Mitochondrial dysfunction, lipids metabolism, and amino acid biosynthesis are key pathways for COVID-19 recovery
Alba Sánchez,
Graciano García-Pardo,
Fréderic Gómez-Bertomeu,
Miguel López-Dupla,
Elisabet Foguet-Romero,
Maria José Buzón,
Benito Almirante,
Montserrat Olona,
Sonia Fernández-Veledo,
Francesc Vidal,
Silvia Chafino,
Anna Rull,
Joaquim Peraire
Affiliations
Alba Sánchez
Institut Investigació Sanitària Pere Virgili (IISPV), Tarragona, Spain; Hospital Universitari de Tarragona Joan XXIII (HJ23), Tarragona, Spain
Graciano García-Pardo
Institut Investigació Sanitària Pere Virgili (IISPV), Tarragona, Spain; Hospital Universitari de Tarragona Joan XXIII (HJ23), Tarragona, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Universitat Rovira i Virgili (URV), Tarragona, Spain
Fréderic Gómez-Bertomeu
Institut Investigació Sanitària Pere Virgili (IISPV), Tarragona, Spain; Hospital Universitari de Tarragona Joan XXIII (HJ23), Tarragona, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Universitat Rovira i Virgili (URV), Tarragona, Spain
Miguel López-Dupla
Institut Investigació Sanitària Pere Virgili (IISPV), Tarragona, Spain; Hospital Universitari de Tarragona Joan XXIII (HJ23), Tarragona, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Universitat Rovira i Virgili (URV), Tarragona, Spain
Elisabet Foguet-Romero
Eurecat, Centre Tecnologic de Catalunya, Centre for Omic Sciences (Joint Unit Eurecat - Universitat Rovira i Virgili), Unique Scientific and Technical Infrastructure (ICTS), Reus, Spain
Maria José Buzón
Infectious Diseases Department, Hospital Universitari Vall d'Hebron, Barcelona, Spain; Infectious Diseases Department, Vall d'Hebron Institute of Research (VHIR), Universitat Autònoma de Barcelona, (VHIR) Task Force COVID-19, Barcelona, Spain
Benito Almirante
Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Infectious Diseases Department, Hospital Universitari Vall d'Hebron, Barcelona, Spain
Montserrat Olona
Institut Investigació Sanitària Pere Virgili (IISPV), Tarragona, Spain; Hospital Universitari de Tarragona Joan XXIII (HJ23), Tarragona, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Universitat Rovira i Virgili (URV), Tarragona, Spain
Sonia Fernández-Veledo
Institut Investigació Sanitària Pere Virgili (IISPV), Tarragona, Spain; Hospital Universitari de Tarragona Joan XXIII (HJ23), Tarragona, Spain; Universitat Rovira i Virgili (URV), Tarragona, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Diabetes y Enfermedades Metabólicas Asociadas (CIBERDEM), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain
Francesc Vidal
Institut Investigació Sanitària Pere Virgili (IISPV), Tarragona, Spain; Hospital Universitari de Tarragona Joan XXIII (HJ23), Tarragona, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Universitat Rovira i Virgili (URV), Tarragona, Spain
Silvia Chafino
Institut Investigació Sanitària Pere Virgili (IISPV), Tarragona, Spain; Hospital Universitari de Tarragona Joan XXIII (HJ23), Tarragona, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Corresponding author
Anna Rull
Institut Investigació Sanitària Pere Virgili (IISPV), Tarragona, Spain; Hospital Universitari de Tarragona Joan XXIII (HJ23), Tarragona, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Universitat Rovira i Virgili (URV), Tarragona, Spain; Corresponding author
Joaquim Peraire
Institut Investigació Sanitària Pere Virgili (IISPV), Tarragona, Spain; Hospital Universitari de Tarragona Joan XXIII (HJ23), Tarragona, Spain; Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Infecciosas (CIBERINFEC), Instituto de Salud Carlos III, Madrid, Spain; Universitat Rovira i Virgili (URV), Tarragona, Spain
Summary: The metabolic alterations caused by SARS-CoV-2 infection reflect disease progression. To analyze molecules involved in these metabolic changes, a multiomics study was performed using plasma from 103 patients with different degrees of COVID-19 severity during the evolution of the infection. With the increased severity of COVID-19, changes in circulating proteomic, metabolomic, and lipidomic profiles increased. Notably, the group of severe and critical patients with high HRG and ChoE (20:3) and low alpha-ketoglutaric acid levels had a high chance of unfavorable disease evolution (AUC = 0.925). Consequently, patients with the worst prognosis presented alterations in the TCA cycle (mitochondrial dysfunction), lipid metabolism, amino acid biosynthesis, and coagulation. Our findings increase knowledge regarding how SARS-CoV-2 infection affects different metabolic pathways and help in understanding the future consequences of COVID-19 to identify potential therapeutic targets.