Дисбаланс цитокиновой регуляции — основа иммунопатогенеза COVID-19

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

В ответ на инфицирование клеток верхних дыхательных путей коронавирусом запускаются два основных сигнальных пути активации экспрессии генов и синтеза интерферона (IFN) I и III типов, а также провоспалительных цитокинов, призванных обеспечить противовирусную защиту и организовать защитную воспалительную реакцию. Однако коронавирус SARS-CoV-2 способен подавлять систему IFN, вмешиваясь в клеточный сигналинг на разных этапах активации экспрессии генов, синтеза и секреции IFN. Подавление системы эндогенного IFN является причиной ускользания коронавируса от защитных механизмов иммунной системы, что можно считать ключевым фактором иммунопатогенеза коронавирусной инфекции. Дисбаланс цитокиновой регуляции при тяжёлых формах COVID-19 связан с тем, что на фоне низкого и отсроченного синтеза IFN провоспалительные цитокины в ответ на безудержную репликацию вируса продолжают синтезироваться макрофагами и Т-лимфоцитами в больших количествах, приводя к развитию цитокинового шторма. Вследствие этого иммунопатогенез COVID-19 связан с развитием несбалансированного иммунного ответа в результате подавления коронавирусом SARS-CoV-2 синтеза IFN и компенсаторной гиперпродукции провоспалительных цитокинов, служащей причиной неадекватно сильного воспаления с развитием острого респираторного дистресс-синдрома и дыхательной недостаточности с последующим развитием системных воспалительных проявлений и полиорганной недостаточности.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Андрей Семенович Симбирцев

Государственный научно-исследовательский институт особо чистых биопрепаратов

Автор, ответственный за переписку.
Email: simbas@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8228-4240
SPIN-код: 2064-7584

