цитолитический шторм что это такое
Цитокиновый шторм при коронавирусе
Специалисты реабилитационного центра “Лаборатория Движения” помогут в восстановлении после перенесенной коронавирусной инфекции (COVID-19)
Рассказывает специалист РЦ «Лаборатория движения»
Дата публикации: 29 Октября 2021 года
Дата проверки: 30 Ноября 2021 года
Содержание статьи
Цитокиновый шторм при коронавирусе – что это?
Цито шторм или гиперцитокнемия при коронавирусе — патологическая циклоидно развивающаяся форма иммунного ответа на воздействие вируса. Патология ковид-19 сопровождается поражением легких и дисфункцией дыхания. На фоне прогрессирующей пневмонии кининовый шторм вызывает тяжелую легочную недостаточность и летальный исход в 50% клинических случаев.
Лечение цитокинового шторма при коронавирусе возможно исключительно в условиях хорошо оснащенной больницы. Состояние сопряжено высоким риском, требует неотложной реанимационной помощи.
Как возникает
Развитию признаков цитокинового шторма при коронавирусе предшествует высокая интенсивность восприятия рецепторов иммунных клеток. Под влиянием чужеродных антигенов вырабатывается повышенное количество цитокинов — медиаторов воспалительного процесса, выполняющих регуляторные функции. Которые в свою очередь продуцируют повышенное образование интерлейкина-6, активацию Т-лимфоцитов и других иммунных клеток и их миграцию.
При увеличении уровня цитокинов происходит возрастание проницаемости и повреждения сосудистых стенок капилляров, нарушение микроциркуляции крови, тромбообразование и закупорка кровеносных сосудов. Это влечет кислородную недостаточность, упадок сил и энергии, последующую гипоксию.
Причина развития цитокинового шторма досконально не выявлена. По мнению медиков, развитие циклонического генерализованного процесса вызывает генетическая предрасположенность, пониженное содержание в сыворотке крови противовоспалительных цитокинов.
Какие признаки цитокинового шторма?
Как распознать симптомы цитокинового шторма при коронавирусе? Основные проявления включают:
Респираторные симптомы постепенно ухудшаются до острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС), требующего кислородной терапии. В особо тяжелых случаях пациенту необходимо подключение к аппарату искусственной вентиляции легких (ИВЛ).
На какой день возникает цитокиновый шторм при коронавирусе? Обычно это происходит на 8-14 день со времени появления первых симптомов пневмонии.
Пациентам, перенесшим ковид, необходимо следить за показателями давления и пульса. При обнаружении указанных симптомов необходимо обратиться к кардиологу и пройти обследование.
Диагностика
Диагноз устанавливают на основе КТ легких и лабораторных анализов крови.
ПЦР-анализ на обнаружение возбудителя.
Компьютерная томография показывает области затемнения по типу «матового стекла». Общий анализ крови — характерно снижение уровня лейкоцитов.
Биохимический — увеличение показателей печеночных трансаминаз, креатинина, билирубина, мочевины.
Электрохемилюминесцентный анализ — высокая концентрация цитокинов. Коагулограмма, показатели как Д-димера, частичное тромбопластиновое и протромбиновое время.
Газовый анализ крови, выявление снижения парциального давления кислорода, ацидоза.
Чем раньше диагностирован цитокиновый шторм и начато лечение, тем меньше шансов летального исхода.
Можно ли остановить цитокиновый шторм?
Механизм развития цитокинового шторма можно остановить только в условиях клиники. Происходит образование сильных воспалительных процессов — поражения легких, почек, печени, необратимые патологические изменения тканей.
Прогнозировать и предотвратить развитие гиперцитокинемии нельзя, все зависит от индивидуальных особенностей организма, наличия сопутствующих заболеваний, принимаемых при терапии ковида лекарственных средств. Важно выявление ранних предвестников для эффективности медикаментозного лечения. При появлении тревожных симптомов при Covid-19 необходима срочная госпитализация.
В группе риска чаще оказываются молодые мужчины 24-40 лет.
Иммунная система Часть 6 Цитокиновый шторм
Иммунная система Часть 6 Цитокиновый шторм
Цитокиновый шторм
Цитокины стимулируют воспалительный и иммунный ответ. Но также они и завершают их. Повышение содержания провоспалительных цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО-альфа) в крови приводит к развитию системных эффектов: в печени вырабатываются белки острой фазы воспаления, в костном мозге происходит рост и выход лейкоцитов в кровь (лейкоцитоз), в головном мозге стимуляция гипоталамуса способствует развитию лихорадки, синтезу кортикотропин-рилизинг-гормона и последующему повышению уровня АКТГ и самых важных противовоспалительных гормонов – глюкокортикоидов надпочечников. Суммарно это позволяет мобилизовать все защитные силы организма в борьбе с микроорганизмом.
