PNEUMOLÓGIA – IMUNOALERGOLÓGIA
September 2020 / str. 12–14 / Ročník I.
MUDr. Ivan Hlinka
Alergologická ambulancia, Kežmarok
COVID-19 (CoronaVirus Disease) je infekčné ochorenie vyvolané koronavírusom SARS-CoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2), ktorý patrí do rodu Betacoronavirus. Vírus sa prenáša hlavne kvapôčkami sekrétu pri kašli, kýchaní a rozprávaní a ohrozené sú osoby po blízkom alebo dlhšie trvajúcom styku s nakazeným vo vzdialenosti do 2 metrov a viac ako štvrťhodinu.
Imunitná odpoveď, podobne ako u iných vírusových ochorení, zahŕňa vrodenú imunitu – makrofágy, antigén prezentujúce bunky, NK lymfocyty (prirodzené zabíjačské lymfocyty), interferóny a získanú imunitu – Tc-lymfocyty (cytotoxické T-lymfocyty), vírus neutralizujúce protilátky (Obr.1).
Obrázok 1 – Imunitná odpoveď.
Ochorenie COVID-19 z imunologického hľadiska prebieha v troch štádiách:
1 . ŠTÁDIUM VČASNEJ ZÁPALOVEJ REAKCIE
SARS-CoV-2 napáda bunky exprimujúce ACE2 (angiotenzín konvertujúci enzým). Tieto sa vo veľkom počte nachádzajú na epitelových bunkách dýchacích ciest, alveolárnych epiteliálnych bunkách a hlavne v alveolárnych makrofágoch typu II. Okrem toho, že sú zdrojom surfaktantu a podieľajú sa na stabilizácii a regenerácii epiteliálnej bariéry po jej poškodení, sú aj obrovským rezervoárom cytokínov (prozápalové – tumor necrosis factor (TNF), IL-1, IL-6, IL-8, IL-12, GM-CSF, protizápalové – IL 10, TNF beta, chemokíny – CXCL1 CXCL2 /MIP-2α/, CXCL5/RANTES), metabolitov kyslíka, antimikrobiálnych proteáz.
Cytokíny predstavujú signál pre verbovanie a aktiváciu celej rady efektorových a regulačných imunokompetentných buniek, stimuláciu rezidentných buniek (myocytov, fibroblastov, epiteliálnych buniek, endoteliálnych buniek). Neoddeliteľnou súčasťou ich aktivácie je masívna tvorba INF I a III. typu, ktoré nadväzujú na membrány okolitých buniek a zvyšujú ich rezistenciu k vírusovej infekcii. Antivírový stav je v bunke navodený stimuláciou syntézy dvoch enzýmov – proteinkinázy a oligoadenylátsyntetázy.
2 . ŠTÁDIUM IMUNOLOGICKÉHO ÚNIKU/IMUNOPARALÝZY
SARS-CoV-2 inhibuje v epiteliálnych bunkách tvorbu IFN, čo umožňuje jeho penetráciu a replikáciu, čím dochádza k produktívnej infekcii s rýchlym šírením a veľkou vírusovou náložou. Výrazné známky supresie pozorujeme aj v špecifickej imunite. U pacientov s ťažkým priebehom COVID-19 je prítomná významná lymfopénia s poklesom všetkých populácií. Lymfocyty sú aktivované a dysregulované, nakoľko exprimujú znaky aktivácie (CD69, CD38, CD44, OX 40, 4-1BB), ale aj exhauscie (vyčerpania). t. j. vykazujú výrazne zníženú schopnosť produkovať IFN-γ, IL-2, granzyme B, a tumor necrosis factor α (TNF-α).
Súčasne exprimujú vo veľkom počte molekuly programovanej smrti (PD1, TIM3, NKG2A). Lymfopénia je silným prediktorom ťažkého priebehu infekcie. K deplécii a dysregulácii dochádza z dôvodu penetrácie vírusu do lymfocytov, nakoľko T-Ly exprimujú potrebný ACE2 receptor, účinkom inhibičných cytokínov, priamym poškodením sekundárnych lymfatických orgánov vírusom a účinkom vysokej hladiny kyseliny mliečnej na T-Ly. Deplécia Th1 cytokínu granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) negatívne ovplyvňuje proliferiáciu a funkčnú maturáciu alveolárnych makrofágov, ktoré sú sentinelovou bunkou vrodenej imunity proti respiračným patogénom s vyššie popisovanými vlastnosťami. V tejto fáze imunoparalýzy dochádza často k bakteriálnej superinfekcii s ťažkým priebehom.
3. ŠTÁDIUM NEKONTROLOVANEJ HYPERINFLÁCIE
Ťažká imunosupresia u pacientov so závažným priebehom COVID-19 je paradoxne sprevádzaná systémovou hyperinfláciou s hypercytokinémiou v periférnej krvi s vysokými hladinami zápalových biomarkerov – IL-2, I – L-6, IL-7, GM-CSF zápalový proteín 1-a, TNF-a, CRP, ferritin, D-dimer, troponín, pro BNP (cytokínovú búrka). Táto nekontrolovaná hyperinflácia má devastačné dôsledky na pľúca so súčasným extrapulmonálnym, multiorgánovým poškodením.
Pokiaľ ide o protilátky, bolo identifikovaných viac ako 60 protilátok proti koronavírusu SARS-CoV-2. Ich význam ohľadom využitia v diagnostike, ako aj markeru imunologickej pamäte je nejasný. Z pozorovaní u pacientov s ťažkým priebehom COVID-19 infekcie bol včasný a vysoký titer špecifických IgG protilátok nepriaznivým prognostickým faktorom. Vytvorené protilátky majú totiž nielen rôznu antigénnu špecificitu, ale aj imunologickú funkciu.
Na jednej strane ide o blokujúce, neutralizujúce protilátky. Tieto, ako sa ukazuje, majú význam len v rámci protektívnej imunity pred infekciou a nie v procese imunologickej odpovede proti SARS-CoV-2. Na druhej strane tu máme protilátky, ktoré majú v prípade COVID,19 potenciál amplifikovať nekontrolovanú hyperinflamáciu. Tieto protilátky majú extraneutralizujúce funkcie zahrňujúce:
Na protilátkach závislú bunkovú fagocytózu (antibody-dependent cellular phagocytosis – ADCP). Na protilátkach závislú komplement dependentnú cytotoxicitu (complement-dependent cytotoxicity CDC) a na protilátkach závislú cytotoxicitu (antibody-dependent cellular cytotoxicity ADCC).
V nadväznosti na imunologické štádiá, rozlišujeme aj tri klinické štádiá.
1. ŠTÁDIUM MIERNE – VČASNÁ INFEKCIA, FÁZA VIRÉMIE
Je to obdobie vírusovej inokulácie a inkubácie. Následne sa objavujú nešpecifické symptómy. Indukuje sa včasná zápalová reakcia. PCR je pozitívna. Laboratórne býva lymfopénia, elevované akútno fázové reaktanty. U imunokompetentných osôb bez iných ochorení, vystavených menšiemu množstvu vírusových častíc, má infekcia ľahký, prípadne inaparentný priebeh, kedy prebiehajúca lokálna, imunologická reakcia rýchlo navodzuje homeostázu v dýchacích cestách. V tejto fáze liečby indikujeme symptomatickú liečbu. Pacienti sú vysoko infekční.
2. ŠTÁDIUM STREDNE ZÁVAŽNÉ – PĽÚCNE POSTIHNUTIE
V tomto štádiu dochádza k rôzne závažnému pľúcnemu postihnutiu s alebo bez hypoxémie. Laboratórne sa prehlbuje lymfopénia, nastáva neutrofília a eozinopenia. Je prítomná vysoká humorálna zápalová aktivita. Imunitný systém pacienta je paralyzovaný. NA CT bývajú bilaterálne infiltráty a opacity mliečneho skla. V liečbe sú indikované virostatiká, v indikovaných prípadoch systémové glukokortikoidy a umelá pľúcna ventilácia. V rámci podpornej liečby imunomodulátory so stimuláciou bunkovej imunity.
3. ŠTÁDIUM ZÁVAŽNÉ – SYSTÉMOVEJ HYPERINFLÁCIE
Poškodenie pľúc vedie k zvýšeniu mikrovaskulárnej permeability a poškodeniu epiteliálnej bariérovej funkcie. Výsledkom je lokálna a systémová zápalová reakcia js multiorgánovou dysfunkciou a ireverzibilným poškodením. V pľúcach nachádzame zmeny kompatibilné s ARDS (acute respiratory distress syndrome), MAS (macrophage activation syndrome), alebo HL (hemophagocytic lymphohistiocytosis).
Z extrapulmonálnych orgánov bývajú poškodené obličky, pľúca, srdce a CNS. V tomto štádiu okrem virostatík a mechanickej pľúcnej ventilácie boli u niektorých pacientov úspešne podávaná biologiká s imunomodulačným účinkom na potlačenie hypercytokinémie a hyperinflácie. V tejto indikácii bol úspešne skúšaný aj transfer faktor.
Vzhľadom na dynamickú a variabilnú imunologickú odpoveď pri COVID-19 infekcii, ktorú charakterizuje mierna až závažná systémová hyperinflamácia a/alebo významná imunosupresia až imunoparalýza, je na mieste personalizovaná imunomodulácia. Tento imunofenotypový prístup zahŕňa anticytokínovú terapiu na jednej a imunostimuláciu na druhej strane. Pri imunostimulácii sa využívajú NK-Ly (antivírusový účinok a stimulácia T-Ly produkovaným interferonom), plazma od pacientov v rekonvalescencii (obsahujú protilátky inhibujúce virémiu), Thymosin (stimuluje vrodenú, protivírusovú imunitu). V rámci potlačenia hyperinflamácie sa používa anti IL-6R, inhibítory JAK stimulácie, MSC (myeloidné stromálne bunky), Treg (regulačný T-lymfocyt).
