Цитокиновый шторм

Цитокиновый шторм представляет собой сильную воспалительную реакцию, которая выходит из-под контроля нашего тела. Обычно воспалительная реакция на вирусную инфекцию, например, является самоограничивающейся, но у некоторых людей активация иммунной системы настолько сильна, что может вызвать повреждение многих органов и даже смерть. Недавние исследования доказали, что цитокиновый шторм является одной из основных причин смерти людей, страдающих COVID-19.

Оглавление:

1. Цитокиновый шторм - что это?
2. Цитокиновый шторм - механизм его образования
3. Цитокиновый шторм - причины
4. Цитокиновый шторм - последствия
5. Цитокиновый шторм - симптомы
6. Цитокиновый шторм - лечение
7. Цитокиновый шторм - COVID-19 и другие пандемии

Цитокиновый шторм - что это?

Цитокиновый шторм, или гиперцитокинемия, или каскад цитокинов - это чрезмерная и неконтролируемая реакция иммунной системы, которая выделяет огромное количество провоспалительных веществ. Необработанные цитокиновые бури могут привести к серьезным осложнениям, таким как сепсис, шок, повреждение тканей и полиорганная недостаточность с последующей смертью.

Цитокиновый шторм классифицируется не как заболевание, а как комплекс иммунных реакций, которые могут возникать в ходе различных клинических состояний, например, инфекционных заболеваний.

Термин «цитокиновый шторм» был впервые использован в 1993 году для описания эффектов реакции трансплантат против хозяина, которая может возникнуть в организме реципиента после трансплантации органа. В 2003 году было также показано, что цитокиновый шторм может быть связан с реакцией организма на заражение вирусами, бактериями или грибами.

Термин «цитокиновый шторм», по-видимому, впервые был использован в контексте инфицирования вирусом птичьего гриппа H5N1 в 2005 году. Затем он стал все более широко использоваться в научной литературе.

Цитокиновый шторм - механизм его образования

Инициирование цитокинового шторма может произойти, например, при заражении вирусом гриппа. После заражения вирус попадает в эпителиальные клетки верхних и нижних дыхательных путей в процессе эндоцитоза. Тогда вирусный генетический материал распознается так называемым молекулярные паттерны, связанные с патогенами (сокращенно PAMP), которые, в свою очередь, могут инициировать ответ иммунной системы, включая цитокиновый шторм.

Во время цитокинового шторма клетки иммунной системы быстро активируются. Быстрое деление Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов, моноцитов, макрофагов, дендритных клеток и NK-клеток и их перепроизводство более 150 различных цитокинов.

Особенностью цитокинового шторма является потеря отрицательной обратной связи иммунной системой, которая физиологически подавляет чрезмерное производство провоспалительных цитокинов. Высвобождение цитокинов вызывает высвобождение дополнительных цитокинов, что инициирует непреодолимую цепную реакцию. Возникает некий замкнутый круг.

Цитокины представляют собой разнообразную группу небольших молекул, которые в основном секретируются клетками иммунной системы для связи друг с другом. Среди наиболее важных функций цитокинов - контроль деления и дифференцировки иммунных клеток и регулирование воспалительного ответа.

Цитокины включают такие белки, как:

• Интерфероны (IFN), которые играют важную роль в врожденном иммунитете к вирусам и другим микробам.
• Интерлейкины (ИЛ), которые в первую очередь регулируют дифференцировку и активацию иммунных клеток. Они могут быть провоспалительными (активируя воспалительную реакцию) или противовоспалительными (подавляя воспалительную реакцию).
• Хемокины действуют как вещества, которые «привлекают» клетки иммунной системы и контролируют их движение к участкам воспаления.
• Колониестимулирующие факторы (CSF) контролируют гематопоэз, процесс производства зрелых иммунных клеток из стволовых клеток крови.
• Фактор некроза опухоли (TNF), пожалуй, наиболее изученный провоспалительный цитокин, который играет центральную роль в цитокиновом шторме.