Когда провоспалительные цитокины «переходят границы» достаточного для защиты уровня, иммунный ответ становится неуправляемым. Под его атакой оказываются собственные ткани организма. Такое бывает при сепсисе – распространении инфекции из первичного очага по всему организму. Некоторые вирусы, в частности вирус SARS-CoV-2 новой коронавирусной инфекции COVID-19, способны сами стимулировать мощный выброс цитокинов, таких как Интерлейкин-6, ФНО-альфа и другие. В итоге нарастают лихорадка, слабость, тахикардия, одышка, отек легких, появляются сыпь, диарея, спутанность сознания, судороги. Такие больные требуют неотложной медицинской помощи, как правило, в условиях реанимации.
Воспалительная и иммунная реакции носят защитный характер и «граница» достаточного для защиты уровня цитокинов в крови индивидуальна. В это время виновник запуска каскада синтеза цитокинов (вирусов, бактерий) бывает уже изолирован. Отсюда сложность не только в диагностике, но и в выборе точек воздействия при лекарственной терапии.
Цитокины и их функции продолжение
Интерлейкины
Огромная группа высокоактивных молекулярных веществ. Являются точками влияния медицинских препаратов при лечении тяжелых, хронических воспалительных заболеваний.
Активация Т- и В-лимфоцитов, стимуляция стволовых клеток.
Ключевая роль в развитии местной воспалительной реакции через влияние на фагоцитирующие клетки и гранулоциты крови, вызывает повышение температуры тела
Активирует цитотоксические клетки (Т-лимфоциты, Т-киллеры, естественные киллеры).
Играет роль в воспалительных, аллергических реакциях.
Влияет на созревание клеток крови.
Т-лимфоциты, преимущественно Т-хелперы 2 типа
Стимулирует развитие В-лимфоцитов, синтез IgE, снижает активность Т-хелперов 1 типа.
Стимулирует гуморальный иммунитет через секрецию IgM, IgE, IgG. Подавляет в макрофагах синтез ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО.
Вызывают аллергическое воспаление.
Т-хелперы 2 типа, тучные клетки
Активирует В-клетки, синтез IgA и рост эозинофилов.
Т-лимфоциты, моноциты, макрофаги
Активируют Т-лимфоциты, рост В-лимфоцитов.
Стимулируют воспалительную реакцию за счет выработки белков острой фазы.
Клетки костного мозга, фибробласты
Клетки костного мозга, селезенки, тимуса
Активирует рост предшественников лимфоцитов.
Моноциты, макрофаги, фибробласты
Активирует нейтрофилы как хемокин.
Влияет на развитие местной воспалительной реакции.
Т-лимфоциты, преимущественно Т-хелперы
Стимулирует рост лимфоцитов и других кроветворных клеток.
Т-хелперы 2 типа, Т-цитотоксические, В-лимфоциты, макрофаги
Подавляет образование ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6, ФНО, Т-хелперы 2 типа.
Подавляет воспалительную реакцию.
В-лимфоциты, моноциты, макрофаги
Стимулирует клеточный иммунный ответ через Т-хелперы 1 типа и продукцию ими ИФН-гамма, подавляет синтез IgE.
Эндотелиальные клетки, дендритные клетки
Стимулирует Т-хелперы 2 типа и рост эозинофилов.
Интерлейкины 35, 37
Макрофаги, дендритные клетки, лимфоциты
Подавляют воспалительную реакцию.
Интерфероны
Группа более 20 белков, объединенных в два типа, 1й тип – альфа-, бета- и омега – интерфероны, 2й тип – гамма-интерферон. Омега изучены слабо.
Подавляют размножение вирусов, увеличивают количество рецепторов для презентации антигенов на поверхности клеток.
Цитотоксические клетки (Т-лимфоциты, естественные клетки-киллеры), Т-хелперы 1 типа
Подавляет размножение вирусов, рост Т-хелперов 2 типа, активирует макрофаги, презентацию антигенов.
Выберите город
Годовой абонемент
Годовой абонемент входит в состав первого заказа и дает возможность год Вам и членам Вашей семьи сдавать анализы в два раза дешевле. Результаты всех анализов бессрочно будут храниться в личном кабинете. Подробнее
Цитокиновый шторм при коронавирусе
Важное о коронавирусе
Коронавирусная инфекция в первую очередь опасна своими осложнениями. Вирус агрессивно действует на ткани, негативно влияет на работу иммунной системы, провоцирует сердечно-сосудистые и неврологические нарушения. Одним из грозных последствий заболевания врачи называют цитокиновый шторм при ковиде, который протекает очень тяжело и может быть потенциально смертельным.
