Mikrobióta COVID-19-betegekben a jövőbeli terápiás és megelőző megközelítésekhez (MICRO-COV)

2019 decemberében súlyos tüdőgyulladásos eseteket jelentettek a kínai vuhani Huanan Seafood nagykereskedelmi piaccal kapcsolatban. Négy hónappal később több mint ezer haláleset, az elmúlt 100 év legnagyobb és legkritikusabb globális egészségügyi vészhelyzetének felelős kórokozója súlyos akut légúti szindróma koronavírus 2 (SARS-CoV-2) néven ismert. A 2019-es koronavírus-betegséget (COVID-19) átvihető betegségként jellemzik, amelynek lappangási ideje hosszú, 7-14 nap. Az esetek körülbelül 10%-ában súlyos betegség lefolyása figyelhető meg. Bár leírtak hajlamosító tényezőket, mint az idősebb kor, a krónikus artériás magas vérnyomás, a cukorbetegség és egyéb társbetegségek, keveset tudunk az akut tüdőelégtelenséget kiváltó patofiziológiai mechanizmusról, amely a gyakran előforduló szív-, vese- és érsérüléshez társul. e betegség halálos lefolyására.

A SARS-CoV-2 kapcsán leírt alveoláris exudatív és intersticiális gyulladás, amely károsítja az alveolo-kapilláris gázcserét, megfelel az akut légzési distressz szindróma (ARDS) definíciójának. A tüdő ezen sérülésének hátterében álló patofiziológiai mechanikát a bakteriális szepszis által kiváltott ARDS-ben írták le legjobban, és főként a neutrofil granulocitáknak a kapilláris érrendszerből a tüdőbe való extravazációja indukálja. A neutrofil extravazáció egyik fő mediátora az endothel felszíni réteg, nevezetesen a glikokalix degenerációja, amelyet endotoxin-aktivált heparán-szulfát indukál. A glikokalix elvékonyodása és destrukciója rejtett endoteliális felületi adhéziós molekulákat tár fel, mint például a VCAM-1 és az ICAM-1. A VE-cadherin gyulladásos citokin által közvetített, az endothelsejtek belsejébe történő elmozdulásához kapcsolódó neutrofilek megnövekedett adhéziója, ami fellazítja az endothel szoros csomópontjait, lehetővé teszi a neutrofilek fokozott extravazációját és a fehérjében gazdag folyadék diffúzióját az interstitiumba. . Az így létrejött környezet a neutrofil granulociták aktivációját és degranulációját idézi elő, valamint olyan toxikus mediátorok felszabadulását idézi elő, amelyek elpusztítják az alveoláris hámot és további immuncitokineket termelnek, citokin vihart indukálnak és fokozzák a neutrofilek toborzását. Végül az inaktivált pulmonális felületaktív anyag aggregációja a fehérjében gazdag ödéma által, amely a degenerált 1-es típusú alveoláris hámsejtekhez és a hialin membránnal borított, denuded alveoláris alapmembránhoz kapcsolódik, megzavarja az alveolo-capilaris membrán gázcserélő kapacitását, rontva a vért. oxigénezés és dekarboxilezés.

A baktériumok által kiváltott ARDS-szel ellentétben az ARDS-t okozó vírusos ágensek főként a nasopharynxből, a felső légutakból az alsó légutakba vírustranszport útján jutnak el az alveoláris hámba. Vírusfertőzések esetén a tüdő károsodását elsősorban az 1-es és 2-es típusú pneumociták közvetlen vírusinváziója okozza. Ez a fehérjedús ödéma kétszeres felhalmozódását okozza az ENaC csatornák letiltásával, amelyek főként az alveoláris tér ozmotikus gradiens létrehozásával való dugulásáért felelősek, valamint a pneumociták által létrehozott fizikai-kémiai gát áttörésével. Noha a bakteriális szepszissel ellentétben a vaszkuláris endothel diszfunkció által okozott alveoláris gát megszakítása csökken, az ARDS előrehaladtával mind az endotélium, mind a hám kemotaktorokat választ ki, hogy a makrofágokat és neutrofileket a gyulladt tüdőbe vonzza, ami a bakteriális ARDS-hez hasonlóan indukál. a tüdő másodlagos károsodása a már leírtak szerint. Azonban az ARDS más formáihoz képest eltúlzott kezdeti kapilláris szivárgásra utal, ami erősen azt sugallja, hogy az endoteliális diszfunkció elsődleges mechanizmus.