Цитокиновый шторм - причины

Факторы, приводящие к цитокиновому шторму, связаны с широким спектром инфекционных и неинфекционных заболеваний. Инфекционные агенты включают:

• стрептококки группы А
• цитомегаловирус
• Вирус Эпштейна-Барра
• Вирус Эбола
• вирус гриппа
• вирус оспы
• коронавирусы, например SARS-CoV, MERS-CoV

К неинфекционным факторам относятся:

• болезнь трансплантат против хозяина
• рассеянный склероз
• ювенильный идиопатический артрит
• воспаление поджелудочной железы
• рак, например лимфомы
• биологические методы лечения, например ритуксимаб
• гемофагоцитарный синдром
• синдром активации макрофагов

Одна из самых больших загадок, связанных с цитокиновым штормом, заключается в том, почему некоторые люди кажутся особенно уязвимыми, а другие - устойчивыми к развитию цитокинового шторма. Вероятно, это связано с генетической изменчивостью иммунного ответа в человеческой популяции.

Цитокиновый шторм - последствия

Цитокиновые бури являются важной причиной смерти пациентов, инфицированных такими вирусами, как Эбола, Марбург, коронавирусы и пандемический грипп. Острое повреждение легких (ОПЛ) - частое последствие цитокинового шторма вирусов, поражающих легкие, таких как SARS-CoV и вирус гриппа.

ALI характеризуется острой воспалительной реакцией ткани легкого, за которой следует хроническая фаза отложения коллагена в легких и фиброза. Со временем ОПЗ может перерасти в более тяжелую форму - острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС).

Местная пневмония может распространяться через систему кровообращения по всему телу, нанося ущерб другим органам. Со временем может наблюдаться тяжелый клинический синдром в виде сепсиса.

У людей с тяжелым инфекционным сепсисом характерные профили цитокинов в крови меняются со временем. Цитокинами острой реакции являются TNF, интерлейкин-1 и 8, которые появляются в первые минуты или часы после заражения, за которыми следует заметное повышение уровня интерлейкина-6. Противовоспалительный интерлейкин-10 появляется немного позже, когда организм пытается контролировать острую системную воспалительную реакцию.

Помимо инфекций легких, цитокиновый шторм является следствием тяжелых инфекций желудочно-кишечного тракта, мочевыводящих путей, центральной нервной системы, кожи и суставных щелей.

Цитокиновый шторм - симптомы

• высокая температура
• усталость
• потеря аппетита
• боль в мышцах и суставах
• тошнота и рвота
• понос
• падение артериального давления
• быстрое сердцебиение
• припадки
• Головная боль
• бред и галлюцинации
• запутанность
• сыпь

Однако лабораторные исследования показывают высокий уровень:

• соединения азота в крови
• D-димеры
• аминотрансферазы
• ферритин
• Белки CRP
• интерлейкин-6
• лактатдегидрогеназа
• пролонгированное протромбиновое время
• низкий уровень тромбоцитов

Цитокиновый шторм - лечение

В настоящее время не существует единой терапии цитокинового шторма и препаратов, специально предназначенных для его лечения. Основной подход к лечению этого синдрома - индукция иммуносупрессии, то есть снижение реактивности иммунной системы. Для этого используются такие препараты, как:

• кортикостероиды
• ингибиторы цитокинов, например тоцилизумаб

Цитокиновый шторм - COVID-19 и другие пандемии

Накапливающиеся клинические данные свидетельствуют о том, что подгруппа пациентов с тяжелым COVID-19, вызванная вирусом SARS-CoV-2, может проявлять синдром цитокинового шторма.

Многоцентровое ретроспективное исследование, опубликованное Руаном и др., В котором было проанализировано 150 подтвержденных случаев COVID-19, показало, что смертность от COVID-19 может быть вызвана вирус-активированным цитокиновым штормом. У этих пациентов наблюдались повышенные уровни ферритина и интерлейкина-6 в крови. Это может иметь важные последствия для лечения заболевания, поскольку в настоящее время лечение COVID-19 является поддерживающим.