Что такое цитокиновый шторм при коронавирусе
Медики описывают это состояние как системную воспалительную реакцию, которая протекает бесконтрольно и характеризуется чрезмерной выработкой воспалительных цитокинов. Если объяснять простыми словами, цитокиновый шторм — слишком активная работа иммунной системы, когда организм начинает атаковать сам себя.
Чтобы было понятнее, стоит поговорить о том, что такое цитокины. Так называются регуляторные белковые молекулы, которые вырабатываются иммунными клетками, контролируют процессы воспаления и клеточной защиты от чужеродных веществ и патогенных возбудителей. В норме они синтезируются в умеренном количестве, помогают организму справляться с болезнями.
Если таких молекул образуется слишком много, вместо реакции с вирусами или бактериями, они начинают взаимодействовать с собственными тканями организма, вызывая ухудшение здоровья и отягощая симптомы коронавируса.
Кандидат биологических наук, врач-иммунолог Борис Донской для описания гиперцитокинемии приводит метафору с физической нагрузкой: “Вы требуете от сердца «обслужить» дополнительную нагрузку? Оно будет пытаться выполнить ваше требование, запустив «режим» высокого пульса в 200 ударов в минуту и высокого давления. Но не каждое сердце может это выдержать и на определенном этапе функционирования в таком режиме оно само себя и убьет. Примерно то же происходит и при цитокиновом шторме”.
Причины шторма
Гиперцитокинемия возникает не только при коронавирусной инфекции. Она сопровождает многие тяжелые заболевания, которые приводят к нарушениям защитных сил организма и развитию аутоагрессии. Ученые предполагают, что провоцирующим фактором шторма является недостаток отдельных фракций Т-лимфоцитов, отвечающих за регуляцию иммунного ответа, на фоне чего формируется неконтролируемый выброс провоспалительных агентов.
Причины неадекватного цитокинового выброса:
Недавно американские ученые установили еще одно возможное звено патогенеза выброса цитокинов. Врачи выявили, что увеличение уровня молекул микроРНК miR-155 повышает риск развития синдрома, причем такая особенность более характерна для мужчин.
Кто в группе риска
Чаще всего патология возникает у пожилых пациентов, у которых нарушен нормальный иммунный ответ и не хватает Т-лимфоцитов, которые могли бы регулировать образование цитокинов. В такой ситуации формируется “порочный круг”, когда повышенное количество цитокинов стимулирует новые клетки иммунные системы, которые в свою очередь продуцируют очередные порции провоспалительных молекул.
Парадоксально, что в группе риска также находятся молодые люди спортивного телосложения. Врач Олег Назар поясняет ситуацию: “Кстати, у спортсменов тоже может не хватать иммунных клеток, потому что белок, из которого они строятся, идет на постройку мышечной массы”. Вероятность развития шторма в этой группе еще больше повышается, если человек недополучает белок, придерживается вегетарианского рациона.
Выделяют и другие факторы риска:
Симптомы цитокинового шторма
Патологическая иммунная реакция негативно влияет на все органы и системы, но первыми повреждаются легкие — развивается острый респираторный дистресс-синдром. Как объясняет медицинский директор “СберЗдоровье” Владислав Мохаммед Али: “Цитокиновый шторм — это каскад биохимических реакций, в котором задействованы факторы, «отвечающие» за воспалительные процессы в организме. При цитокиновом шторме поражаются в первую очередь легкие, но также страдают и другие органы”.
У человека с гиперцитокинемией на фоне КОВИД-19 могут быть такие клинические проявления:
Как выявляют
По клиническим проявлениям невозможно с точностью определить заболевание, поэтому пациенту назначают лабораторное тестирование. Результаты анализов крови при цитокиновом шторме:
Дополнительно при гиперцитокинемии проводится КТ легких, в котором обнаруживают очаговые инфильтраты или тотальное поражение паренхимы по типу “матового стекла”.
На какой день начинается
Чаще всего выброс цитокинов происходит на фоне пневмонии при коронавирусе, но может возникать и при легком течении КОВИД-19. Самым опасным считается период с 8 по 10 день заболевания. В это время при положительном сценарии происходит регресс симптоматики, а в случае неблагоприятного течения возникают осложнения.