д-р мед. наук, профессор, член-корреспондент РАН

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Zhu J., Zhong Z., Ji P., et al. Clinicopathological characteristics of 8697 patients with COVID-19 in China: a meta-analysis // Fam Med Community Health. 2020. Vol. 8, N 2. P. e000406. doi: 10.1136/fmch-2020-000406 Erratum in: Fam Med Community Health. 2020. Vol. 8, N 2. P. e000406corr1. doi: 10.1136/fmch-2020-000406corr1
  2. Huang C., Wang Y., Li X., et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China // Lancet. 2020. Vol. 395, N 10223. P. 497–506. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30183-5 Erratum in: Lancet. 2020. Vol. 395, N 10223. P. 496. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30252-X
  3. Xu Z., Shi L., Wang Y., et al. Pathological findings of COVID-19 associated with acute respiratory distress syndrome // Lancet Respir Med. 2020. Vol. 8, N 4. P. 420–422. doi: 10.1016/S2213-2600(20)30076-X Erratum in: Lancet Respir Med. 2020. Vol. 8, N 4. P. e26. doi: 10.1016/S2213-2600(20)30085-0
  4. Vazquez C., Horner S. MAVS coordination of antiviral innate immunity // J Virol. 2015. Vol. 89, N 14. P. 6974–6977. doi: 10.1128/JVI.01918-14
  5. Takeuchi O., Akira S. Pattern recognition receptors and inflammation // Cell. 2010. Vol. 140, N 6. P. 805–820. doi: 10.1016/j.cell.2010.01.022
  6. Pestka S., Krause C., Walter M. Interferons, interferon-like cytokines, and their receptors // Immunol Rev. 2004. Vol. 202. P. 8–32. doi: 10.1111/j.0105-2896.2004.00204.x
  7. Prejean C., Colamonici O. Role of the cytoplasmic domains of the type I interferon receptor subunits in signaling // Semin Cancer Biol. 2000. Vol. 10, N 2. P. 83–92. doi: 10.1006/scbi.2000.0311
  8. Schoggins J., Wilson S., Panis M., et al. A diverse range of gene products are effectors of the type I interferon antiviral response // Nature. 2011. Vol. 472, N 7344. P. 481–485. doi: 10.1038/nature09907 Erratum in: Nature. 2015. Vol. 525, N 7567. P. 144. doi: 10.1038/nature14554
  9. Ye L., Schnepf D., Staeheli P. Interferon-λ orchestrates innate and adaptive mucosal immune responses // Nat Rev Immunol. 2019. Vol. 19, N 10. P. 614–625. doi: 10.1038/s41577-019-0182-z
  10. Ivashkiv L., Donlin L. Regulation of type I interferon responses // Nat Rev Immunol. 2014. Vol. 14, N 1. P. 36–49. doi: 10.1038/nri3581
  11. Minkoff J.M., tenOever B. Innate immune evasion strategies of SARS-CoV-2 // Nat Rev Microbiol. 2023. Vol. 21, N 3. P. 178–194. doi: 10.1038/s41579-022-00839-1
  12. Lei X., Dong X., Ma R., et al. Activation and evasion of type I interferon responses by SARS-CoV-2 // Nat Commun. 2020. Vol. 11, N 1. P. 3810. doi: 10.1038/s41467-020-17665-9
  13. Banerjee A., Blanco M., Bruce E., et al. SARS-CoV-2 disrupts splicing, translation, and protein trafficking to suppress host defenses // Cell. 2020. Vol. 183, N 5. P. 1325–1339.e21. doi: 10.1016/j.cell.2020.10.004
  14. Xia H., Cao Z., Xie X., et al. Evasion of type I interferon by SARS-CoV-2 // Cell Rep. 2020;33(1):108234. doi: 10.1016/j.celrep.2020.108234
  15. Miorin L., Kehrer T., Sanchez-Aparicio M.T., et al. SARS-CoV-2 Orf6 hijacks Nup98 to block STAT nuclear import and antagonize interferon signaling // Proc Natl Acad Sci U S A. 2020. Vol. 117, N 45. P. 28344–28354. doi: 10.1073/pnas.2016650117
  16. Hadjadj J., Yatim N., Barnabei L., et al. Impaired type I interferon activity and inflammatory responses in severe COVID-19 patients // Science. 2020. Vol. 369, N 6504. P. 718–724. doi: 10.1126/science.abc6027
  17. Smith N., Goncalves P., Charbit B., et al. Distinct systemic and mucosal immune responses during acute SARS-CoV-2 infection // Nat Immunol. 2021. Vol. 22, N 11. P. 1428–1439. doi: 10.1038/s41590-021-01028-7
  18. Bastard P., Rosen L., Zhang Q., et al. Autoantibodies against type I IFNs in patients with life-threatening COVID-19 // Science. 2020. Vol. 370, N 6515. P. eabd4585. doi: 10.1126/science.abd4585
  19. Augusto D.G., Murdolo L.D., Chatzileontiadou D.S.M., et al. A common allele of HLA is associated with asymptomatic SARS-CoV-2 infection // Nature. 2023. Vol. 620, N 7972. P. 128–136. doi: 10.1038/s41586-023-06331-x
  20. Horowitz J.E., Kosmicki J.A., Damask A., et al. Genome-wide analysis provides genetic evidence that ACE2 infuences COVID-19 risk and yields risk scores associated with severe disease // Nat Genet. 2022. Vol. 54, N 4. P. 382–392. doi: 10.1038/s41588-021-01006-7
  21. Miluzio A., Cuomo A., Cordiglieri C., et al. Mapping of functional SARS-CoV-2 receptors in human lungs establishes differences in variant binding and SLC1A5 as a viral entry modulator of hACE2 // EBioMedicine. 2023. Vol. 87. P. 104390. doi: 10.1016/j.ebiom.2022.104390
  22. Degenhardt F., Ellinghaus D., Juzenas S., et al. Detailed stratified GWAS analysis for severe COVID-19 in four European populations // Hum Mol Genet. 2022. Vol. 31, N 23. P. 3945–3966. doi: 10.1093/hmg/ddac158
  23. COVID-19 Host Genetics Initiative. A second update on mapping the human genetic architecture of COVID-19 // Nature. 2023. Vol. 621, N 7977. P. E7–E26. doi: 10.1038/s41586-023-06355-3
  24. Zhang Q., Bastard P., Liu Z., et al. Inborn errors of type I IFN immunity in patients with life-threatening COVID-19 // Science. 2020. Vol. 370. P. eabd4570. doi: 10.1126/science.abd4570
  25. Asano T., Boisson B., Onodi F., et al. X-linked recessive TLR7 deficiency in ~1% of men under 60 years old with life-threatening COVID-19 // Sci Immunol. 2021. Vol. 6, N 62. P. eabl4348. doi: 10.1126/sciimmunol.abl4348