Поэтому предлагается обследовать пациентов с тяжелой формой COVID-19 на предмет цитокиновых бурь (например, путем измерения ферритина), чтобы определить подгруппу пациентов, для которых иммуносупрессивная терапия будет эффективной. Этот новый терапевтический подход проходит испытания в отделении инфекционных болезней Независимой государственной клинической больницы № 1 в Люблине.

Цитокиновый шторм может объяснить уровень смертности молодых людей от COVID-19, поскольку аналогичная ситуация наблюдалась в 1918 году во время пандемии испанского гриппа. В то время более половины смертей приходились на здоровых людей в возрасте от 18 до 40 лет и были вызваны цитокиновым штормом, который привел к синдрому острого респираторного дистресса.

С другой стороны, феномен цитокинового шторма объясняет, почему дети легче становятся от заражения вирусом SARS-CoV-2. Их иммунная система просто недоразвита и не так бурно реагирует на присутствие вируса.

Читайте также:

• Как проходит заражение коронавирусом SARS CoV-2? Новые аранжировки!
  
• Коронавирус опасен для пожилых людей - как защитить пожилых людей?
• Почему коронавирус убивает молодежь?
• Доктор показал, как коронавирус разрушает легкие молодых людей
• Смертность среди людей, инфицированных коронавирусом

Литература:

1. Тисончик Дж. Р. и др. «В глаза цитокиновой буре». Microbiol Mol Biol Rev. 2012 Март; 76 (1): 16–32. - онлайн-доступ
2. Мехта П. и др. COVID-19: рассмотреть синдромы цитокинового шторма и иммуносупрессию. Ланцет. 2020 28 марта; 395 (10229): 1033-1034. - онлайн-доступ
3. Остерхольм М.Т. Готовимся к следующей пандемии. N Engl J Med. 2005 5 мая; 352 (18): 1839-42. онлайн доступ
4. Ли Д.В. и др. Современные концепции диагностики и лечения синдрома высвобождения цитокинов. Кровь. 2014 10 июля; 124 (2): 188–195. - онлайн-доступ
5. Беренс Э. и Корецкий Г.А. Обзор: Синдром цитокинового шторма: взгляд в эру точной медицины. Arthritis Rheumatol. 2017 июнь; 69 (6): 1135-1143. - онлайн-доступ
6. Ruan Q. и др. Клинические предикторы смертности от COVID-19 на основе анализа данных 150 пациентов из Ухани, Китай. Intensive Care Med 2020. - онлайн-доступ
7. В Люблине протестирован инновационный метод лечения коронавируса - доступ онлайн

Об авторе

Каролина Карабина, доктор медицинских наук, молекулярный биолог, лабораторный диагност, Cambridge Diagnostics Polska. Биолог со специализацией в микробиологии и лабораторный диагност с более чем 10-летним опытом лабораторной работы. Выпускник Школы молекулярной медицины и член Польского общества генетиков человека, руководитель исследовательских грантов в лаборатории молекулярной диагностики при отделении гематологии, онкологии и внутренних болезней Варшавского медицинского университета. Защитила звание доктора медицинских наук в области медицинской биологии на 1-м медицинском факультете Варшавского медицинского университета. Автор многих научных и научно-популярных работ в области лабораторной диагностики, молекулярной биологии и питания. Ежедневно, как специалист в области лабораторной диагностики, он руководит основным отделом Cambridge Diagnostics Polska и сотрудничает с командой диетологов в CD Dietary Clinic. Он делится своими практическими знаниями по диагностике и диетотерапии заболеваний со специалистами на конференциях, тренингах, в журналах и на сайтах. Особенно ее интересует влияние современного образа жизни на молекулярные процессы в организме.

Читать другие тексты этого автора