Az endothelsejtek károsodása a glikokalix bomlástermékei, például a szindekán-1, a heparán-szulfát és a VE-kadherin, valamint a vörösvértestek kapillárisokon belüli áramlási tulajdonságainak közvetlen vizualizálásával is értékelhető, kézi vital mikroszkóppal (HVM), sötét mező mikroszkópos technikát alkalmazva. A kutatócsoportban elért legújabb eredmények lehetővé tették a mikrokeringési elégtelenség módjainak pontos megkülönböztetését a mikrocirkulációs diffúzió és konvekciós kapacitás számszerűsítésével. Globális szempontból az alveoláris szivárgást korábban transzpulmonáris termodilúcióval mérték. Ezek az eszközök biztosítják az optimális előfeltételeket a SARS-CoV-2 fertőzés által okozott ARDS során a tüdőben fellépő endoteliális sejtkárosodás specifikus kimutatására (glikokalix lebomlási termékek az alveoláris mosófolyadékban) és számszerűsítésére (transzpulmonális termodilúció). Ezenkívül a SARS-CoV-2 fertőzés miatti ARDS-ben szenvedő, kritikus állapotú betegek körülbelül 20%-ánál súlyos szisztémás gyulladásos válasz és keringési sokk alakult ki az előzetes jelentések szerint. Ezeknél a betegeknél az alveoláris endoteliális sejtkárosodás és a szisztémás endoteliális sejtkárosodás közötti kapcsolat központi jelentőségű, és egyidejű szublingvális HVM méréssel értékelhető.

Az ARDS kezdeti kiváltó okaként a vírusos és gyulladásos tüdőkárosodást követően a tüdőfunkció további romlása elsősorban a felülfertőződéstől függhet. A bakteriális és gombás felülfertőződést főként a vírusos ARDS középső és késői fázisának mortalitásáért és morbiditásáért felelősnek írták le hasonló járványok idején, mint például az 1918-as spanyolnátha. A jelenlegi kínai járványban 10-30%-ban találtak bakteriális és gombás felülfertőződést. Úgy tűnt, hogy a felülfertőződés a COVID-19-betegek halálozásának fő kockázati tényezője. Bár nem világos, hogy a bakteriális és gombás felülfertőződés kimutatásának van-e klinikai és terápiás jelentősége, számos szerző támogatja az empirikus antibiotikum-kezelést, amely főként a S. aureust és az S. pneumoniát célozza meg.

Nemcsak a bakteriális és gombás felülfertőződésekkel kapcsolatos kockázatok rétegződése releváns a betegség progressziójának értékelése szempontjából, hanem továbbra is fel kell mérni a kérdést, hogy a nozokomiális kórokozók terjedésének jelenléte a pandémiák során milyen mértékben felelős a megbetegedésekért és mortalitásért kórházi betegek. A fertőzésmegelőzési intézkedések, például a standard és az elkülönítési óvintézkedések célja a kórokozók kórházi terjedésének megakadályozása az egészségügyi intézményekben. Ezek az intézkedések magukban foglalják a kézhigiéniát, az egyéni védőeszközök (PPE) használatát (pl. szigetelőköpenyek, kesztyűk, maszkok, légzőkészülékek, szemvédelem) és környezetvédelmi intézkedések – például felületek, orvosi berendezések és műszerek tisztítása és fertőtlenítése. A mobileszközöket, például a magán- és a professzionális mobiltelefonokat azonban nagyrészt nem kezelték ezek az irányelvek. Ezek az eszközök fontos szerepet játszhatnak a közvetett érintkezés átvitelében. Vagyis amikor egy fertőzött köztes tárgy részt vesz egy fertőző kórokozó két egyed közötti átvitelében.

A jelenlegi bizonyítékok, bár korlátozottak, a SARS-CoV-2 életképességének megnövekedett életképességét mutatják műanyagon és rozsdamentes acélon, a mobileszközökön és védőburkolatokon gyakran használt anyagokon, akár 72 órán keresztül. Bár a helytelen kézhigiénia, az egyéni védőfelszerelések hiánya és más higiéniai hibák a nozokomiális kórokozók legnyilvánvalóbb hordozói, a mobiltelefonok és más kézi eszközök nem kellően fertőtlenítettek, ami lehetővé teszi a kórokozók megtelepedését, amelyek közül a S. aureus a legtöbb. gyakori. Ezt súlyosbítja, hogy az egészségügyi szolgáltatók átlagosan 6,9 másodpercenként egyszer érintettek meg mobil tárgyakat, köztük mobiltelefonokat, és 40 másodpercenként érintették meg saját testüket vagy arcukat. Ezt a kézhigiénés protokollok rendkívül alacsony betartása kísérte a kolonizáció és a fertőzés előtt. Ezek az eredmények alátámasztják a mobil eszközök azon képességét, hogy a kórokozók átvitelének vektoraiként működjenek mind a betegek, mind az egészségügyi szolgáltatók felé.

