Summary

Background

 Regular, detailed reporting on population health by underlying cause of death is fundamental for public health decision making. Cause-specific estimates of mortality and the subsequent effects on life expectancy worldwide are valuable metrics to gauge progress in reducing mortality rates. These estimates are particularly important following large-scale mortality spikes, such as the COVID-19 pandemic. When systematically analysed, mortality rates and life expectancy allow comparisons of the consequences of causes of death globally and over time, providing a nuanced understanding of the effect of these causes on global populations. 

Methods

 The Global Burden of Diseases, Injuries, and Risk Factors Study (GBD) 2021 cause-of-death analysis estimated mortality and years of life lost (YLLs) from 288 causes of death by age-sex-location-year in 204 countries and territories and 811 subnational locations for each year from 1990 until 2021. The analysis used 56 604 data sources, including data from vital registration and verbal autopsy as well as surveys, censuses, surveillance systems, and cancer registries, among others. As with previous GBD rounds, cause-specific death rates for most causes were estimated using the Cause of Death Ensemble model—a modelling tool developed for GBD to assess the out-of-sample predictive validity of different statistical models and covariate permutations and combine those results to produce cause-specific mortality estimates—with alternative strategies adapted to model causes with insufficient data, substantial changes in reporting over the study period, or unusual epidemiology. YLLs were computed as the product of the number of deaths for each cause-age-sex-location-year and the standard life expectancy at each age. As part of the modelling process, uncertainty intervals (UIs) were generated using the 2·5th and 97·5th percentiles from a 1000-draw distribution for each metric. We decomposed life expectancy by cause of death, location, and year to show cause-specific effects on life expectancy from 1990 to 2021. We also used the coefficient of variation and the fraction of population affected by 90% of deaths to highlight concentrations of mortality. Findings are reported in counts and age-standardised rates. Methodological improvements for cause-of-death estimates in GBD 2021 include the expansion of under-5-years age group to include four new age groups, enhanced methods to account for stochastic variation of sparse data, and the inclusion of COVID-19 and other pandemic-related mortality—which includes excess mortality associated with the pandemic, excluding COVID-19, lower respiratory infections, measles, malaria, and pertussis. For this analysis, 199 new country-years of vital registration cause-of-death data, 5 country-years of surveillance data, 21 country-years of verbal autopsy data, and 94 country-years of other data types were added to those used in previous GBD rounds. 

Findings

 The leading causes of age-standardised deaths globally were the same in 2019 as they were in 1990; in descending order, these were, ischaemic heart disease, stroke, chronic obstructive pulmonary disease, and lower respiratory infections. In 2021, however, COVID-19 replaced stroke as the second-leading age-standardised cause of death, with 94·0 deaths (95% UI 89·2–100·0) per 100 000 population. The COVID-19 pandemic shifted the rankings of the leading five causes, lowering stroke to the third-leading and chronic obstructive pulmonary disease to the fourth-leading position. In 2021, the highest age-standardised death rates from COVID-19 occurred in sub-Saharan Africa (271·0 deaths [250·1–290·7] per 100 000 population) and Latin America and the Caribbean (195·4 deaths [182·1–211·4] per 100 000 population). The lowest age-standardised death rates from COVID-19 were in the high-income super-region (48·1 deaths [47·4–48·8] per 100 000 population) and southeast Asia, east Asia, and Oceania (23·2 deaths [16·3–37·2] per 100 000 population). Globally, life expectancy steadily improved between 1990 and 2019 for 18 of the 22 investigated causes. Decomposition of global and regional life expectancy showed the positive effect that reductions in deaths from enteric infections, lower respiratory infections, stroke, and neonatal deaths, among others have contributed to improved survival over the study period. However, a net reduction of 1·6 years occurred in global life expectancy between 2019 and 2021, primarily due to increased death rates from COVID-19 and other pandemic-related mortality. Life expectancy was highly variable between super-regions over the study period, with southeast Asia, east Asia, and Oceania gaining 8·3 years (6·7–9·9) overall, while having the smallest reduction in life expectancy due to COVID-19 (0·4 years). The largest reduction in life expectancy due to COVID-19 occurred in Latin America and the Caribbean (3·6 years). Additionally, 53 of the 288 causes of death were highly concentrated in locations with less than 50% of the global population as of 2021, and these causes of death became progressively more concentrated since 1990, when only 44 causes showed this pattern. The concentration phenomenon is discussed heuristically with respect to enteric and lower respiratory infections, malaria, HIV/AIDS, neonatal disorders, tuberculosis, and measles. 

