Pada COVID-19 yang parah, “badai” sitokin di paru-paru menarik sel-sel inflamasi yang merusak

Badai yang berpusat pada sitokin yang berpusat di paru-paru memicu gejala pernapasan pada pasien yang sakit parah COVID-19, sebuah studi baru oleh ahli imunologi di Universitas Columbia Perguruan Tinggi Dokter dan Ahli Bedah Vagelos menawarkan.

Dua sitokin, CCL2 dan CCL3, tampaknya sangat penting untuk menarik sel kekebalan, yang disebut monosit, keluar dari aliran darah ke paru-paru, tempat sel melakukan upaya super agresif untuk membersihkan virus.

Menargetkan sitokin spesifik ini dengan inhibitor dapat menenangkan respons imun dan mencegah kerusakan jaringan paru-paru. Obat yang memblokir respons imun terhadap CCL2 saat ini sedang dipelajari dalam uji klinis pada pasien dengan COVID-19 yang parah.

Orang yang selamat dari COVID-19 yang parah, studi juga menemukan, memiliki lebih banyak sel T antivirus di paru-paru mereka daripada pasien yang meninggal, menunjukkan bahwa sel T ini mungkin penting untuk membantu pasien mengendalikan virus dan mencegah respons kekebalan yang lolos.

Studi tersebut dipublikasikan secara online pada 12 Maret 2021 di jurnal tersebut Kekebalan, adalah salah satu orang pertama yang mempelajari respons imun, yang berkembang secara real time di paru-paru dan aliran darah pada pasien yang dirawat di rumah sakit dengan COVID-19 parah.

Diperlukan perawatan COVID-19 yang parah

Pada pasien COVID-19 yang parah, paru-paru mengalami kerusakan dan pasien membutuhkan oksigen tambahan. Risiko kematian lebih dari 40%.

“Kami ingin melihat respons imun di paru-paru pada penyakit yang parah, karena respons inilah yang melindungi organ atau menyebabkan kerusakan,” kata Dr. Donna Farber, profesor mikrobiologi dan imunologi dan George H. Humphreys II, seorang profesor bedah di departemen tersebut, di bidang bedah, yang memimpin penelitian. “Meskipun orang sedang divaksinasi, COVID-19 yang parah tetap menjadi risiko yang signifikan bagi individu tertentu, dan kami perlu menemukan cara untuk mengobati orang yang sedang mengembangkan penyakit serius.”

Sejumlah penelitian COVID berfokus pada identifikasi respons imun dalam darah; beberapa telah memeriksa sampel jalan napas pada satu waktu atau dari otopsi. Beberapa penelitian telah meneliti tanggapan kekebalan terhadap SARS-CoV-2 di saluran udara saat respons berkembang, karena mendapatkan sampel seperti itu dari pasien merupakan suatu tantangan. Tetapi para peneliti di Kolombia belajar beberapa tahun yang lalu bahwa mereka dapat mengekstraksi sel kekebalan pernapasan dari pencucian garam harian rutin dari tabung endotrakeal yang menghubungkan pasien yang diintubasi ke ventilator.

Sampel darah dan jalan napas berpasangan menunjukkan respons imun waktu nyata yang lengkap

Dalam studi baru ini, peneliti mengumpulkan sel kekebalan pernapasan dari 15 pasien COVID-19 yang diintubasi. Setiap pasien menghabiskan empat hingga tujuh hari menggunakan ventilator dan jalan napas dan sampel darah diambil setiap hari.

Semua sampel diuji keberadaan sitokin dan berbagai jenis sel kekebalan. Untuk empat pasien, para peneliti mengukur ekspresi gen di setiap sel kekebalan untuk mendapatkan gambaran rinci tentang aktivitas sel.

“Tampak jelas bahwa tanggapan kekebalan di saluran udara akan menyebabkan penyakit yang disebabkan oleh virus pernapasan, tetapi kami tidak tahu apa prosesnya dan bagaimana mereka bekerja bersama dengan reaksi sistemik,” kata Farber. “Apa yang baru di sini adalah bahwa kami dapat mengambil sampel saluran udara dan darah pada saat yang sama dan mendapatkan gambaran yang lebih lengkap tentang tanggapan masing-masing dan bagaimana reaksi lokal dan sistemik bekerja sama.”

Dua sitokin tampaknya menyebabkan kerusakan paru-paru

Meskipun para peneliti telah menemukan peningkatan kadar banyak sitokin dalam darah, lebih banyak jenis sitokin hadir di paru-paru dan pada tingkat yang sangat tinggi.

