6 мая 2020, 00:00

Патологическое воспаление у пациентов с COVID-19: ключевая роль моноцитов и макрофагов

Патологическое воспаление у пациентов с COVID-19: ключевая роль моноцитов и макрофагов

Оригинал: Nature Reviews Immunology

Специальность: Иммунология

Автор: M. Merad, J.C. Martin

Опубликовано: 06.05.2020

Перевод: Елена Алексеенкова, Фонд профилактики рака

Аннотация

Пандемия COVID-19, вызванная коронавирусом SARS-CoV-2, привела к гибели более 200 000 человек во всем мире. По данным ряда исследований, индуцированное SARS-CoV-2 гипервоспаление выступает ведущей причиной развития тяжелого заболевания и летальных исходов у инфицированных пациентов. Макрофаги являются клеточной популяцией системы врожденного иммунитета, они распознают микробные факторы, в ответ вырабатывают медиаторы воспаления, устраняют патогены и способствуют восстановлению тканей. Тем не менее, для хозяина нарушение деятельности макрофагов может оказаться губительным. Это происходит, например, при синдроме активации макрофагов, который индуцируется некоторыми тяжело протекающими инфекциями, в том числе инфекцией, вызванной вирусом SARS-CoV-2. В данной статье описано потенциальное патологическое воздействие макрофагов на течение вызванной SARS-CoV-2 инфекции, а также рассматриваются существующие и перспективные стратегии лечения, направленные на модуляцию активации макрофагов у пациентов с COVID-19.

Заключение

На сегодняшний день только начинают появляться данные об иммунном и воспалительном статусе пациентов с COVID-19, однако уже очевидно, что гипервоспалительная реакция и коагулопатия усугубляют тяжелое течение заболевания и способствуют летальному исходу у инфицированных SARS-CoV-2 пациентов. Для разработки обоснованной стратегии терапии необходимо более четкое представление о том, какие группы пациентов являются уязвимыми с точки зрения развития патологического воспаления и какие именно воспалительные пути оказываются задействованы в развитии заболевания. Крайне важно начать детальное исследование в текущем времени параметров системной и, в перспективе, локальной воспалительной реакции, индуцируемой SARS-CoV-2, а также воздействие на воспаление методами лечения, которые применяются в качестве стандарта терапии или изучаются в клинических исследованиях. В разгар пандемии крайне трудно заниматься научной деятельностью, однако на клинические центры, располагающие ресурсами для проведения подобных исследований, теперь возложена ответственность инициировать такие исследования и делиться полученными результатами с научным сообществом.

Список литературы

1. Wu, C. et al. Risk factors associated with acute respiratory distress syndrome and death in patients with coronavirus disease 2019 pneumonia in Wuhan, China. JAMA Intern. Med. doi.org (2020).

2. Chen, N. et al. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study. Lancet 395, 507–513 (2020).

3. Huang, C. et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. Lancet 395, 497–506 (2020).

4. Channappanavar, R. & Perlman, S. Pathogenic human coronavirus infections: causes and consequences of cytokine storm and immunopathology. Semin. Immunopathol. 39, 529–539 (2017).

5. Guan, W.-J. et al. Clinical characteristics of coronavirus disease 2019 in China. N. Engl. J. Med. doi.org (2020).

6. Richardson, S. et al. Presenting characteristics, comorbidities, and outcomes among 5700 patients hospitalized with COVID-19 in the New York City area. JAMA doi.org (2020).

7. Hadjadj, J. et al. Impaired type I interferon activity and exacerbated inflammatory responses in severe COVID-19 patients. Preprint at medRxiv doi.org (2020).

8. Mehta, P. et al. COVID-19: consider cytokine storm syndromes and immunosuppression. Lancet 395, 1033–1034 (2020).

9. Xu, Z. et al. Pathological findings of COVID-19 associated with acute respiratory distress syndrome. Lancet Respir. Med. 8, 420–422 (2020).

10. Chen, Y. et al. The novel severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) directly decimates human spleens and lymph nodes. Preprint at medRxiv doi.org (2020).

11. Diao, B. et al. Human kidney is a target for novel severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infection. Preprint at medRxiv doi.org (2020).

12. Ruan, Q., Yang, K., Wang, W., Jiang, L. & Song, J. Clinical predictors of mortality due to COVID-19 based on an analysis of data of 150 patients from Wuhan, China. Intensive Care Med. doi.org (2020).

13. Zhou, F. et al. Clinical course and risk factors for mortality of adult inpatients with COVID-19 in Wuhan, China: a retrospective cohort study. Lancet 395, 1054–1062 (2020).

