Microbiota em pacientes com COVID-19 para futuras abordagens terapêuticas e preventivas (MICRO-COV)

Em dezembro de 2019, casos graves de pneumonia foram relatados em relação ao mercado atacadista de frutos do mar de Huanan em Wuhan, China. Quatro meses e mais de mil mortes depois, o patógeno responsável pela maior e mais crítica emergência de saúde global nos últimos 100 anos é conhecido como síndrome respiratória aguda grave coronavírus 2 (SARS-CoV-2). A Doença do Coronavírus 2019 (COVID-19) é caracterizada como uma doença transmissível com um longo período de incubação entre 7 e 14 dias. Em cerca de 10% dos casos, observa-se um curso grave da doença. Embora fatores predisponentes como idade avançada, hipertensão arterial crônica, diabetes, bem como outras comorbidades tenham sido descritos, pouco se sabe sobre o mecanismo fisiopatológico, que induzem insuficiência pulmonar aguda, juntamente com o aparecimento frequente de lesões cardíacas, renais e vasculares patognomônicas para o curso mortal desta doença.

A inflamação alveolar exsudativa e intersticial que prejudica a troca gasosa alvéolo-capilar descrita em relação ao SARS-CoV-2 está em conformidade com a definição de síndrome do desconforto respiratório agudo (SDRA). A mecânica fisiopatológica por trás dessa lesão no pulmão foi melhor descrita na SDRA induzida por sepse bacteriana e é induzida principalmente pelo extravasamento de granulócitos neutrófilos da vasculatura capilar para o pulmão. Um dos principais mediadores do extravasamento de neutrófilos é a degeneração da camada superficial endotelial, ou seja, o glicocálix, induzida por heparan sulfato ativado por endotoxina. O adelgaçamento e a desestruturação do glicocálice revelam moléculas ocultas de adesão à superfície endotelial, como VCAM-1 e ICAM-1. A adesão aumentada de neutrófilos, acoplada ao deslocamento mediado por citocinas inflamatórias de VE-caderina para o interior das células endoteliais, afrouxando as junções estreitas endoteliais, permite um extravasamento aumentado de neutrófilos e difusão de fluido rico em proteínas para o interstício . O ambiente assim criado induz a ativação e degranulação dos granulócitos neutrófilos e provoca a liberação de mediadores tóxicos que destroem o epitélio alveolar e produzem mais imunocitocinas, induzem uma tempestade de citocinas e aumentam o recrutamento de neutrófilos. Finalmente, a agregação do surfactante pulmonar inativado pelo edema rico em proteínas, juntamente com as células epiteliais alveolares tipo 1 degeneradas e a membrana basal alveolar desnudada e coberta pela membrana hialina, interrompe a capacidade de troca gasosa da membrana alvéolo-capilar, prejudicando o fluxo sanguíneo. oxigenação e descarboxilação.

Em contraste com a SDRA induzida por bactérias, os agentes virais que causam a SDRA atingem principalmente o epitélio alveolar através do transporte viral da nasofaringe, do trato respiratório superior para o inferior. Nas infecções virais, o dano ao pulmão é causado principalmente por uma invasão viral direta dos pneumócitos tipo 1 e 2. Isso causa o acúmulo de edema rico em proteínas de forma dupla pela desativação dos canais ENaC, principais responsáveis ​​pelo descongestionamento da sala alveolar por meio da criação de gradiente osmótico, e pela quebra da barreira físico-química estabelecida pelos pneumócitos. Embora o efeito da ruptura da barreira alveolar por meio da disfunção endotelial vascular seja reduzido em contraste com a sepse bacteriana, com o avanço da SDRA, tanto o endotélio quanto o epitélio secretam quimiotáticos para atrair macrófagos e neutrófilos para o pulmão inflamado, que em analogia à SDRA bacteriana induzem um dano secundário ao pulmão como já descrito. No entanto, apontam para um extravasamento capilar inicial exagerado em comparação com outras formas de SDRA, o que sugere fortemente a disfunção endotelial como mecanismo primário.

