COVID-19: гипоксия, воспаление, иммунный ответ и ГБО терапия

Коронавирусы представляют собой обширное семейство вирусов, которые могут вызывать заболевания как у животных, так и у людей. У людей различные коронавирусы вызывают респираторные инфекции, которые могут варьироваться от обычной простуды до более серьезных заболеваний, таких как ближневосточный респираторный синдром (MERS) и тяжелый острый респираторный синдром (SARS).

COVID-19 является недавно обнаруженным инфекционным заболеванием, вызванным коронавирусом, и ВОЗ объявила его пандемией и глобальной чрезвычайной ситуацией.

Самые последние сообщения, сделанные в Ухане, эпицентре вспышки, показали, что клиническими проявлениями инфекции являются лихорадка, кашель и одышка с рентгенологическими признаками вирусной пневмонии (MacLaren, 2020). Примерно у 15–30% пациентов развивается острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС). Общие рекомендации ВОЗ по лечению ОРДС включают ведение пациентов с рефрактерной респираторной гипоксемией, для которых в качестве терапевтического средства рекомендуются мембраны для экстракорпоральной оксигенации (MacLaren, 2020).

Вирус может вызывать смерть в результате прогрессирующей гипоксической дыхательной недостаточности, рефрактерной полиорганной недостаточности или осложнений, таких как ишемическая сердечная недостаточность. Потребность в мембранах для экстракорпоральной оксигенации является трудным решением, когда ресурсы ограничены для удовлетворения высокого спроса в этой чрезвычайно заразной пандемии. Много раз его назначают в ненужных случаях в ущерб самым острым и серьезным случаям. Оценка пользы и риска постоянна и зависит от многих факторов.

Компьютерная томография легких у пациентов с COVID-19 диагностировала симптомы прогрессирующего заболевания воздушного пространства, которое рентгенологически представляет собой кислородный диффузионный барьер. Таким образом, гипоксия играет существенную роль в развитии заболевания, которое развивается в течение до 10 недель с ориентировочным пиком на 10-й день у пациентов, которым удается восстановиться после дыхательной гипоксической недостаточности (Li, 2020; Pan, 2020). ).

Когда COVID-19 поражает верхние и нижние дыхательные пути, он вызывает легкий синдром или синдром верхних дыхательных путей с последующим высвобождением воспалительных цитокинов, включая интерлейкины (ИЛ)-1b и ИЛ-6. Связывание COVID-19 с Toll-подобным рецептором (TLR) вызывает высвобождение про-IL-1b, расщепляемого каспазой-1, с последующей активацией инфламмасомы с продукцией IL-1b в качестве основного медиатора разрушение легких, лихорадка и фиброз (Conti, 2020; Li, 2020).

Недавние исследования показали, что подавление провоспалительных интерлейкинов IL-1 и IL-6 оказывает терапевтический эффект при многих воспалительных заболеваниях, включая вирусные инфекции. Кроме того, подавление IL-1b с помощью IL-37 при воспалительном состоянии, вызванном COVID-19, может иметь новый терапевтический эффект в еще неизвестном, но очень многообещающем исследовании. То же самое происходит с IL-38, который также изучается как потенциальная терапевтическая стратегия для этого заболевания (Conti, 2020; Li, 2020).

Знание и контроль сгенерированного иммунного ответа и воспалительного каскада, который запускает коронавирус, имеет важное значение для контроля и устранения инфекции. Плохая адаптация этого иммунного ответа во время инфекции может привести к иммунопатологии, воспалению и изменению газообмена в легких, что приводит к гипоксии.

Системная и легочная гипоксия подпитывают обострение воспаления при этой инфекции, так как происходит дисфункция эффекторов разрешения воспаления (в воспалительном комплексе), таких как митохондрии. Он является продуцентом активных форм кислорода, необходимых для регуляции воспалительного процесса и усиления клиренса нокс за счет респираторного взрыва, опосредованного макрофагами и моноцитами в первой линии защиты (Weinber, 2015; Hurst, 2012).