Interpretation

 Long-standing gains in life expectancy and reductions in many of the leading causes of death have been disrupted by the COVID-19 pandemic, the adverse effects of which were spread unevenly among populations. Despite the pandemic, there has been continued progress in combatting several notable causes of death, leading to improved global life expectancy over the study period. Each of the seven GBD super-regions showed an overall improvement from 1990 and 2021, obscuring the negative effect in the years of the pandemic. Additionally, our findings regarding regional variation in causes of death driving increases in life expectancy hold clear policy utility. Analyses of shifting mortality trends reveal that several causes, once widespread globally, are now increasingly concentrated geographically. These changes in mortality concentration, alongside further investigation of changing risks, interventions, and relevant policy, present an important opportunity to deepen our understanding of mortality-reduction strategies. Examining patterns in mortality concentration might reveal areas where successful public health interventions have been implemented. Translating these successes to locations where certain causes of death remain entrenched can inform policies that work to improve life expectancy for people everywhere. 

Funding

 Bill & Melinda Gates Foundation.

COVID-19 (Coronavirus disease 2019) is a transmissible disease initiated and propagated through a new virus strain SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus-2) since 31st December 2019 in Wuhan city of China and the infection has outspread globally influencing millions of people. Here, an attempt was made to recognize natural phytochemicals from medicinal plants, in order to reutilize them against COVID-19 by the virtue of molecular docking and molecular dynamics (MD) simulation study. Molecular docking study showed six probable inhibitors against SARS-CoV-2 Mpro (Main protease), two from Withania somnifera (Ashwagandha) (Withanoside V [10.32 kcal/mol] and Somniferine [9.62 kcal/mol]), one from Tinospora cordifolia (Giloy) (Tinocordiside [8.10 kcal/mol]) and three from Ocimum sanctum (Tulsi) (Vicenin [8.97 kcal/mol], Isorientin 4'-O-glucoside 2″-O-p-hydroxybenzoagte [8.55 kcal/mol] and Ursolic acid [8.52 kcal/mol]). ADMET profile prediction showed that the best docked phytochemicals from present work were safe and possesses drug-like properties. Further MD simulation study was performed to assess the constancy of docked complexes and found stable. Hence from present study it could be suggested that active phytochemicals from medicinal plants could potentially inhibit Mpro of SARS-CoV-2 and further equip the management strategy against COVID-19-a global contagion. HighlightsHolistic approach of Ayurvedic medicinal plants to avenge against COVID-19 pandemic.Active phytoconstituents of Ayurvedic medicinal plants Withania somnifera (Ashwagandha), Tinospora cordifolia (Giloy) and Ocimum sanctum (Tulsi) predicted to significantly hinder main protease (Mpro or 3Clpro) of SARS-CoV-2.Through molecular docking and molecular dynamic simulation study, Withanoside V, Somniferine, Tinocordiside, Vicenin, Ursolic acid and Isorientin 4'-O-glucoside 2″-O-p-hydroxybenzoagte were anticipated to impede the activity of SARS-CoV-2 Mpro.Drug-likeness and ADMET profile prediction of best docked compounds from present study were predicted to be safe, drug-like compounds with no toxicity.Communicated by Ramaswamy H. Sarma.