Обратите внимание! Зачастую перед появлением признаков цитокинового шторма при коронавирусе возникает временное улучшение состояния, что вводит пациента в заблуждение.
Сколько длится
Продолжительность нарушений зависит от своевременности и полноты терапии, исходного состояния иммунной системы, наличия сопутствующих болезней у коронавирусного пациента. Если проявления замечены на ранней стадии, комплексной терапией их удается купировать за 2-3 суток, а в тяжелых случаях пациенты лечатся в течение 3-4 недель.
Что происходит в результате цитокинового шторма?
При гиперцитокинемии симптомы вызваны не самим вирусом, а вторичными реакциями, которые он запустил при взаимодействии с иммунными клетками. В результате накопления большого количества провоспалительных агентов поражается ткань альвеол, наблюдается интерстициальное воспаление и пропотевание жидкости из сосудов в ткани, из-за чего нарушается газообмен.
Цитокиновый синдром при коронавирусной инфекции всегда сопровождается тяжелыми нарушениями дыхания и гипоксией, что приводит к неврологическим и полиорганным нарушениям.
Еще один механизм негативного влияния гиперцитокинемии — повреждение тромбоцитов и эритроцитов. При этом нарушается свертываемость крови, могут возникать тромбозы или спонтанные кровотечения.
Лечение цитокинового шторма при ковиде
При наличии хотя бы одного настораживающего признака и подозрении на гиперцитокинемию пациента немедленно госпитализируют в стационар. Терапию начинают после сокращенного обследования, врачи стараются как можно раньше начать патогенетические препараты.
В протоколах по ведению цитокинового шторма при коронавирусе указаны такие группы медикаментов:
Помимо этих лекарств, пациенту могут назначать противовирусные, кардиотропные, общеукрепляющие препараты. Для предупреждения вторичной бактериальной инфекции используются антибиотики пенициллинового ряда или макролида.
Сосудистые нарушения при выбросе цитокинов зачастую сопровождаются снижением артериального давления и шоковым состоянием. Для его коррекции вводятся вазопрессоры (Норадреналин, Добутамин).
Можно ли остановить цитокиновый шторм
С гиперцитокинемией возможно бороться в условиях интенсивной терапии с применением большого количества специфических медикаментов. Чем раньше будет диагностирована болезнь и чем быстрее начнется лечение, тем больше у человека шансов полностью выздороветь.
К сожалению, цитокиновый синдром не всегда поддается лечению. Это патологическое состояние составляет до 70% причин смерти коронавирусных пациентов.
Последствия цитокинового шторма
Цитокиновая буря негативно влияет на весь организм, вызывая такие патологические состояния:
Все указанные последствия при гиперцитокинемии могут возникать в короткие сроки, поэтому очень важно знать, как проявляется цитокиновый шторм при коронавирусе, чтобы вовремя обратиться к врачу.
Как предотвратить цитокиновый шторм при COVID-19
Учитывая сложные патогенетические механизмы и множество провоцирующих факторов, специфические профилактические меры при гиперцитокинемии отсутствуют. Чтобы минимизировать риски для пациента, необходимо проводить правильное и комплексное лечение типичного сценария коронавируса, выполняя все предписания клинических рекомендаций Минздрава РФ.
Профессор Медицинской школы Университета Кейс Вестерн (США) Майкл Ледерман обращает внимание на раннюю диагностику иммунных нарушений, которая поможет избежать развернутой клинической картины цитокиновой бури. Врач указывает на решающее значение уровней Д-димера, СРБ интерлейкинов, который нужно оценивать в динамике. Это позволяет с высокой точностью спрогнозировать начало гиперцитокинемии и вовремя предпринять меры.
Советы врачей при цитокиновом шторме
Врач-терапевт Людмила Лапа предостерегает пациентов, что в список лекарств, которые нельзя принимать при COVID-19, входят витамины. Эти на первый взгляд безобидные препараты могут вызывать нарушения в иммунном ответе и запустить каскад патологических реакций.
Профессор МГМСУ им. Евдокимова Андрей Мальвин напоминает о важности регулярного контроля сатурации у пациентов, которые лечатся дома. По словам специалиста, снижение показателя менее 95% — фактор риска развития цитокинового шторма, поэтому такому больному нужно немедленно связаться с врачом для принятия решения о госпитализации.
Кандидат медицинских наук, аллерголог-иммунолог Дарья Фомина на онлайн-конференции, посвященной гиперцитокинемии при ковиде. подчеркнула важность раннего назначения иммуносупрессивной терапии. Врач пояснила, что в таком случае появляется шанс на более быстрое выздоровление пациентов и снижается вероятность жизнеугрожающих осложнений.
