- 24 ledna, 2022
- / by Admin
Těžký akutní respirační syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2) může způsobit zánětlivé onemocnění plic, včetně tvorby sraženin a hyperpermeability plicních cév, což vede k edému a krvácení do plic. Zánět postihuje i další orgány, přičemž je zprostředkovaný cytokinovou bouří.
Zánět je charakterizován dysfunkcí endoteliálních buněk ve více orgánech. Příčina této endoteliopatie není známa. Mohla by být způsobena přímou infekcí endoteliálních buněk nebo nepřímým účinkem cytokinů.
Vázání integrinu pomocí SARS-CoV-2
Na rozdíl od dřívějších koronavirů patogenních pro člověka má SARS-CoV-2 spike protein, který je spojen s rozpoznáním hostitele a připojení viru prostřednictvím receptoru enzymu 2 konvertujícího angiotenzin (ACE2). Jedinečný 3zbytkový RGD motiv mimo rozpoznávací místo ACE2 může umožnit spike proteinu vázat se na endoteliální proteiny zvané integriny, které vážou RGD skupinu. Ve skutečnosti je hlavní integrin na endoteliálních buňkách, nazývaný aVp3, schopen vázat se na více RGD-vazebných ligandů. Prostřednictvím své vazebné kapsy také zapojuje více proteinů extracelulární matice, jako je fibrinogen, fibronektin a vitronektin. Maticové proteiny regulují buněčnou adhezi, migraci a proliferaci, stejně jako angiogenezi. Tato mutace by tak mohla zvýšit vazbu SARS-CoV-2 na hostitelskou buňku a může být odpovědná za vysokou přenositelnost tohoto viru ve srovnání s předchozími, přičemž také umožňuje více cest vstupu viru a podporuje jeho šíření v hostiteli dvěma receptory. SARS-CoV-2 tak způsobuje výraznou dysregulaci endoteliální bariéry, což způsobuje, že ztrácí svou integritu a vytváří hyperpermeabilní stav. To vede k šoku a rychlému šíření viru do hlavních orgánů.
Endoteliální infekce u covid-19
Endoteliální buňky jsou klíčem k několika fyziologickým procesům včetně aktivace imunitních buněk, agregace a adheze krevních destiček, adheze leukocytů a transmigrace. Jsou také cílem mnoha virů, což vede k multiorgánové dysfunkci. Některým studiím se nepodařilo prokázat růst viru v endoteliálních buňkách, což bylo přisuzováno nedostatečné expresi receptoru angiotenzin-konvertujícího enzymu 2 (ACE2) v těchto buňkách. Lze však tvrdit, že je to způsobeno vnitřními rozdíly mezi endoteliální monovrstvou pěstovanou in vitro a endoteliální výstelkou krevních cév, které zvládají proudění krve pod smykovým napětím, aktivací endoteliálních buněk vysokým objemem cytokinů a těsným kontaktem s epiteliálními buňkami plicních kapilár. Jiní vědci uvedli, že se SARS-CoV-2 vyskytuje ve spojení s markerem endoteliálních buněk CD31 v plicích u infikovaných myší a primátů (NHP). Ještě významnější je, že tento nález byl identifikován v plicní tkáni lidí, kteří zemřeli na těžký covid-19. Virové proteiny byly také nalezeny v endoteliálních buňkách. Navíc infikované myši vykazovaly upregulované signální dráhy KRAS v plicní tkáni, o kterých je známo, že zprostředkovávají buněčnou aktivaci a dysfunkci. Experimentální důkazy ukazují, že myší endoteliální buňky jsou infikovány virem SARS-CoV-2. Ačkoli všechny endoteliální buňky exprimují ACE2, nejsou všechny cílem viru. Místo toho virus vyžaduje společnou expresi jiných hostitelských proteáz, jako je transmembránová serinová proteáza TMPRSS2 nebo katepsiny, které štěpí spike protein na jeho fúzní konformaci, což umožňuje vstup viru do hostitelské buňky prostřednictvím endocytózy.
Poškození endoteliálních buněk
Po vstupu do endoteliální buňky začne virus převádět své proteiny, replikovat se, a může přímo vyvolat poškození buňky a apoptózu. Spolu s tím endotelové buňky aktivují T-buňky, i když méně než jiné buňky prezentující antigen. Ve skutečnosti endotelové buňky aktivují pouze antigenně specifické paměťové nebo efektorové T-buňky, nikoli naivní lymfocyty. Přitom mohou endoteliální buňky podporovat destrukci infikovaných buněk prezentací virových proteinů CD8 T-buňkám. Kromě toho mohou endoteliální buňky v mikrovaskulatuře způsobit migraci paměťových nebo efektorových CD4 T-buněk skrz endotel. Antivirové cytokiny včetně gama-interferonu (IFN-y) mohou indukovat molekuly hlavního histokompatibilního komplexu (MHC) třídy I. nebo II., kostimulační molekuly, které jsou typicky nutné pro aktivaci T-buněk. To znamená, že endoteliální dysfunkce způsobená covid-19 blokuje aktivaci lymfocytů prostřednictvím endoteliálních buněk, což vede k nerovnováze v adaptivní imunitní reakci.
Cytokinová bouře
Cytokinová bouře vede k jakémusi přesahu, takže způsobuje další endoteliální dysfunkci. Cytosiny zahrnují interleukin-6 (IL-6), který stimuluje endoteliální buněčnou sekreci prozánětlivých mediátorů a aktivaci komplementu, čímž dále posiluje rozpad endoteliální bariéry. Deplece lymfocytů často pozorovaná u covid-19 může být také důsledkem nadměrného zánětu vyvolaného poškozením endoteliálních buněk. Snížený počet CD4 lymfocytů může způsobit zhoršenou odpověď na infekci a zároveň stimulovat další zánět. Hyperzánětlivá reakce u těžkého a kritického covidu-19 by tedy mohla být způsobena infekcí a dysfunkcí endoteliálních buněk.
Ztráta integrity endoteliální bariéry
Infekce virem SARS-CoV-2 způsobuje imunitní dysfunkci a také rozsáhlé poškození endotelu, kromě poruch srážlivosti a systémové mikroangiopatie. Špatný výsledek onemocnění je zprostředkován převážně zvýšenou vaskulární permeabilitou sekundární k zánětu souvisejícímu s infekcí. Hyperpermeabilita je spojena s únikem buněčných i nebuněčných složek krve v malých krevních cévách plic, což způsobuje překrvení alveol tekutinou. Pacient se tak „topí“ v tekutině z netěsných cév, což může ohrozit život udušením.
Hyperkoagulabilita
Současně dochází k dysregulaci srážecích kaskád, což způsobuje tvorbu mikrotrombů v celém oběhu spolu s infiltrací leukocytů. Dysfunkce endoteliálních buněk může způsobit další zánět a nabytí + adhezi leukocytů. Protože endoteliální buňky exprimují na svém buněčném povrchu glykosaminoglykany a trombomodulin, inhibují složku srážecí kaskády trombin, stejně jako proteinový inhibitor tkáňového faktoru. Buňky také produkují mnoho relaxačních faktorů, jako je oxid dusnatý (NO) a prostacyklin (PGI2), a tak blokují adhezi a migraci leukocytů a krevních destiček, proliferaci hladkého svalstva, a mají protizánětlivý + antiapoptotický účinek. Když jsou endoteliální buňky poškozeny virovou invazí, přestávají uplatňovat svůj antikoagulační účinek, což vede k trombotické tendenci, která se projevuje jako rozsáhlé mikrotromby, tvorba hyalinní membrány v malých arteriolách plic a difuzní alveolární poškození. Při hyperkoagulačním stavu dochází ke zvýšeným hladinám D-dimerů, což způsobuje špatné výsledky a vyšší úmrtnost na covid-19. Přitom je zapojeno mnoho prokoagulačních mechanismů, od vystavení tkáňového faktoru srážecím faktorům v krvi přes ztrátu endoteliální integrity (a tedy aktivaci vnitřní srážecí dráhy odkrytou matricí pod vrstvou endotelových buněk) až po devastující uvolnění van Willebrandova faktoru (vWF) v důsledku endoteliální dysfunkce. Tato molekula působí na přemostění krevních destiček pro agregaci a tvorbu sraženin. Infekce endoteliálních buněk by mohla být spojena s virovou invazí do sousedních tkání, tj. buněk hladkého svalstva tepen a srdečních myocytů.
Terapeutické důsledky
Infekce endoteliálních buněk virem SARS-CoV-2 by tedy mohla být základní příčinou kardiovaskulárních komplikací covid-19 včetně konečného stádia multiorgánové dysfunkce. Je pravděpodobné, že apoptóza endoteliálních buněk byla pozorována u pacientů, kteří zemřeli na covid-19, stejně jako mikrotromby rozptýlené v cévním řečišti plic spolu s dysfunkcí pravé komory jsou spojeny s přímou infekcí endoteliálních buněk. Vazba spike proteinu na αVβ3 může být inhibována specifickým αVβ3-antagonistickým cilengitidem, RGD tripeptidem, který má vysokou afinitu k tomuto integrinu a potlačuje vazbu viru na endotel ve velmi nízkých dávkách. Další terapeutické strategie zahrnují inhibitory serinových proteáz, inhibitory renin-angiotensin-aldosteronového systému, statiny, heparin, kortikosteroidy a inhibitory IL-6, z nichž všechny působí alespoň částečně prostřednictvím stabilizace a ochrany integrity endotelu.