O dano das células endoteliais pode ser avaliado usando produtos de degradação do glicocálice, como sindecano-1, sulfato de heparan e VE-caderinas, e visualização direta das propriedades do fluxo de glóbulos vermelhos nos capilares por meio de microscopia vital portátil (HVM) empregando a técnica de microscopia de campo escuro. Avanços recentes no grupo de pesquisadores permitiram a diferenciação precisa dos modos de insuficiência microcirculatória pela quantificação da difusão microcirculatória e da capacidade de convecção. De uma perspectiva global, o vazamento alveolar foi previamente quantificado usando termodiluição transpulmonar. Essas ferramentas fornecem os pré-requisitos ideais para detectar especificamente (produtos de degradação do glicocálice no fluido de lavagem alveolar) e quantificar (termodiluição transpulmonar) danos às células endoteliais no pulmão durante a SDRA causada pela infecção por SARS-CoV-2. Além disso, aproximadamente 20% dos pacientes gravemente enfermos que sofrem de SDRA devido à infecção por SARS-CoV-2 foram descritos em relatórios preliminares como desenvolvendo resposta inflamatória sistêmica grave e choque circulatório. Nesses pacientes, a relação entre o dano das células endoteliais alveolares e o dano sistêmico das células endoteliais é de interesse central e pode ser avaliado por medição HVM sublingual concomitante.

Após o dano pulmonar mediado por vírus e inflamação como o gatilho inicial para SDRA, a deterioração adicional da função pulmonar pode depender principalmente de superinfecção. A superinfecção bacteriana e fúngica foi descrita como a principal responsável pela morbidade e mortalidade na SDRA viral de fase intermediária a tardia durante pandemias semelhantes, como a gripe espanhola em 1918. No atual surto na China, a presença de superinfecções bacterianas e fúngicas foi encontrada em 10 a 30%. A superinfecção parecia representar um importante fator de risco para mortalidade nos pacientes com COVID-19. Embora não esteja claro se a detecção de superinfecção bacteriana e fúngica tem relevância clínica e terapêutica, vários autores defendem tratamento antibiótico empírico visando principalmente S. aureus e S. pneumonia.

A estratificação de risco associada a superinfecções bacterianas e fúngicas não é apenas relevante para a avaliação da gravidade da progressão da doença, mas a questão ainda precisa ser avaliada até que ponto a presença de transmissão hospitalar de patógenos durante pandemias existe e é responsável pela morbidade e mortalidade em pacientes hospitalizados. As medidas de prevenção de infecções, como precauções padrão e de isolamento, destinam-se a prevenir a transmissão nosocomial de patógenos em ambientes de saúde. Essas medidas incluem a higiene das mãos, o uso de equipamentos de proteção individual (EPI) (ex. aventais de isolamento, luvas, máscaras, respiradores, proteção para os olhos) e medidas ambientais - como a limpeza e desinfecção de superfícies e equipamentos e instrumentos médicos. No entanto, os dispositivos móveis, como telefones celulares profissionais e privados, não foram amplamente contemplados por essas diretrizes. Esses dispositivos podem desempenhar um papel importante na transmissão de contato indireto. Ou seja, quando um objeto intermediário contaminado está envolvido na transferência de um patógeno infeccioso entre dois indivíduos.

As evidências atuais, embora limitadas, mostraram um aumento da viabilidade do SARS-CoV-2 em plástico e aço inoxidável, materiais frequentemente empregados em dispositivos móveis e capas protetoras, de até 72 horas. Embora a higiene incorreta das mãos, falta de equipamento de proteção individual e outros erros de rotina higiênica sejam os vetores mais óbvios de patógenos nosocomiais, telefones celulares e outros dispositivos portáteis foram insuficientemente desinfetados, permitindo a colonização de patógenos, dos quais S. aureus é o mais freqüente. Isso é agravado pelo fato de os profissionais de saúde tocarem objetos móveis, incluindo telefones celulares, em média uma vez a cada 6,9 segundos e tocarem o próprio corpo ou rosto a cada 40 segundos. Isso foi acompanhado por uma adesão extremamente baixa aos protocolos de higiene das mãos antes dos eventos de colonização e infecção. Essas descobertas destacam o potencial dos dispositivos móveis para atuar como vetores de transmissão de patógenos para pacientes e profissionais de saúde.