Отзывы переболевших с цитокиновым штормом
Я раньше в эту заразу не особо верил, думал, что это обычный грипп, как мы каждый год болеем. Но теперь, когда пролежал 3 недели в больнице, понимаю, что все намного страшнее. У меня сначала была пневмония, но без сильной одышки и кислород в крови в норме, поэтом лечился дома. Через неделю резко подскочила температура, стала сильно болеть грудь и был постоянный кашель. Меня забрали в больницу, там сделали анализы и выяснили, что кроме воспаления легких есть цитокиновая буря. Мне уже было так плохо, что почти все время лежал под кислородной маской, постоянно кололи лекарства. Через неделю полегчало, но выписался только через 3 недели.
Валерий, 48 лет
Я переболела в средней форме, все время была дома. Купила себе пульсоксиметр, постоянно следила за кислородом и была на связи с врачом по вайберу. А вот мужу моему не повезло. Его забрали в стационар с двусторонней пневмонией, потом сказали, что начался шторм и нужно давать гормоны. Он был сначала на кислороде, а потом несколько дней на ИВЛ. Всего лечение заняло более 1,5 месяцев. Сейчас муж уже дома, но очень слабый, у него обострились проблемы с почками.
Ольга, 57 лет
Вот уж не думала, что у меня будет ковид, да еще и в тяжелой форме, поскольку я вообще редко болею, несколько лет закаляюсь и занимаюсь спортом. Но болезнь оказалась очень коварной. Меня из дома забрали на скорой с температурой под 40 градусов и сильной одышкой. В больнице лечили противовирусными и гормонами. На фоне цитокинового шторма были сильно повреждены легкие, поэтому я неделю лежала с кислородной маской. К счастью, вроде бы все обошлось, после выздоровления никаких осложнений у меня не нашли.
Диана, 25 лет
Мы с мужем оба тяжело переболели, в больнице провели почти месяц, и большую часть времени были на кислороде. Как нам терапевт уже потом объяснил, кроме пневмонии и проблем с сердцем, начался цитокиновый шторм, поэтому были осложнения на все органы. У меня после ковида начались проблемы с почками, и врач сказал, что это тоже из-за цитокинов.
Наталья, 63 года
Цитокиновый шторм после коронавируса — опасное и потенциально смертельное осложнение, возникающее при неадекватной реакции иммунной системы и накоплении в крови провоспалительных веществ. Состояние проявляется фебрильной лихорадкой, дыхательной недостаточностью, нарушениями свертываемости крови, патологиями внутренних органов. При гиперцитокинемии нужно как можно раньше начинать лечение иммуносупрессорами, чтобы сохранить жизнь и здоровье пациенту.
Видео о главных ошибках в лечении ковида
О перспективах использования витамина D и других микронутриентов в профилактике и терапии COVID-19
*Пятилетний импакт фактор РИНЦ за 2020 г.
Читайте в новом номере
Недостаточность витамина D, встречающаяся у 80% россиян, ассоциирована с нарушениями функционирования врожденного и приобретенного иммунитета и с повышением риска вирусных и бактериальных заболеваний. На фоне недостаточности витамина D у пациента любого возраста возникает хроническое воспаление, которое существенно снижает резистентность организма к бактериальным и вирусным заболеваниям. Поддержка врожденного противовирусного иммунитета является важнейшим направлением профилактики коронавирусной инфекции среди широких слоев населения. С учетом биологических ролей витамина D в поддержании противовирусного иммунитета и значительной распространенности недостаточности витамина D ее компенсация — необходимая составляющая профилактики новой коронавирусной инфекции COVID-19. В данном обзоре представлены результаты систематического анализа текстов 20 600 публикаций по коронавирусным инфекциям, проведенного методами искусственного интеллекта на основе топологической теории распознавания. Указаны два важнейших направления повышения эффективности терапии и профилактики COVID-19: ослабление эффектов так называемого «цитокинового шторма» и компенсация имеющихся у пациента хронических коморбидных патологий. Витамин D принципиально необходим для поддержания уровней и активности интерферон-зависимых белков противовирусной защиты, ослабления эффектов «цитокинового шторма» и компенсации коморбидных патологий.
Ключевые слова: COVID-19, РНК-вирусы, микронутриенты, витамин D, SARS-CoV-2, цитокиновый шторм, иммунитет, профилактика.
Для цитирования: Громова О.А., Торшин И.Ю., Малявская С.И., Лапочкина Н.П. О перспективах использования витамина D и других микронутриентов в профилактике и терапии COVID-19. РМЖ. 2020;9:32-38.