A vírusfertőzések leküzdésében a veleszületett immunvédelem elsősorban a kórokozókkal kapcsolatos molekuláris minták (PAMP) kórokozó-felismerő receptorokhoz (PRR-ekhez) való kötődésén keresztül ismeri fel a vírusfertőzést. Az ezen receptorkötések által kiváltott expressziós kaszkád stimulálja az interferon (IFN) I. és III. típusú útvonalát. A gyulladásos monocita-makrofág-neutrofil tengely IFN I útvonal általi toborzása elengedhetetlen a legtöbb vírusfertőzés elleni küzdelemben. Mindazonáltal az olyan vírusok, mint az influenza A vírus, képesek elkerülni az I. és III. típusú IFN kialakulását azáltal, hogy replikációs gépezetüket a sejtmagba helyezik, így elkerülik a citoplazmatikusan elhelyezkedő PRR-eket, vagy inaktiválják az interferon mRNS-eket a fehérjéken keresztül. Az IFN I útvonal kétszeresen hathat ezekben a vírusokban; egyrészt közvetítheti a vírus elleni kezdeti hatást, csökkentve a maximálisan elért titereket, másrészt bizonyos körülmények között ennek ellenére kórosan túlzottan expresszálhat citokinvihart indukálva és növelve a tüdő parenchyma károsodását.

A SARS-CoV és a SARS-CoV-2 pozitív szálú RNS vírusok, amelyek ACE-2 receptor által közvetített endocitózissal hatolnak be a fertőzött sejtek sejtfalán. Az IFN I útvonal expressziójának megindulása összefüggésbe hozható az IFN II útvonal erősebb aktiválásával és a gyulladást elősegítő citokin vihar indukciójával, és ennek következtében a gyulladásos monocita-makrofág rendszer súlyosabb szabályozási zavarával és a tüdő immunopatológiai károsodásának mértékével. Az új SARS-CoV-2 által kiváltott ARDS patofiziológiai mechanikája és az általa kiváltott szisztémás szabályozási zavarok elődje, a SARS-CoV alapján csak feltételezhetőek, és az új betegség szokatlan klinikai megjelenését megvilágító felismerésekre égető szükség van az optimális kezelés kidolgozásához. megközelítés.

Összefoglalva, a kritikus állapotú SARS-CoV-2 ARDS betegség súlyosságának mechanizmusa sokrétű, kezdve a szabályozatlan gyulladásos választól a bakteriális és gombás felülfertőződésen át a nozokomiális átvitel fontosságáig, mint a mindennapi élet kulcsfontosságú célpontja. -nappali betegellátás. Csak a COVID-19-betegeknél a betegség progressziójának súlyosságáért esetlegesen felelős valamennyi tényező globális értékelése lehet célja a mögöttes kitaláció tisztázása.

A projekt céljai A kutatás átfogó célja, hogy patofiziológiai ismereteket szerezzen a SARS-CoV-2 fertőzés okozta ARDS morbiditás és mortalitás javításához. Ez a kutatás tehát a gyulladásra, a mikrokeringési diszfunkcióra és a felülfertőződésre összpontosít, célja a SARS-CoV-2-vel fertőzött betegek súlyos ARDS kialakulásának kockázati tényezőinek feltárása, valamint a terápiás stratégiák megalapozásához.

Az egyes munkahipotézisek a következők:

1. Úgy gondolják, hogy a SARS-CoV-2 ARDS-ben a tüdő elsődleges károsodását egy túlzott gyulladást elősegítő válasz közvetíti, amely elsődleges endoteliális diszfunkciót okoz, és ezt követően az elsődleges citokinválaszon keresztül kétszeresen hat a tüdő parenchyma lebomlására. és a gyulladásos-monocita-limfocita-neutrofil tengely toborzásán keresztül. A kifejezett gyulladás és a tüdő elsődleges károsodása megzavarja a tüdő mikrobiómát, másodsorban tüdő szuperinfekcióhoz vezet.
2. A tüdő bakteriális felülfertőződései (azaz S. pneumoniae, S. aureus, P. aeruginosa és mások) a COVID-19-betegek morbiditásának és halálozásának jelentős okai. A kórokozók megtelepedése a felső légutakban az alsó légúti fertőzések előfeltétele és fő kockázati tényezője. A kolonizáció létrejöttéhez a kórokozóknak kölcsönhatásba kell lépniük a helyi mikrobiotával (más néven. mikrobiom) és bizonyos mikrobiomprofilok ellenállóbbak lesznek a kórokozók inváziójával szemben.
3. A klinikai rutinban használt kézi eszközök egyaránt hordozzák a SARS-CoV-2-t, valamint a nozokomiális tüdőgyulladást okozó baktériumokat, így potenciális rezervoárjai lehetnek a közvetett kontaktus átvitelnek. A célzott fertőzésmegelőzési beavatkozás csökkentheti ezt a szennyeződést, és ezáltal csökkentheti a nozokomiális terjedés kockázatát.