Published September 17, 2021 | Version v1
Publication Open

The Molecular Basis of Gender Variations in Mortality Rates Associated With the Novel Coronavirus (COVID-19) Outbreak

Creators

  • 1. University of Sharjah
  • 2. Mohammed Bin Rashid University of Medicine and Health Sciences
  • 3. Alexandria University
  • 4. Ottawa Hospital
  • 5. King Saud University
  • 6. McGill University
  • 7. Christie (Canada)

Description

Since the outbreak of the novel coronavirus disease (COVID-19) at the end of 2019, the clinical presentation of the disease showed a great heterogeneity with a diverse impact among different subpopulations. Emerging evidence from different parts of the world showed that male patients usually had a longer disease course as well as worse outcome compared to female patients. A better understanding of the molecular mechanisms behind this difference might be a fundamental step for more effective and personalized response to this disease outbreak. For that reason, here we investigate the molecular basis of gender variations in mortality rates related to COVID-19 infection. To achieve this, we used publicly available lung transcriptomic data from 141 females and compare it to 286 male lung tissues. After excluding Y specific genes, our results showed a shortlist of 73 genes that are differentially expressed between the two groups. Further analysis using pathway enrichment analysis revealed downregulation of a group of genes that are involved in the regulation of hydrolase activity including (CHM, DDX3X, FGFR3, SFRP2, and NLRP2) in males lungs compared to females. This pathway is believed to be essential for immune response and antimicrobial activity in the lung tissues. In contrast, our results showed an increased upregulation of angiotensin II receptor type 1 (AGTR1), a member of the renin-angiotensin system (RAS) that plays a role in angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) activity modulation in male lungs compared to females. Finally, our results showed a differential expression of genes involved in the immune response including the NLRP2 and PTGDR2 in lung tissues of both genders, further supporting the notion of the sex-based immunological differences. Taken together, our results provide an initial evidence of the molecular mechanisms that might be involved in the differential outcomes observed in both genders during the COVID-19 outbreak. This maybe essential for the discovery of new targets and more precise therapeutic options to treat COVID-19 patients from different clinical and epidemiological characteristics with the aim of improving their outcome.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

منذ تفشي مرض فيروس كورونا المستجد (COVID -19) في نهاية عام 2019، أظهر العرض السريري للمرض عدم تجانس كبير مع تأثير متنوع بين المجموعات السكانية الفرعية المختلفة. أظهرت الأدلة الناشئة من أجزاء مختلفة من العالم أن المرضى الذكور عادة ما يكون لديهم مسار مرض أطول بالإضافة إلى نتائج أسوأ مقارنة بالمرضى الإناث. قد يكون الفهم الأفضل للآليات الجزيئية الكامنة وراء هذا الاختلاف خطوة أساسية لاستجابة أكثر فعالية وشخصية لتفشي هذا المرض. لهذا السبب، نقوم هنا بالتحقيق في الأساس الجزيئي للاختلافات بين الجنسين في معدلات الوفيات المتعلقة بعدوى COVID -19. ولتحقيق ذلك، استخدمنا بيانات فحص الرئة المتاحة للجمهور من 141 أنثى وقارناها بـ 286 من أنسجة الرئة الذكرية. بعد استبعاد الجينات المحددة Y، أظهرت نتائجنا قائمة مختصرة من 73 جينًا يتم التعبير عنها بشكل مختلف بين المجموعتين. كشف المزيد من التحليل باستخدام تحليل إثراء المسار عن انخفاض تنظيم مجموعة من الجينات التي تشارك في تنظيم نشاط الإنزيم الهيدروليكي بما في ذلك (CHM و DDX3X و FGFR3 و SFRP2 و NLRP2) في رئة الذكور مقارنة بالإناث. يُعتقد أن هذا المسار ضروري للاستجابة المناعية والنشاط المضاد للميكروبات في أنسجة الرئة. في المقابل، أظهرت نتائجنا زيادة في تنظيم مستقبلات الأنجيوتنسين II من النوع 1 (AGTR1)، وهو عضو في نظام الرينين- أنجيوتنسين (RAS) الذي يلعب دورًا في تعديل نشاط الإنزيم المحول للأنجيوتنسين 2 (ACE2) في الرئتين الذكورية مقارنة بالإناث. أخيرًا، أظهرت نتائجنا تعبيرًا تفاضليًا للجينات المشاركة في الاستجابة المناعية بما في ذلك NLRP2 و PTGDR2 في أنسجة الرئة من كلا الجنسين، مما يدعم فكرة الاختلافات المناعية القائمة على الجنس. تقدم نتائجنا مجتمعة دليلًا أوليًا على الآليات الجزيئية التي قد تشارك في النتائج التفاضلية التي لوحظت في كلا الجنسين أثناء تفشي كوفيد-19. ربما يكون هذا ضروريًا لاكتشاف أهداف جديدة وخيارات علاجية أكثر دقة لعلاج مرضى كوفيد-19 من مختلف الخصائص السريرية والوبائية بهدف تحسين نتائجهم.

Translated Description (French)

Depuis l'apparition de la nouvelle maladie à coronavirus (COVID-19) à la fin de 2019, la présentation clinique de la maladie a montré une grande hétérogénéité avec un impact diversifié parmi les différentes sous-populations. Des preuves émergentes provenant de différentes parties du monde ont montré que les patients masculins avaient généralement une évolution de la maladie plus longue et des résultats plus mauvais que les patientes. Une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires à l'origine de cette différence pourrait être une étape fondamentale pour une réponse plus efficace et personnalisée à cette épidémie de maladie. Pour cette raison, nous étudions ici la base moléculaire des variations entre les sexes des taux de mortalité liés à l'infection par le COVID-19. Pour y parvenir, nous avons utilisé des données transcriptomiques pulmonaires accessibles au public provenant de 141 femmes et les avons comparées à 286 tissus pulmonaires masculins. Après avoir exclu les gènes spécifiques à Y, nos résultats ont montré une liste restreinte de 73 gènes exprimés de manière différentielle entre les deux groupes. Une analyse plus approfondie utilisant l'analyse de l'enrichissement des voies a révélé une régulation négative d'un groupe de gènes impliqués dans la régulation de l'activité de l'hydrolase, notamment (CHM, DDX3X, FGFR3, SFRP2 et NLRP2) dans les poumons des hommes par rapport aux femmes. Cette voie est considérée comme essentielle pour la réponse immunitaire et l'activité antimicrobienne dans les tissus pulmonaires. En revanche, nos résultats ont montré une augmentation de la régulation positive du récepteur de l'angiotensine II de type 1 (AGTR1), un membre du système rénine-angiotensine (RAS) qui joue un rôle dans la modulation de l'activité de l'enzyme de conversion de l'angiotensine 2 (ACE2) dans les poumons masculins par rapport aux femmes. Enfin, nos résultats ont montré une expression différentielle des gènes impliqués dans la réponse immunitaire, y compris le NLRP2 et le PTGDR2 dans les tissus pulmonaires des deux sexes, soutenant davantage la notion de différences immunologiques basées sur le sexe. Ensemble, nos résultats fournissent une première preuve des mécanismes moléculaires qui pourraient être impliqués dans les résultats différentiels observés chez les deux sexes pendant l'épidémie de COVID-19. Cela peut être essentiel pour la découverte de nouvelles cibles et d'options thérapeutiques plus précises pour traiter les patients atteints de COVID-19 à partir de différentes caractéristiques cliniques et épidémiologiques dans le but d'améliorer leurs résultats.

Translated Description (Spanish)