About the prospects of using vitamin D and other micronutrients in the prevention and therapy of COVID-19
1 Computer Science and Control of the Russian Academy of Sciences, Moscow
2 Lomonosov Moscow State University, Moscow
3 Northern State Medical University, Arkhangelsk
4 Ivanovo State Medical Academy, Ivanovo
Vitamin D deficiency, which occurs in 80% of Russians, is associated with impaired functioning of the innate and acquired immunity and an increased risk of viral and bacterial diseases. In the setting of vitamin D deficiency, chronic inflammation develops in a patient of any age, which significantly reduces the body’s resistance to bacterial and viral diseases. Innate antiviral immune bolstering is the most important direction of the new COVID-19 prevention among the general population. Given the biological role of vitamin D in maintaining antiviral immunity and the significant prevalence of vitamin D deficiency, its compensation is a necessary component for the prevention of new COVID-19. This review presents the systematic analysis results of the texts of 20,600 publications on coronavirus infections, conducted by artificial intelligence methods based on the topological theory of recognition. There are two main directions for improving the efficacy of COVID-19 therapy and prevention: reducing the effects of the so-called cytokine storm syndrome and compensating of the patient’s chronic comorbid pathologies. Vitamin D is essential for maintaining the levels and activity of interferon-dependent proteins involved in antiviral defense, reducing the effects of the cytokine storm syndrome and compensating of comorbid pathologies.
Keywords: COVID-19, RNA viruses, micronutrients, vitamin D, SARS-CoV-2, cytokine storm syndrome, immunity, prevention.
For citation: Gromova O.A., Torshin I.Yu., Malyavskaia S.I., Lapochkina N.P. About the prospects of using vitamin D and other micronutrients in the prevention and therapy of COVID-19. RMJ. 2020;9:32–38.
Введение
Коронавирусная инфекция COVID-19, несмотря на высокую контагиозность, может клинически протекать относительно легко или бессимптомно. Опасность данной инфекции в том, что у пациентов с нарушениями иммунитета COVID-19 приводит к тяжелой пневмонии и острой дыхательной недостаточности. Выявление групп риска с потенциально тяжелым течением заболевания и снижение соответствующих рисков являются наиболее актуальными задачами профилактики и терапии COVID-19. Для этого необходимо систематизировать данные об:
роли хронических заболеваний в отягощении течения инфекции COVID-19;
влиянии вируса SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19, на хронические заболевания;
способах повышения иммунитета против коронавирусов на уровне популяций.
С целью ответа на эти вопросы мы осуществили систематический компьютерный анализ всего массива публикаций имеющейся научной литературы по коронавирусам (20 600 публикаций в базе данных биомедицинских публикаций PUBMED, в т. ч. 4500 публикаций по COVID-19 и SARS-CoV-2). Анализ был проведен с использованием современных методов анализа больших данных, развиваемых в рамках топологического [1, 2] и метрического [3, 4] подходов к задачам распознавания/классификации. В результате анализа литературы были выделены 49 наиболее информативных рубрик, которые достоверно чаще встречались в выборке публикаций по COVID-19/SARS-CoV-2 — в 3—8 раз чаще, чем в контроле (статьи, найденные по запросу («betacoronavirus OR coronavirus OR coronaviridae) NOT COVID-19»). Полученные результаты представлены на «карте» молекулярной патофизиологии COVID-19, включающей эти 49 молекулярных механизмов (рис. 1). Расстояние между точками, соответствующими терминам, обратно пропорционально совместной встречаемости терминов в исследованной выборке публикаций (чем ближе две произвольные точки, тем чаще встречается совместное употребление двух соответствующих терминов). Приведены диагнозы по МКБ-10, отдельные симптомы, синдромы и соответствующие биологические процессы. Биологические активности по международной номенклатуре GO (Gene Ontology) приведены на рисунке без кодов (см. коды в тексте).
Анализ полученной «карты» молекулярной патофизиологии COVID-19 показал, что наиболее информативные биомедицинские термины, достоверно чаще встречающиеся в публикациях по COVID-19/SARS-CoV-2, сгруппированы в кластер 1 «Воспаление и формирование «цитокинового шторма» и в кластер 2 «Коморбидные состояния». Эти два кластера указывают на «тактический» (кластер 1) и «стратегический» (кластер 2) подходы к профилактике и терапии COVID-19.