Abstract Nonstructural protein 1 (NSP1) of SARS-CoV-2 plays a key role in downregulation of RIG-I pathways and interacts with 40 S ribosome. Recently, the cryo-EM structure in complex with 40S ribosome is deciphered. However, the structure of full length NSP1 without any partner has not been studies. Also, the conformation of NSP1-C terminal region in isolation is not been studied. In this study, we have investigated the conformational dynamics of NSP1C-terminal region (NSP1-CTR; amino acids 130-180) in isolation and under different solvent environments. The NSP1-CTR is found to be intrinsically disordered in aqueous solution. Further, we used alpha helix inducer, trifluoroethanol, and found induction of alpha helical conformation using CD spectroscopy. Additionally, in the presence of SDS, NSP1-CTR is showing a conformational change from disordered to ordered, possibly gaining alpha helix in part. But in presence of neutral lipid DOPC, a slight change in conformation is observed. This implies the possible role of hydrophobic interaction and electrostatic interaction on the conformational changes of NSP1. The changes in structural conformation were further studied by fluorescence-based studies, which showed significant blue shift and fluorescence quenching in the presence of SDS and TFE. Lipid vesicles also showed fluorescence-based quenching. In agreement to these result, fluorescence lifetime and fluorescence anisotropy decay suggests a change in conformational dynamics. The zeta potential studies further validated that the conformational dynamics is mostly because of hydrophobic interaction. In last, these experimental studies were complemented through Molecular Dynamics (MD) simulation which have also shown a good correlation and testify our experiments. We believe that the intrinsically disordered nature of the NSP1-CTR will have implications in disorder based binding promiscuity with its interacting proteins.

Abstract The intrinsically disordered proteins/regions (IDPs/IDPRs) are known to be responsible for multiple cellular processes and are associated with many chronic diseases. In viruses, the existence of a disordered proteome is also proven and is related to its conformational dynamics inside the host. The SARS-CoV-2 has a large proteome, in which, structure and functions of many proteins are not known yet, along with nsp11. In this study, we have performed extensive experimentation on nsp11. Our results based on the CD spectroscopy gives characteristic disordered spectrum for IDPs. Further, we investigated the conformational behavior of nsp11 in the presence of membrane mimetic environment, α-helix inducer, and natural osmolyte. In the presence of negatively charged and neutral liposomes, nsp11 remains disordered. However, with SDS micelle, it adopted an α-helical conformation, suggesting the helical propensity of nsp11. Finally, we again confirmed the IDP behavior of nsp11 using MD simulations. In future, this conformational dynamic study could help to clarify its functional importance in SARS-CoV-2 infection.

Abstract Intraviral protein-protein interactions are crucial for replication, pathogenicity, and viral assembly. Among these, virus assembly is a critical step as it regulates the arrangements of viral structural proteins and helps in the encapsulation of genomic material. SARS-CoV-2 structural proteins play an essential role in the self-rearrangement, RNA encapsulation, and mature virus particle formation. In SARS-CoV, the membrane protein interacts with the envelope and spike protein in Endoplasmic Reticulum Golgi Intermediate Complex (ERGIC) to form an assembly in the lipid bilayer, followed by membrane-ribonucleoprotein (nucleocapsid) interaction. In this study, we tried to understand the interaction of membrane protein’s interaction with envelope, spike, and nucleocapsid proteins using protein-protein docking. Further, simulation studies performed up to 100 ns to examine the stability of protein-protein complexes of Membrane-Envelope, Membrane-Spike, and Membrane-Nucleocapsid. Prime MM-GBSA showed high binding energy calculations than the docked complex. The interactions identified in our study will be of great importance, as it provides valuable insight into the protein-protein complex, which could be the potential drug targets for future studies.

Abstract The phenomenon of protein aggregation is associated with a wide range of human diseases. Our knowledge on the aggregation behaviour of viral proteins, however, is still rather limited. Here, we investigated this behaviour in the the SARS-CoV and SARS-CoV-2 proteomes. An initial analysis using a panel of sequence-based predictors suggested the presence of multiple aggregation-prone regions in these proteomes, and revealed an enhanced aggregation propensity in some SARS-CoV-2 proteins. We then studied the in vitro aggregation of predicted aggregation-prone SARS-CoV-2 proteins, including the signal sequence peptide and fusion peptide 1 of the spike protein, a peptide from the NSP6 protein (NSP6-p), the ORF10 protein, and the NSP11 protein. Our results show that these peptides and proteins form aggregates via a nucleation-dependent mechanism. Moreover, we demonstrated that the aggregates of NSP11 are toxic to mammalian cell cultures. These findings provide evidence about the aggregation of proteins in the SARS-CoV-2 proteome. Significance The aggregation of proteins is linked with human disease in a variety of ways. In the case of viral infections, one could expect that the aberrant aggregation of viral proteins may damage the host cells, and also that viral particles may trigger the misfolding and aggregation of host proteins, resulting in damage to the host organism. Here we investigate the aggregation propensity of SARS-CoV-2 proteins and show that many of them can form aggregates that are potentially cytotoxic. In perspective, these results suggest that a better understanding of the effects of viruses on the human protein homeostasis system could help future therapeutic efforts.