No combate às infecções virais, a defesa imune inata reconhece a infecção viral principalmente por meio da ligação de padrões moleculares associados a patógenos (PAMPs) a receptores de reconhecimento de patógenos (PRRs). A cascata de expressão induzida por essas ligações de receptores estimula a via do Interferon (IFN) Tipos I e III. O recrutamento do eixo inflamatório monócito-macrófago-neutrófilo pela via do IFN I é essencial no combate à maioria das infecções virais. No entanto, vírus como o vírus Influenza A são capazes de escapar do início do IFN tipo I e III, movendo sua maquinaria de replicação para o núcleo da célula, evitando assim os PRRs localizados no citoplasma ou inativando os mRNAs de interferon através de proteínas. A via do IFN I pode atuar duplamente nesses vírus; por um lado, pode mediar a ação inicial contra o vírus, reduzindo os títulos máximos alcançados; por outro lado, sob certas circunstâncias, pode, no entanto, superexpressar patologicamente, induzindo uma tempestade de citocinas e aumentando os danos ao parênquima pulmonar.

SARS-CoV e SARS-CoV-2 são vírus de RNA de cadeia positiva, que penetram na parede celular das células infectadas por endocitose mediada pelo receptor ACE-2. Um início da expressão da via IFN I pode estar associado a uma ativação mais forte da via IFN II e indução de tempestade de citocinas pró-inflamatória e, consequentemente, uma desregulação mais grave do sistema inflamatório monócito-macrófago e o grau de dano imunopatológico pulmonar. A mecânica fisiopatológica desta nova ARDS induzida por SARS-CoV-2 e as desregulações sistêmicas que ela induz só podem ser especuladas com base em seu antecessor SARS-CoV, e insights que elucidam a apresentação clínica incomum da nova doença são desesperadamente necessários para obter um tratamento ideal abordagem.

Em resumo, os mecanismos de gravidade da doença na SDRA por SARS-CoV-2 gravemente enfermos são múltiplos, variando de uma resposta inflamatória desregulada, sobre a presença de superinfecções bacterianas e fúngicas até a importância da transmissão nosocomial como um elemento-chave alvo no dia a dia -dia de atendimento ao paciente. Somente uma avaliação global de todas as facetas possivelmente responsáveis ​​pela gravidade da progressão da doença em pacientes com COVID-19 pode ter como objetivo elucidar a mistura subjacente.

Objetivos do projeto O objetivo geral desta pesquisa é obter o entendimento fisiopatológico para melhorar a morbidade e mortalidade na SDRA devido à infecção por SARS-CoV-2. Esta investigação centra-se assim na inflamação, disfunção microcirculatória e superinfeção, com o objetivo de elucidar os fatores de risco para o desenvolvimento de SDRA grave de doentes infetados com SARS-CoV-2 e contribuir para a fundamentação de estratégias terapêuticas.

As hipóteses de trabalho individuais são:

1. Acredita-se que o dano primário ao pulmão na SARS-CoV-2 ARDS seja mediado por uma resposta pró-inflamatória exagerada, causando disfunção endotelial primária e, subsequentemente, atuando duas vezes na degradação do parênquima pulmonar, por meio da resposta primária de citocinas, e pelo recrutamento do eixo inflamatório-monócito-linfócito-neutrófilo. A inflamação pronunciada e o dano primário ao pulmão perturbam o microbioma pulmonar, levando secundariamente a superinfecções pulmonares.
2. As superinfecções bacterianas pulmonares (ou seja, S. pneumoniae, S. aureus, P. aeruginosa e outras) são uma causa significativa de morbidade e mortalidade em pacientes com COVID-19. A colonização de patógenos nas vias aéreas superiores é um pré-requisito e o principal fator de risco para infecções do trato respiratório inferior. Para estabelecer a colonização, os patógenos precisam interagir com a microbiota local (também conhecida como microbioma) e certos perfis de microbioma serão mais resistentes à invasão de patógenos.
3. Os dispositivos portáteis usados ​​na rotina clínica são portadores tanto do SARS-CoV-2 quanto da bactéria causadora de pneumonia nosocomial, tornando-os um reservatório potencial para transmissão por contato indireto. Uma intervenção de prevenção de infecção direcionada pode reduzir essa contaminação e, assim, reduzir o risco de transmissão nosocomial.