Na Slovensku máme registrované imunomodulátory, ktoré majú potenciál v rámci imunomodulačnej liečby pri SARS-CoV-2 infekcii:
Kopolymér N-oxidu-1,4-etylénpiperazínu a N- karboxietyl-1,4-etylénpiperazínia bromid (POLYOXIDONIUM). Aktivuje tri veľmi dôležité subpopulácie fagocytov: pohyblivé makrofágy tkanív, cirkulujúce fagocyty krvi a takisto usadené fagocyty retikulo-endoteliálneho tkaniva. Molekulárne zmeny v plazmatickej membráne indukované polyoxidoniom slúžia ako jeden zo spúšťacích signálov aktivácie buniek. Takto pod vplyvom polyméru lymfocyty vstupujú do počiatočnej G1 fázy bunkového delenia. Jeho podávanie od potvrdenia diagnózy COVID-19, môže priaznivo modulovať fázu včasnej zápalovej reakcie.
Inozín pranobex (Isoprinosine). V klinických štúdiách inozín normalizoval nedostatočnú alebo porušenú bunkami sprostredkovanú imunitu vyvolaním odpovede Th1 typu, ktorá iniciuje maturáciu a diferenciáciu T-lymfocytov a potenciáciu indukovaných lymfoproliferatívnych reakcií v bunkách aktivovaných mitogénom alebo antigénom.
Ukázalo sa, že liek moduluje aj cytotoxicitu T-lymfocytov a NK-buniek, funkcie CD 8+ supresorových a CD4+ pomocných lymfocytov a zvyšuje aj počet povrchových receptorov pre IgG a komplement. Inozín zvyšuje produkciu cytokínu IL-1, zvyšuje produkciu IL-2 a zvyšuje expresiu IL-2 receptora in vitro. Signifikantne zvyšuje sekréciu endogénneho IFN-g a znižuje produkciu IL-4 in vivo. Ďalej sa ukázalo, že potencuje chemotaxiu a fagocytózu neutrofilov, monocytov a makrofágov. Je preto vhodný v štádiu imunologickej supresie COVID-19 infekcie.
Transfer faktor (Immodin, Imunor). Je schopný preniesť/indukovať aktivitu T-Ly na konkrétny antigén u naivného jedinca, ktorý sa s daným antigénom nestretol. Ide o dialyzovaný extrakt leukocytov, ktorý sa získava ultrafiltráciou dezintegrovaných leukocytov od zdravých darcov. Z chemického hľadiska ide o bunečné frakcie molekulovej hmotnosti menšej ako 10 000 daltonov, ktoré sú schopné prechádzať dialyzačnou membránou. Biochemické analýzy predpokladajú, že biologickú aktivitu TF poskytujú oligoribonukleotidy naviazané na rôzne oligopetidy.
Z imunologického hľadiska bol ľudský TF separovaný chromatografiou na niekoľko subkomponentov: Frakcia I so supresorickou aktivitou. Frakcia II so schopnosťou indukovať nestimulované, imunokompetentné bunky. Frakcia III obsahuje komponenty, ktoré výrazne potencujú účinok rôznych mitogénov (fytohemaglutinín, pokeweed mitogen). TF posilňuje antigénny stimul pre CD4+Th1 lymfocyty, ktoré produkujú IFN gama, IL-1 potrebné pre proliferáciu, diferenciáciu, aktiváciu, a maturáciu makrofágov a NK lymfocytov. Zároveň IL-10 tlmí Th2 cytokínmi mediovanú odpoveď.
Predovšetkým pleotropného, prozápalového cytokínu IL-6. Cestou inhibície NF-κB reguluje (inhibuje) TNF-α. Zvyšuje IL-7, ktorý stimuluje T a B lymfopoézu. TF tiež moduluje vrodenú imunitu proti SARS vírusom cestou TLR4-MD2 komplexu, ktorý patrí do skupiny PRR (receptor spojený s patogénom). Vzhľadom na to, že sa získava od veľkého počtu zdravých darcov s normálnymi imunologickými pomermi, ide o fyziologický imunonormalizačný prípravok. TF je teda zmesou imunostimulačných a supresorických transfer faktorov. Je preto vhodný aj ako stimulátor T-lymfocytov a iných imunokompetentných buniek a súčasne dokáže vyregulovať preaktivované a dysfunkčné lymfocyty utíšiť imunologickú hyperaktivitu a hyperinflamáciu.
Imunomodulácia má teda potenciál pozitívne modulovať imunologickú odpoveď COVID-19 infekcie v štúdiu včasnej zápalovej reakcie, imunosupresie aj nekontrolovanej hyperinflácie.