  26. Van der Made C.I., Simons A., Schuurs-Hoeijmakers J., et al. Presence of genetic variants among young men with severe COVID-19 // JAMA. 2020. Vol. 324, N 7. P. 663–673. doi: 10.1001/jama.2020.13719
  27. Levy R., Bastard P., Lanternier F., et al. IFN-α2a Therapy in Two Patients with Inborn Errors of TLR3 and IRF3 Infected with SARS-CoV-2 // J Clin Immunol. 2021. Vol. 41, N 1. P. 26–27. doi: 10.1007/s10875-020-00933-0
  28. Кригер Е.А., Самодова О.В., Свитич О.А., и др. Влияние полиморфных вариантов генов интерфероновых рецепторов на тяжесть COVID-19 и антибиотикорезистентность // Инфекция и иммунитет. 2023. Т. 13, № 6. C. 1027–1039. doi: 10.15789/2220-7619-TIO-17537
  29. Casanova J.L., Anderson M.S. Unlocking life-threatening COVID-19 through two types of inborn errors of type I IFNs // J Clin Invest. 2023. Vol. 133, N 3. P. e166283. doi: 10.1172/JCI166283
  30. Mangalmurti N., Hunter C.A. Cytokine Storms: Understanding COVID-19 // Immunity. 2020. Vol. 53, N 1. P. 19–25. doi: 10.1016/j.immuni.2020.06.017
  31. Qin C., Zhou L., Hu Z., et al. Dysregulation of Immune Response in Patients With Coronavirus 2019 (COVID-19) in Wuhan, China // Clin Infect Dis. 2020. Vol. 71, N 15. P. 762–768. doi: 10.1093/cid/ciaa248
  32. Yang L., Xie X., Tu Z., et al. The signal pathways and treatment of cytokine storm in COVID-19 // Signal Transduct Target Ther. 2021. Vol. 6, N 1. P. 255. doi: 10.1038/s41392-021-00679-0
  33. Mandel M., Harari G., Gurevich M., Achiron A. Cytokine prediction of mortality in COVID19 patients // Cytokine. 2020. Vol. 134. P. 155190. doi: 10.1016/j.cyto.2020.155190
  34. Morrell E.D., Bhatraju P.K., Sathe N.A., et al. Chemokines, soluble PD-L1, and immune cell hyporesponsiveness are distinct features of SARS-CoV-2 critical illness // Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2022. Vol. 323, N 1. P. L14–L26. doi: 10.1152/ajplung.00049.2022
  35. Silva M.J.A., Ribeiro L.R., Gouveia M.I.M., et al. Hyperinflammatory Response in COVID-19: A Systematic Review // Viruses. 2023. Vol. 15, N 2. P. 553. doi: 10.3390/v15020553
  36. Del Valle D.M., Kim-Schulze S., Huang H.H., et al. An inflammatory cytokine signature predicts COVID-19 severity and survival // Nat Med. 2020. Vol. 26, N 10. P. 1636–1643. doi: 10.1038/s41591-020-1051-9
  37. Wong C., Lam C., Wu A., et al. Plasma inflammatory cytokines and chemokines in severe acute respiratory syndrome // Clin Exp Immunol. 2004. Vol. 136, N 1. P. 95–103. doi: 10.1111/j.1365-2249.2004.02415.x
  38. Mahallawi W., Khabour O., Zhang Q., Makhdoum H., Suliman B. MERS-CoV infection in humans is associated with a pro-inflammatory Th1 and Th17 cytokine profile // Cytokine. 2018. Vol. 104. P. 8–13. doi: 10.1016/j.cyto.2018.01.025
  39. Shirato K., Kizaki T. SARS-CoV-2 spike protein S1 subunit induces pro-inflammatory responses via toll-like receptor 4 signaling in murine and human macrophages // Heliyon. 2021. Vol. 7, N 2. P. e06187. doi: 10.1016/j.heliyon.2021.e06187
  40. Laing A., Lorenc A., Del Molino Del Barrio I., et al. A dynamic COVID-19 immune signature includes associations with poor prognosis // Nature Medicine. 2020. Vol. 26, N 10. P. 1623–1635. doi: 10.1038/s41591-020-1038-6
  41. Manson J., Crooks C., Naja M., et al. COVID-19-associated hyperinflammation and escalation of patient care: a retrospective longitudinal cohort study // Lancet Rheumatol. 2020. Vol. 2, N 10. P. e594–e602. doi: 10.1016/S2665-9913(20)30275-7
  42. Ferrara J., Abhyankar S., Gilliland D. Cytokine storm of graft-versus-host disease: a critical effector role for interleukin-1 // Transplant Proc. 1993. Vol. 25, N 1 Pt 2. P. 1216–1217.
  43. Потапнев М.П. Цитокиновый шторм: причины и последствия // Иммунология. 2021. Т. 42, № 2. С. 175–188. doi: 10.33029/0206-4952-2021-42-2-175-188
  44. Li G., Fan Y., Lai Y., et al. Coronavirus infections and immune responses // J Med Virol. 2020. Vol. 92, N 4. P. 424–432. doi: 10.1002/jmv.25685
  45. Batah S., Fabro A. Pulmonary pathology of ARDS in COVID-19: A pathological review for clinicians // Respir Med. 2021. Vol. 176. P. 106239. doi: 10.1016/j.rmed.2020.106239
  46. Banerjee A., El-Sayes N., Budylowski P., et al. Experimental and natural evidence of SARS-CoV-2-infection-induced activation of type I interferon responses // iScience. 2021. Vol. 24, N 5. P. 102477. doi: 10.1016/j.isci.2021.102477
  47. Li C., Wu H., Yan H., et al. T cell responses to whole SARS coronavirus in humans // J Immunol. 2008. Vol. 181, N 8. P. 5490–5500. doi: 10.4049/jimmunol.181.8.5490
  48. Parackova Z., Bloomfield M., Klocperk A., Sediva A. Neutrophils mediate Th17 promotion in COVID-19 patients // J Leukoc Biol. 2021. Vol. 109, N 1. P. 73–76. doi: 10.1002/JLB.4COVCRA0820-481RRR
  49. Aleebrahim-Dehkordi E., Molavi B., Mokhtari M., et al. T helper type (Th1/Th2) responses to SARS-CoV-2 and influenza A (H1N1) virus: From cytokines produced to immune responses // Transpl Immunol. 2022. Vol. 70. P. 101495. doi: 10.1016/j.trim.2021.101495
  50. Wu F., Zhao S., Yu B., et al. A new coronavirus associated with human respiratory disease in China // Nature. 2020. Vol. 579, N 7798. P. 265–269. doi: 10.1038/s41586-020-2008-3

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Симбирцев А.С., 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах