Apelin; ACE2 a biomarkery alveolární kapilární permeability u SARS-cov-2 (COVID-19). (APEL-COVID)

COVID-19 postihuje pacienty svou vstupní cestou: dýchacími cestami a hlubokými plícemi. 20 až 30 % symptomatických dospělých pacientů, kteří jsou hospitalizováni na jednotce intenzivní péče nebo mimo ni, vykazuje respirační tíseň s velkými změnami indexu oxygenace. Tento syndrom je specificky označen jako těžký akutní respirační syndrom coronavirus 2 (SARS-coV-2). SARS-coV-2 se rozvine 2 týdny po nástupu příznaků, s opakující se horečkou, progredující dušností a úmrtností 10 až 50 %. U SARS-coV-2: 1) radiologické plicní infiltráty jsou perifernější a 2) dominance hyperzánětu (cytokinová bouře, z nichž je pozorován interleukin-6 IL-6) a hyperpermeabilita alveolárně-kapilární bariéry, 3) ve srovnání u tradičního (ne COVID) ARDS je vytvořená hypoxie výjimečně závažná a spojená s plicní poddajností jen řídce sníženou ve více než 70 % případů.

Angiotensin I Converting Enzyme 2 (ACE2) je transmembránová karboxypeptidáza systému renin-angiotenzin (ras), která se podílí na kardiovaskulární homeostáze. ACE2 kontrareguluje prozánětlivou hypertenzi ACE1/angiotenzin II (Ang II). ACE2 konvertuje Ang II na Angl-7, aby podpořil vazodilataci, protizánět a ochranu tkání. ACE2 je hojně exprimován v plicích a je vstupní branou pro mnoho virů, jako je chřipka A, coV-1 a -2. Snížení aktivity ACE2 vede k nadbytku Ang II se stimulací receptoru Angl (AT1R) a zvýšením permeability plicních cév, což negativně ovlivňuje prognózu viru chřipky H7N9. Více než 85 % plicního ACE2 je exprimováno v apikální membráně alveolárních epiteliálních buněk typu II (AECII), které se nacházejí v plicních distálních vzduchových prostorech na rozhraní alveolárně-kapilární bariéry. To je místo, kde coV-2 nastavuje a vyvolává SARS (COVID-19+). AECII reguluje propustnost alveolárně-kapilární bariéry. Ty produkují specifické proteiny (SP-D neboli povrchově aktivní protein D a CC-16 nebo protein Clara Cell), které se uvolňují do krevního řečiště, když se alveolární kapilární bariéra stane hyperpermeabilní a jsou diagnostickými a prognostickými biologickými markery.

Systém apelin/APJ by mohl být ochranným způsobem interakcí se systémem renin-angiotensin (ras) a enzymem konvertujícím angiotenzin I 2 (ACE2). Je známo, že systém apelin/APJ chrání a optimalizuje kardiovaskulární funkce. Apeliny a receptor APJ fungují nezávisle na katecholaminergním systému a tvoří protiregulační odpověď na vazopresinergní cestu s inodilatační aktivitou. Apelin/APJ je z velké části exprimován v plicích a podílí se na redukci zánětu plic. Apelin-13 stabilizuje mitochondriální funkci, snižuje permeabilitu membrány, zabraňuje apoptóze a stimuluje proliferaci AECII. Apelin/APJ je reaktivní na hypoxii jako u SARS nebo ARDS se zvýšením hladin apelinů v krvi. Apeliny jsou substráty pro systém ras a kalikrein/kinin, které produkují degradační enzymy jako ACE2. Navzdory tomu mohou apeliny zvrátit sníženou aktivitu ACE2 a regulovat nadprodukci Ang II a stimulaci AT1R, což vede ke zvýšení plicní vaskulární permeability a plicnímu edému. APJ je také schopen inhibovat AT1R trans-alosterickou kombinací. APJ je koreceptorem pro virus lidské a opičí imunodeficience a apeliny blokují jejich vstup. Blízkost mezi ACE2 a APJ na membránách AECII a řízení jejich internalizace/degradace z hlediska izoformy apelinů vede k otázce jejich interakce a souvislosti s jejich plicní ochrannou aktivitou.

Hypotéza: Systém apelin/APJ se podílí na ochraně plic postižených COVID-19 interakcí se vstupními dveřmi SARS-coV-2: Angiotensin I Converting Enzyme 2 (ACE2) a renin-angiotensinový systém (ras ). Zvýšené systémové hladiny apelinů a aktivity ACE2 jsou spojeny s méně kritickými formami COVID-19 a charakterizují je menší plicní hyperpermeabilita a zánět.

Cíle: Hlavní: U pacientů s COVID-19+ získat základní znalosti 1) apelinů a příbuzných systémů (ras a degradačních enzymů, z toho ACE2) fenodynamického profilu v krevním řečišti, 2) profilu plicní hyperpermeability hodnocením biomarkerů i) srovnání SARS vs. menší respirační poškození COVID-19 a akutní respirační stav bez COVID-19 ARDS a non ARDS. Sekundární: Nastavit vazby mezi základními a progresivními klinickými daty (systém sběru dat APEL-COVID).

Metodika: Observační pilotní studie prospektivní kohorty náboru dospělých pacientů hospitalizovaných pro symptomatické akutní respirační onemocnění 36 hodin po přijetí. Skupiny: 1) COVID+, SARS, MV+ (mechanická ventilace) nebo ne, s více než 6 l/min-40 % FiO2 pro SpO2 vyšší než 90 % po dobu delší než 24 hodin (n=30); 2) COVID+, bez SARS, MV-, s méně než 6 l/min-40 % FiO2 pro SpO2 vyšší než 90 % po dobu delší než 24 hodin (n=30); 3) COVID-, ARDS, MV+, s více než 6 l/min-40 % FiO2 pro SpO2 více než 90 % po dobu delší než 24 hodin (n=30); 4) COVID-, non ARDS, MV-, s méně než 6 l/min-40 % FiO2 pro SpO2 vyšší než 90 % po dobu delší než 24 hodin (n=30). Vzhledem k účinkům tlaku generovaného mechanickou ventilací na epiteliální biologické markery budou post hoc vytvořeny 2 podskupiny 10 kontrolních pacientů hospitalizovaných z nerespiračních důvodů s pohlavím odpovídajícím výše uvedeným skupinám. Pacienti COVID+ non SARS budou respiračně symptomatickí, s plicními infiltráty nebo bez nich a potřebují v O2 méně než 6 l/min-40 % FiO2 na SpO2 více než 90 % a hospitalizovaní na patrech plicního nebo interního lékařství nebo na jednotkách intenzivní péče Jednotky. Pacienti s ARDS budou vybráni přímou formou (např. pneumonie, aspirace) a parametry indexu oxygenace stanovené berlínskou definicí.