14. Chen, G. et al. Clinical and immunological features of severe and moderate coronavirus disease 2019. J. Clin. Invest. 130, 2620–2629 (2020).

15. Gong, J. et al. Correlation analysis between disease severity and inflammation-related parameters in patients with COVID-19 pneumonia. Preprint at medRxiv doi.org (2020).

16. Qin, C. et al. Dysregulation of immune response in patients with COVID-19 in Wuhan, China. Clin. Infect. Dis. doi.org (2020).

17. Yang, Y. et al. Exuberant elevation of IP-10, MCP-3 and IL-1ra during SARS-CoV-2 infection is associated with disease severity and fatal outcome. Preprint at medRxiv doi.org (2020).

18. Schulert, G. S. & Grom, A. A.Pathogenesis of macrophage activation syndrome and potential for cytokine-directed therapies. Annu. Rev. Med. 66, 145–159 (2015).

19. Gu, J. et al. Multiple organ infection and the pathogenesis of SARS. J. Exp. Med. 202, 415–424 (2005).

20. Diao, B. et al. Reduction and functional exhaustion of T cells in patients with coronavirus disease 2019 (COVID-19). Preprint at medRxiv doi.org (2020).

21. Xu, X. et al. Effective treatment of severe COVID-19 patients with tocilizumab. Proc. Natl Acad. Sci. USA doi.org (2020).

22. Gritti, G. et al. Use of siltuximab in patients with COVID-19 pneumonia requiring ventilatory support. Preprint at medRxiv doi.org (2020).

23. Zhou, Z. et al. Overly exuberant innate immune response SARS-CoV-2 infect. Cell Host Microbe doi.org (2020).

24. Liao, M. et al. The landscape of lung bronchoalveolar immune cells in COVID-19 revealed by single-cell RNA sequencing. Preprint at medRxiv doi.org (2020).

25. Ramachandran, P. et al. Resolving the fibrotic niche of human liver cirrhosis at single-cell level. Nature 575, 512–518 (2019).

26. Cabrera-Benitez, N. E. et al. Mechanical ventilation-associated lung fibrosis in acute respiratory distress syndrome: a significant contributor to poor outcome. Anesthesiology 121, 189–198 (2014).

27. Zhou, Y. et al. Pathogenic T cells and inflammatory monocytes incite inflammatory storm in severe COVID-19 patients. Natl Sci. Rev. doi.org (2020).

28. Zhang, D. et al. COVID-19 infection induces readily detectable morphological and inflammation-related phenotypic changes in peripheral blood monocytes, the severity of which correlate with patient outcome. Preprint at medRxiv doi.org (2020).

29. Wen, W. et al. Immune cell profiling of COVID-19 patients in the recovery stage by single-cell sequencing. Preprint at medRxiv doi.org (2020).

30. Ziegler, C. et al. SARS-CoV-2 receptor ACE2 is an interferon-stimulated gene in human airway epithelial cells and is enriched in specific cell subsets across tissues. Cell doi.org (2020).

31. Wang, K. et al. SARS-CoV-2 invades host cells via a novel route: CD147-spike protein. Preprint at bioRxiv doi.org (2020).

32. Ding, Y. et al. The clinical pathology of severe acute respiratory syndrome (SARS): a report from China. J. Pathol. 200, 282–289 (2003).

33. Netea, M. G. et al. Trained immunity: a program of innate immune memory in health and disease. Science 352, aaf1098 (2016).

34. Kuba, K. et al. A crucial role of angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) in SARS coronavirus–induced lung injury. Nat. Med. 11, 875–879 (2005).

35. García-Sastre, A. Ten strategies of interferon evasion by viruses. Cell Host Microbe 22, 176–184 (2017).

36. Mayer-Barber, K. D. et al. Host-directed therapy of tuberculosis based on interleukin-1 and type I interferon crosstalk. Nature 511, 99–103 (2014).

37. Channappanavar, R. et al. Dysregulated type I interferon and inflammatory monocyte-macrophage responses cause lethal pneumonia in SARS-CoV-infected mice. Cell Host Microbe 19, 181–193 (2016).

38. Imai, Y. et al. Identification of oxidative stress and Toll-like receptor 4 signaling as a key pathway of acute lung injury. Cell 133, 235–249 (2008).

39. Vijay, R. et al. Critical role of phospholipase A2 group IID in age-related susceptibility to severe acute respiratory syndrome-CoV infection. J. Exp. Med. 212, 1851–1868 (2015).

40. Liu, L. et al. Anti-spike IgG causes severe acute lung injury by skewing macrophage responses during acute SARS-CoV infection. JCI Insight 4, e123158 (2019).