Потенциальная роль гипербарической оксигенации в лечении Ковид-19

Гипербарический кислород увеличивает оксигенацию легких. В кислородном каскаде и вентиляционной фазе гипербарической оксигенотерапии (ГБО) легочные альвеолы ​​являются органом прямого контакта и основным реципиентом гипероксии (Jain, 2017). При альвеолярном обмене при ГБО парциальное давление кислорода повышено даже в условиях легочного шунта, что очень полезно, за исключением пациентов с хронической тяжелой обструкцией, у которых обмен прерывается и существует риск развития гиперкапнии. ГБО не изменяет функцию легких. Даже в проспективном исследовании у здоровых лиц не было выявлено значительных изменений объема форсированного выдоха (ОФВ) и форсированного потока дыхания (ОФВ). Это показывает, что ГБО безопасна для функции легких, даже если она проводится хронически (Хаддани, 2019).

Доктор Пол Харч предположил, что заболевание, вызванное COVID-19, было похоже на патологию легких у жертв испанского гриппа 1918 года . Во время этой болезни доктор Каннинген лечил пациентов с гипоксемией, вызванной гриппом. Следует отметить, что в то время не было респираторов, поэтому дополнительная оксигенация в значительной степени способствовала разрешению гипоксической дыхательной недостаточности у этих больных.

Хотя разрешение гипоксии является важным физиопатогенным фактором в развитии заболевания, доктор Каннинган не знал в то время, что ГБО не только способствует оксигенации тканей на легочном и системном уровне. Гипероксия также оказывает важное противовоспалительное действие.

ГБО снижает выработку и высвобождение провоспалительных цитокинов нейтрофилами и моноцитами (Gill A, 2004, Al Waili NS, 2006, Bosco G, 2018).

Исследования показывают влияние гипербарической оксигенации на выработку цитокинов (Al Waili NS, 2006). Эта терапия увеличивает выработку FGF и синтез коллагена и снижает уровень интерлейкина 1 (IL-1), интерлейкина 6 (IL-6) и альфа-фактора некроза опухоли (TNF-альфа). Эффекты трансформирующего фактора роста бета-1 (TGFβ1) и фактора роста тромбоцитов (PDGFβ) сильнее выражены при ГБО (Al Waili NS, 2006, Yuan LJ, 2009).

Что касается развития хронического воспаления, активация системы Toll-Like Receptors (TLR) способствует поддержанию воспалительного ответа. HBOT снижает экспрессию TLR, сигнальные пути NF-kB и экспрессию этих молекулярных платформ в различных тканях (Meng XE, 2016, Wu ZS, 2018).

Кроме того, гипербарический кислород может усилить адаптивный клеточный иммунный ответ мононуклеарных клеток периферической крови, инфицированных вирусом ВИЧ-1 (вирус приобретенного иммунодефицита), за счет увеличения количества белков, которые могут ингибировать репликацию вируса (Budiarti R, 2018).

Учитывая неотложность состояния пациентов с COVID-19 и ограниченные ресурсы экстракорпоральной оксигенации, барокамера для инфицированных пациентов с дыхательной гипоксической недостаточностью может быть использована в случаях отсутствия легочных противопоказаний к гипербарической оксигенации. Кроме того, это может уменьшить воспалительную фазу и, возможно, ускорить время восстановления и освобождения коек, необходимых для оказания помощи этим пациентам во время пандемии. Необходимы дополнительные исследования, и эти барокамеры должны эксплуатироваться квалифицированными медицинскими работниками, которые могут осуществлять строгий и надежный контроль за необходимостью других дополнительных терапевтических требований во время прогрессирования заболевания.

ГБО внесет значительный вклад в снижение заболеваемости, ускорение времени выздоровления пациентов, страдающих от пандемии, оптимизацию ресурсов здравоохранения и сокращение расходов на здравоохранение.

Аргентинская ассоциация гипербарической медицины и исследований

Использованная литература:

Аль-Вайли Н.С. и др., Влияние гипербарического кислорода на воспалительную реакцию на рану и травму: возможный механизм действия. Журнал «Научный мир». 2006 г.; 3; 6: 425-41.

Bosco G et al., Гипербарическая оксигенотерапия уменьшает остеонекроз у пациентов, модулируя воспаление и окислительный стресс. J Enzyme Inhib Med Chem. 2018; 33(1):1501-05.

Будьярти Р. и соавт. Исследования in vitro уровня гемоксигеназы-1 и антигена P24 ВИЧ-1 после лечения гипербарическим кислородом ВИЧ-1-инфицированных на мононуклеарных клетках периферической крови (PBMCS). Afr J Infect Dis. 2018; 7:12 (1 Дополнение): 1-6.