Стратегически важным в терапии и профилактике COVID-19 является борьба с хроническим воспалением, сопровождающим многие коморбидные патологии. Риск более тяжелого течения COVID-19 ассоциирован с наличием у пациента кардиомиопатии, ожирения, артериальной гипертонии (АГ), ишемической болезни сердца (ИБС), СД и др. Снижение избыточного хронического воспаления связано с повышением обеспеченности витамином D (GO:0008434) и другими микронутриентами (цинк, фолаты, витамин B1, магний, омега-3-полиненасыщенные жирные кислоты [омега-3-ПНЖК], миоинозитол, витамин С).
Проведенный анализ указал на взаимосвязь ряда механизмов патогенеза COVID-19 с обеспеченностью организма определенными микронутриентами. Компенсация недостаточности витамина D имеет важное значение и для активации интерферон-зависимого противовирусного иммунитета, и для профилактики «цитокинового шторма», и для снижения хронического воспаления при наличии у пациента коморбидных патологий.
Витамин D и врожденный иммунитет против коронавирусов
Витамин D является одним из важнейших регуляторов иммунитета [5]. Адекватная обеспеченность организма витамином D — одна из основ противовирусного иммунитета, в т. ч. против вируса гриппа [6]. Уже к 2010 г. были получены результаты многочисленных исследований, указывающие на антибактериальные и противовирусные эффекты витамина D [7]. Метаанализ подтвердил, что дотации витамина D облегчают течение острых респираторных вирусных инфекций (ОРВИ), вызванных вирусом гриппа, и других инфекций респираторного тракта у взрослых и детей [8].
Недостаточность витамина D, встречающаяся у 80% россиян, ассоциирована с нарушениями функционирования врожденного и приобретенного иммунитета и с повышением риска вирусных и бактериальных заболеваний. На фоне недостаточности витамина D у пациента любого возраста возникает хроническое воспаление, которое существенно снижает резистентность организма к бактериальным и вирусным заболеваниям (ОРВИ, грипп, ринит, бронхит, обструктивные заболевания легких) [9].
Активная форма витамина D (кальцитриол 1,25(OH)2D3) способствует снижению уровней провоспалительных цитокинов (ИЛ-6, фактора некроза опухоли α, хемокинов CXCL8, CXCL10), стимулирует синтез антимикробных пептидов (кателицидин, дефенсин), которые также проявляют противовирусные свойства [10]. Иммунорегулирующий эффект витамина D обусловлен широким спектром воздействия кальцитриола на метаболизм и активность макрофагов, T- и B-клеток [11]. Наличие рецептора витамина D (vitamin D receptor, VDR) и витамин-D3-метаболизирующих ферментов (CYP27B1 и др.) в моноцитах, макрофагах, В- и Т-клетках указывает на то, что клетки иммунной системы могут синтезировать и использовать активную форму витамина 1,25(OH)2D3 для поддержания клеточного иммунитета.
В случае COVID-19 витамин D важен тем, что активирует описанные выше системы врожденного противовирусного иммунитета. Коронавирус SARS-CoV-2 (геном NC_045512.2 в базе данных NCBI) — вирус с одноцепочечной РНК, вирион которого содержит особенные спайк-белки (от англ. spike — «шип, острие, острый выступ»), посредством которых вирус активно взаимодействует с тканями организма человека. РНК-вирусы характеризуются высокой степенью мутаций по сравнению с ДНК-вирусами (т. к. вирусные РНК-полимеразы характеризуются низкой степенью исправления ошибок копирования РНК) [12]. Как следствие, разработка эффективной и безопасной вакцины к SARS-CoV-2 крайне затруднена [13]. Поэтому для борьбы с COVID-19 важно использовать все возможные способы повышения противовирусного иммунитета организма человека и, прежде всего, повышение обеспеченности организма витамином D.
Действие витамина D на организм осуществляется при участии VDR, который специфически активируется кальцитриолом и приводит к изменениям экспрессии более 2700 генов человека. Полногеномный системно-биологический анализ связывания рецептора витамина D позволил осуществить систематизацию биологических ролей витамина D для профилактики и терапии широкого круга заболеваний [14]. В частности, было установлено, что в поддержке противовирусного иммунитета участвуют по меньшей мере 155 белков, экспрессия генов которых регулируется VDR (рис. 2).