Abstract All available SARS-CoV-2 spike protein crystal and cryo-EM structures have shown missing electron densities for cytosolic C-terminal regions. Generally, the missing electron densities point towards the intrinsically disordered nature of the protein region. This curiosity has led us to investigate the C terminal cytosolic region of the spike glycoprotein of SARS-CoV-2 in isolation. The cytosolic regions is supposed to be from 1235-1273 residues or 1242-1273 residues depending on what prediction tool we use. Therefore, we have demonstrated the structural conformation of cytosolic region and its dynamics through computer simulations up to microsecond timescale using OPLS and CHARMM forcefields. The simulations have revealed the unstructured conformation of cytosolic region. Also, in temperature dependent replica-exchange molecular dynamics simulations it has shown its conformational dynamics. Further, we have validated our computational observations with circular dichroism (CD) spectroscopy-based experiments and found its signature spectra at 198 nm which is also adding the analysis as its intrinsically disordered nature. We believe that our findings will surely help us understand the structure-function relationship of the spike protein’s cytosolic region. Graphical Abstract

ABSTRACT Targeted delivery has not been achieved for anthelmintic treatment, resulting in the requirement of excess drugs dose leading to side effects and therapeutic resistance. Gastrointestinal helminths ingest lipid droplets from digestive fluid for energy production, development, and defense. Worm’s habit inspired us to develop biocompatible, oral administrable, bee-wax derived solid lipid nanoparticles (SLN) with excellent drug (albendazole) loading efficiency of 83.3 ± 6.5 mg/g and sustained-release properties (86.4 ± 3.9 % of drug released within 24 h). Rhodamine B-loaded SLN showed time-dependent release and distribution of dye in vivo in Haemonchous contortus . The intestinal sustained-release property was shown by the particles that caused enhancement of albendazole potency for up to 50 folds. Therefore, this formulation has immense potential as an anthelminthic drug delivery vehicle that will not only be able to reduce the dose but will also reduce the drug-induced side effects by enhancing the bioavailability of the drug. Highlights Albendazole-loaded Solid Lipid Nanoparticles (SLN-A) were formulated using Beeswax as stating material showing high drug loading capacity of 83 mg/g with sustained-release properties and 84 ± 3 % of drug release within 24 h. SLN-A particles showed 50 fold enhancement of Albendazole activity against Haemonchous contortus worm. Rhodamine B-loaded SLN particles showed the specific uptake and in-vivo sustained release of dye in the worm.

Rheumatoid arthritis frequently necessitates treatment with Disease Modifying Anti-Rheumatic Drugs (DMARDs). Methotrexate (MTX), a commonly prescribed DMARD, has known immunosuppressive properties along with various side effects. We report a case of an adult with rheumatoid arthritis on MTX, who experienced herpes zoster reactivation due to MTX’s immunosuppressive properties. Furthermore, we emphasize the importance of Shingles vaccination in patients on MTX and thorough examination to prevent delayed diagnosis. We describe the case of a 76-year-old male with a history of rheumatoid arthritis who presented to multiple healthcare settings with constant chest pain with radiation to the left shoulder and upper back. Laboratory results and imaging ruled out potential cardiac and pulmonary etiologies of pain. On presentation to his rheumatologist, examination revealed a truncal polyphasic rash, affecting multiple dermatomes. After complete examination, the chest pain was attributed to postherpetic neuralgia secondary to herpes zoster reactivation, and treatment consisted of Gabapentin. Postherpetic neuralgia improved within two weeks, however, the rash persisted. This report presents a rare case of herpes zoster reactivation secondary to MTX immunosuppression. This case report aims to emphasize the importance of increased monitoring and thorough examination in patients treated with immunosuppressive agents and administration of Shingrix vaccine prior to initiating immunosuppressive therapy.