Конти П., Ронкони Г., Караффа А., Галленга К.Э., Росс Р., Фридас И., Критас С.К. Дж. Индукция провоспалительных цитокинов (ИЛ-1 и ИЛ-6) и воспаление легких при COVID-19: противовоспалительные стратегии. Биол Регул Агенты Homeost. 2020 14;34(2).

Fu Y, Cheng Y, Wu Y. Понимание воспалительных реакций, опосредованных SARS-CoV-2: от механизмов до потенциальных терапевтических инструментов. Вирол Син. 3 марта 2020 г. doi: 10.1007/s12250-020-00207-4. [Epub перед печатью]

Гилл, А. и С. Н. Белл, Гипербарический кислород: его использование, механизмы действия и результаты. Qjm, 2004; 97(7): 385-95.

Hadanny A1,2,3, Zubari T4, Tamir-Adler L4, Bechor Y5, Fishlev G5, Lang E5, Polak N5, Bergan J4, Friedman M4, Efrati S Влияние гипербарической оксигенации на легочные функции: проспективное когортное исследование. BMC Пульм Мед. 2019 13;19(1):148.

Херст Дж.К. Что на самом деле происходит в фагосоме нейтрофилов? Свободный Радик Биол Мед. 2012 1 августа; 53 (3): 508-520.

Ли W1, Цуй H2, Ли K1, Фанг Y1, Ли S3. Компьютерная томография грудной клетки у детей с респираторной инфекцией COVID-19. Педиатр Радиол. 2020 11.

Ли G1,2, Фан Y3, Лай Y3, Хань T3, Ли Z2, Чжоу P1, Пань P2, Ван W1, Ху D4, Лю X5, Чжан Q1,6, Ву J1,4. Коронавирусные инфекции и иммунные реакции. J Med Virol. 2020 апр;92(4):424-432. doi: 10.1002/jmv.25685. Epub 2020 7 февраля.

Макларен Г1, Фишер Д2,3, Броди Д4,5. Подготовка к наиболее тяжелобольным пациентам с COVID-19: потенциальная роль экстракорпоральной мембранной оксигенации. JAMA. 2020 19.

Meng XE, Zhang Y, Li N, Fan DF, Yang C, Li H, Guo DZ, Pan SY. Гипербарический кислород облегчает вторичное повреждение головного мозга после травмы за счет ингибирования сигнального пути TLR4 / NF-κB. Медицинский научный монит. 2016; 26;22:284-8.

Pan F, Ye T, Sun P, Gui S, Liang B, Li L1, Zheng D1, Wang J1, Hesketh RL1, Yang L, Zheng C. Динамика изменений легких на КТ грудной клетки во время выздоровления от нового коронавируса 2019 г. (COVID- 19) Пневмония. Радиология. 2020 13:200370.

Цинь С., Чжоу Л., Ху З., Чжан С., Ян С., Тао Ю., Се С., Ма К., Шан К., Ван В., Тянь Д.С. Нарушение регуляции иммунного ответа у пациентов с COVID-19 в Ухане, Китай. Клин Инфекция Дис. 2020 12 марта. Пии: ciaa248. doi: 10.1093/cid/ciaa248. [Epub перед печатью].

Вайнберг С.Э., Сена Л.А., Чандель Н.С. Митохондрии в регуляции врожденного и адаптивного иммунитета. Иммунитет. 2015 17;42(3):406-417.

Ву З.С. и соавт. Раннее лечение гипербарической оксигенацией ослабляет вызванное ожогом нейровоспаление путем ингибирования галектин-3-зависимого пути Toll-подобного рецептора-4 в модели крыс. Int J Mol Sci. 2018 27; 19(8).

Юань Л.Дж., Ню К.С., Лин С.С., Чан Ю.С., Ян С.И., Чен В.Дж., Уэн С.В. Аддитивные эффекты гипербарического кислорода и тромбоцитарного фактора роста-BB при трансплантации хондроцитов посредством повышения экспрессии бета-рецептора тромбоцитарного фактора роста. J Ортоп Res. 2009;27(11):1439-46.

ИСТОЧНИК (английский) : https://www.aamhei.com/en/covid-19-hypoxia-inflammation-and-immune-response/