Полученные в работе [14] результаты полногеномного анализа VDR свидетельствуют, что 19 из 155 генов/белков имеют непосредственное отношение к защите от одноцепочечных РНК-вирусов, к которым относится и SARS-CoV-2. Витамин D стимулирует экспрессию генов, кодирующих:
интерферон-индуцированные белки с тетратрикопептидными повторами (interferon induced protein with tetratricopeptide repeats, IFIT) (гены IFIT1, IFIT3, IFIT5);
интерферон-регуляторные факторы (interferon regulatory factor, IRF) IRF1, IRF3, IRF7, IRF9;
убиквитин-подобный модификатор, или интерферон-стимулируемый ген (interferon-stimulated gene, ISG) 15;
20 кДа экзонуклеазу, стимулируемую интерфероном (ISG20);
белки устойчивости к миксовирусам, в т. ч. к гриппу (MX1, MX2);
2’-5’-олигоаденилатсинтетазы (OAS1, OAS2);
рецептор ретиноидов α (retinoid X receptor alpha, RXRA);
белки — регуляторы противовирусного ответа (белки, содержащие трехсторонний мотив [tripartite motif-containing proteins, TRIM]) TRIM22, TRIM38, TRIM56;
убиквитин, играющий важные роли в поддержании противовирусного иммунитета к РНК-вирусам (UBB, UBC);
«цинковый палец» ZNF175, тормозящий репликацию вирусов и др.
Сопоставим приведенные выше результаты полногеномного анализа рецептора VDR с результатами протеомного анализа микронутриент-зависимых белков противовирусной защиты человека. В протеоме человека содержится более 35 000 белков, из которых 19 820 были аннотированы (т. е. для которых известны выполняемые ими биологические роли). Методом анализа функциональных взаимосвязей [15] мы выделили 820 белков, вовлеченных в защиту организма против вирусов, из которых 178 имели те или иные нутриентные кофакторы (цинк, магний, производные витаминов и др.).
Сопоставление результатов полногеномного анализа рецептора витамина D с результатами протеомного анализа показывает, что многие из белков, участвующих в торможении жизненного цикла одноцепочечных РНК-вирусов, зависят от витамина D и того или иного микронутриента (рис. 3). Рассмотрим эти синергидные взаимодействия витамина D более подробно.
Железо- и витамин-РР-зависимая холестерин-25-гидроксилаза (CH25H) воздействует на вирусы на ранних стадиях инфицирования клетки организма-хозяина (слияние с мембраной клетки) и при «созревании» вирусных белков (в частности, посттрансляционные модификации М-белка вирусной оболочки). Интерферон-индуцированные трансмембранные белки IFITM, экспрессия которых регулируется витамином D, ингибируют слияние вируса с клеткой. Zn-зависимый белок TRIM5α тормозит высвобожение вирусной РНК внутрь клетки. Белок Mx, регулируемый витамином D, блокирует эндоцитарный трафик вирусных частиц и распаковку вирусных рибонуклеокапсидов. Экспрессия генов магний-зависимых олигоаденилатсинтетаз (OAS) активируется рецептором витамина D. Mg-зависимые рибонуклеаза L (RNase L), протеинкиназа R (PKR), белки MOV10, IFIT и Zn-зависимый белок ZAP разрушают вирусную РНК и/или блокируют трансляцию вирусных мРНК. Zn-зависимые белки TRIM22, ISG15 и железо/фолат (В9)-зависимый белок Viperin, экспрессия генов которых регулируется витамином D, ингибируют репликацию вируса и почкование вируса от плазматической мембраны (рис. 3).
Таким образом, рецептор витамина D регулирует экспрессию многих генов защиты организма против одноцепочечных РНК-вирусов. Эта противовирусная система организма будет эффективна и для защиты от коронавирусов. Хотя в случае SARS-CoV-2 пока не имеется данных крупных эпидемиологических исследований, для одноцепочечных РНК-вирусов, вызывающих ОРВИ (RSV, вирус гриппа и др.), было показано, что витамин D ассоциирован с состоянием противовирусной защиты организма.
Например, метаанализ 12 исследований (n=2279) показал, что недостаточная обеспеченность витамином D ассоциирована с бльшим риском инфекционных бронхиолита и пневмонии: у детей с инфекциями уровни 25(OH)D в сыворотке крови были в среднем на 3,5 нг/мл (95% доверительный интервал [ДИ] от 1,8 до 15,7) ниже, чем у здоровых. Также была установлена корреляция между степенью дефицита витамина D и тяжестью течения заболевания [16].
Метаанализ 25 рандомизированных исследований (n=10 933), проведенный с использованием индивидуальных данных пациентов, показал, что дотации витамина D способствовали снижению риска инфицирования ОРВИ в среднем на 12% (скорректированное отношение шансов [ОШ] 0,88, 95% ДИ от 0,81 до 0,96, p Литература
Только для зарегистрированных пользователей