、多くの基本的な酵素反応と非酵素反応、および多様な生理学的プロセスに必要です。

SARS-CoV-2がヘモグロビンを攻撃し、ヘムと組織の鉄過剰の代謝経路を攻撃すると報告されています。

COVID-19患者を対象とした研究では、ヘモグロビン値が有意に低いことが示されました。

多くの患者の血清フェリチン、赤血球沈降速度、C反応性タンパク質（CRP）、アルブミン、および乳酸脱水素酵素(LDH)の値は有意に増加しました。

ヘム産生の減少はアミノレブリン酸合成酵素の抑制（ALAS1合成の負の調節）を弱め、それによってヘム前駆体の産生を増加させます。

したがって、それはポルフィリンの蓄積につながります。

赤血球中の過剰なポルフィリンは細胞溶解を促進し、溶血性貧血の発症の原因となる可能性があります。

実際、COVID-19患者はヘムの血漿レベル上昇を示しており、これは溶血状態で報告されたものに匹敵します。

高レベルで不安定なヘムプールを適切に緩衝し、結果として生じる炎症反応に対抗するために、ヘモペキシンやアルブミンなどのヘム除去タンパク質の産生が増加します。

したがって、低アルブミン血症は、患者の年齢や罹患率とは無関係に、疾患転帰の予測指標としてCOVID-19の進行および重症度と有意に相関しています。