41. Chen, I.-Y., Moriyama, M., Chang, M.-F. & Ichinohe, T. Severe acute respiratory syndrome coronavirus viroporin 3a activates the NLRP3 inflammasome. Front. Microbiol. 10, 50 (2019).

42. Shi, C.-S., Nabar, N. R., Huang, N.-N. & Kehrl, J. H. SARS-coronavirus open reading frame-8b triggers intracellular stress pathways and activates NLRP3 inflammasomes. Cell Death Discov. 5, 101 (2019).

43. Sheahan, T. et al. MyD88 is required for protection from lethal infection with a mouse-adapted SARS-CoV. PLoS Pathog. 4, e1000240 (2008).

44. Tang, N. et al. Anticoagulant treatment is associated with decreased mortality in severe coronavirus disease 2019 patients with coagulopathy. J. Thromb. Haemost. doi.org (2020).

45. Xiang-Hua, Y. et al. Severe acute respiratory syndrome and venous thromboembolism in multiple organs. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 182, 436–437 (2010).

46. Zhang, Y. et al. Coagulopathy and antiphospholipid antibodies in patients with COVID-19. N. Engl. J. Med. 382, e38 (2020).

47. Liu, P. P., Blet, A., Smyth, D. & Li, H. The science underlying COVID-19: implications for the cardiovascular system. Circulation doi.org (2020).

48. Levi, M., Nieuwdorp, M., van der Poll, T. & Stroes, E. Metabolic modulation of inflammation-induced activation of coagulation. Semin. Thromb. Hemost. 34, 26–32 (2008).

49. Simmons, J. & Pittet, J.-F. The coagulopathy of acute sepsis. Curr. Opin. Anaesthesiol. 28, 227–236 (2015).

50. Iba, T., Levy, J. H., Raj, A. & Warkentin, T. E. Advance in the management of sepsis-induced coagulopathy and disseminated intravascular coagulation. J. Clin. Med. 8, 728 (2019).

51. van der Poll, T., van de Veerdonk, F. L., Scicluna, B. P. & Netea, M. G. The immunopathology of sepsis and potential therapeutic targets. Nat. Rev. Immunol. 17, 407–420 (2017).

52. von Brühl, M.-L. et al. Monocytes, neutrophils, and platelets cooperate to initiate and propagate venous thrombosis in mice in vivo. J. Exp. Med. 209, 819–835 (2012).

53. Berliner, J. A. & Watson, A. D. A role for oxidized phospholipids in atherosclerosis. N. Engl. J. Med. 353, 9–11 (2005).

54. Owens, A. P. et al. Monocyte tissue factor-dependent activation of coagulation in hypercholesterolemic mice and monkeys is inhibited by simvastatin. J. Clin. Invest. 122, 558–568 (2012).

55. Hamming, I. et al. Tissue distribution of ACE2 protein, the functional receptor for SARS coronavirus. A first step in understanding SARS pathogenesis. J. Pathol. 203, 631–637 (2004).

56. Chen, L., Li, X., Chen, M., Feng, Y. & Xiong, C. The ACE2 expression in human heart indicates new potential mechanism of heart injury among patients infected with SARS-CoV-2. Cardiovasc. Res. 116, 1097–1100 (2020).

57. Feldmann, M. et al. Trials of anti-tumour necrosis factor therapy for COVID-19 are urgently needed. Lancet doi.org (2020).

58. Serbina, N. V. & Pamer, E. G. Monocyte emigration from bone marrow during bacterial infection requires signals mediated by chemokine receptor CCR2. Nat. Immunol. 7, 311–317 (2006).

59. Shi, C. et al. Bone marrow mesenchymal stem and progenitor cells induce monocyte emigration in response to circulating Toll-like receptor ligands. Immunity 34, 590–601 (2011).

60. Schrezenmeier, E. & Dörner, T. Mechanisms of action of hydroxychloroquine and chloroquine: implications for rheumatology. Nat. Rev. Rheumatol. 16, 155–166 (2020).

61. Blanco-Melo, D. et al. Imbalanced host response to SARS-CoV-2 drives development of COVID-19. Cell doi.org (2020).

62. Broggi, A., Granucci, F. & Zanoni, I. Type III interferons: balancing tissue tolerance and resistance to pathogen invasion. J. Exp. Med. 217, e20190295 (2020).

63. Siddiqi, H. K. & Mehra, M. R. COVID-19 illness in native and immunosuppressed states: a clinical–therapeutic staging proposal. J. Heart Lung Transplant. 39, 405–407 (2020).

Пусть больше людей узнает о проектеПоделитесь с друзьями и коллегами. Вместе победим! 💪