Desde el brote de la nueva enfermedad por coronavirus (COVID-19) a finales de 2019, la presentación clínica de la enfermedad mostró una gran heterogeneidad con un impacto diverso entre diferentes subpoblaciones. La evidencia emergente de diferentes partes del mundo mostró que los pacientes masculinos generalmente tenían un curso más largo de la enfermedad, así como un peor resultado en comparación con los pacientes femeninos. Una mejor comprensión de los mecanismos moleculares detrás de esta diferencia podría ser un paso fundamental para una respuesta más efectiva y personalizada a este brote de enfermedad. Por esa razón, aquí investigamos la base molecular de las variaciones de género en las tasas de mortalidad relacionadas con la infección por COVID-19. Para lograr esto, utilizamos datos transcriptómicos pulmonares disponibles públicamente de 141 mujeres y los comparamos con 286 tejidos pulmonares masculinos. Después de excluir los genes específicos Y, nuestros resultados mostraron una lista corta de 73 genes que se expresan diferencialmente entre los dos grupos. Un análisis adicional utilizando el análisis de enriquecimiento de la vía reveló la regulación negativa de un grupo de genes que están involucrados en la regulación de la actividad hidrolasa, incluidos (CHM, DDX3X, FGFR3, SFRP2 y NLRP2) en los pulmones de los machos en comparación con las hembras. Se cree que esta vía es esencial para la respuesta inmune y la actividad antimicrobiana en los tejidos pulmonares. Por el contrario, nuestros resultados mostraron un aumento de la regulación positiva del receptor de angiotensina II tipo 1 (AGTR1), un miembro del sistema renina-angiotensina (RAS) que desempeña un papel en la modulación de la actividad de la enzima convertidora de angiotensina 2 (ACE2) en los pulmones masculinos en comparación con las mujeres. Finalmente, nuestros resultados mostraron una expresión diferencial de genes implicados en la respuesta inmune, incluyendo el NLRP2 y el PTGDR2 en tejidos pulmonares de ambos sexos, lo que respalda aún más la noción de las diferencias inmunológicas basadas en el sexo. En conjunto, nuestros resultados proporcionan una evidencia inicial de los mecanismos moleculares que podrían estar involucrados en los resultados diferenciales observados en ambos géneros durante el brote de COVID-19. Esto puede ser esencial para el descubrimiento de nuevas dianas y opciones terapéuticas más precisas para tratar a pacientes con COVID-19 de diferentes características clínicas y epidemiológicas con el objetivo de mejorar su resultado.

Files

pdf.pdf

Files (2.0 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:eb8013e3b35064c4637be18e7597ddf9
2.0 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الأساس الجزيئي للاختلافات بين الجنسين في معدلات الوفيات المرتبطة بتفشي فيروس كورونا المستجد (COVID -19)
Translated title (French)
La base moléculaire des variations entre les sexes des taux de mortalité associés à l'épidémie de nouveau coronavirus (COVID-19)
Translated title (Spanish)
La base molecular de las variaciones de género en las tasas de mortalidad asociadas con el brote del nuevo coronavirus (COVID-19)

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3200198416
DOI
10.3389/fmolb.2021.728409

Is supplement to
https://openalex.org/W4385969441 (Other)
https://openalex.org/W3204789353 (Other)
https://openalex.org/W3197676681 (Other)
https://openalex.org/W2431766951 (Other)
https://openalex.org/W2412355096 (Other)
https://openalex.org/W2379929390 (Other)
https://openalex.org/W2373635223 (Other)
https://openalex.org/W2362266265 (Other)
https://openalex.org/W1990012352 (Other)
https://openalex.org/W127458931 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W1966634013
  • https://openalex.org/W1974534998
  • https://openalex.org/W2091671824
  • https://openalex.org/W2115910333
  • https://openalex.org/W2141922592
  • https://openalex.org/W2408126250
  • https://openalex.org/W2562505886
  • https://openalex.org/W2597028249
  • https://openalex.org/W2761275051
  • https://openalex.org/W2928665623
  • https://openalex.org/W2949583997
  • https://openalex.org/W2981444105
  • https://openalex.org/W3001118548
  • https://openalex.org/W3002108456
  • https://openalex.org/W3008028633
  • https://openalex.org/W3008145948
  • https://openalex.org/W3008818676
  • https://openalex.org/W3008827533
  • https://openalex.org/W3009885589
  • https://openalex.org/W3010336234
  • https://openalex.org/W3013125498
  • https://openalex.org/W3016964725
  • https://openalex.org/W3017361683
  • https://openalex.org/W3022972168
  • https://openalex.org/W3044340551
  • https://openalex.org/W4206254888
  • https://openalex.org/W4241350782