“Orang merujuk pada pasien yang mengalami badai sitokin dalam darah mereka, tetapi apa yang kita lihat di paru-paru berada pada tingkat yang berbeda,” kata Farber. “Sel-sel kekebalan di paru-paru melepaskan sitokin-sitokin ini secara berlebihan.”

Tidak ada sitokin yang ditemukan di dalam darah, yang juga tidak ditemukan di paru-paru, menunjukkan bahwa sinyal yang menyebabkan peradangan parah dikendalikan oleh sitokin paru daripada sitokin sistemik.

“Sitokin sistemik dianggap sebagai penyebab penyakit parah, tetapi hasil kami menunjukkan bahwa proses inflamasi yang melanjutkan penyakit berasal dari paru-paru,” kata Farber.

Sitokin CCL2 dan CCL3 yang dilepaskan oleh paru-paru tampaknya sangat penting pada penyakit yang parah, karena monosit yang ditarik ke dalam paru-paru mengekspresikan reseptor untuk molekul-molekul ini. “Sel-sel ini biasanya tidak pernah mencapai saluran udara, tetapi pada pasien COVID yang parah, mereka menumpuk di paru-paru dan menyumbat ruang alveolar,” kata Farber.

Penemuan ini juga dapat menjelaskan mengapa percobaan dengan penghambat sitokin lain, termasuk tocilizumab, telah menunjukkan kemanjuran yang bervariasi. Tocilizumab menghambat sitokin IL-6, yang meningkat pada pasien dengan COVID parah, tetapi tampaknya bukan komponen utama pneumonia, kata Farber.

Orang yang selamat memiliki sel T tingkat tinggi di paru-paru mereka

Dari 15 pasien dalam penelitian ini, delapan meninggal dan semua yang selamat berusia di bawah 60 tahun.

Paru-paru para penyintas ini memiliki lebih banyak sel T, yang dimobilisasi di paru-paru untuk membersihkan virus, dan proporsi yang lebih kecil dari makrofag inflamasi dan monosit.

Secara umum, orang yang lebih muda memiliki respons sel-T yang lebih kuat, sedangkan orang yang lebih tua memiliki tingkat sel inflamasi yang lebih tinggi; kedua faktor tersebut dapat membantu menjelaskan mengapa pasien yang lebih tua dengan COVID parah berkinerja lebih buruk.

Perbedaan seluler antara pasien yang masih hidup dan yang meninggal berpotensi mengarah pada cara untuk memprediksi pasien mana yang lebih mungkin untuk mengembangkan penyakit parah, meskipun perbedaan tersebut hanya terlihat di paru-paru dan bukan di darah. Yang penting, nilai prediksi frekuensi sel imun saluran napas lebih baik daripada pengukuran klinis standar untuk kerusakan paru dan organ.

“Langkah kami selanjutnya adalah mencoba menemukan biomarker yang lebih mudah diakses yang memprediksi COVID parah sehingga kami dapat mencoba memberikan pengobatan lebih awal kepada pasien yang paling berisiko,” kata Farber.

“Memahami tanggapan kekebalan pada COVID yang parah sangat penting pada saat ini,” tambah Farber, “karena kita dapat melihatnya lagi pada wabah virus korona berikutnya.” Inilah yang dilakukan virus corona dalam kasus terburuk; ini MO mereka “

Referensi: “Profil longitudinal respons respirasi dan kekebalan sistemik mengungkapkan peradangan sel myeloid paru-paru pada COVID-19 yang parah” oleh Peter A. Szabo, Pranay Dogra, Joshua I. Gray, Steven B. Wells, Thomas J. Connors, Stuart P Weisberg, Izabela Krupska, Rei Matsumoto, Maya ML Poon, Emma Idzikowski, Sinead E. Morris, Chloé Pasin, Andrew J. Yates, Amy Ku, Michael Chait, Julia Davis-Porada, Xinzheng V. Guo, Jing Zhou, Matthew Steinle, Sean Mackay, Anjali Saqi, Matthew R. Baldwin, Peter A. Sims dan Donna L. Farber, 11 Maret 2021, Kekebalan.
DOI: 10.1016 / j.immuni.2021.03.005

Penulis lain (semuanya dari Kolombia, kecuali disebutkan): Peter A. Szabo, Pranay Dogra, Joshua I. Gray, Stephen B. Wells, Thomas J. Connors, Stuart P. Weisberg, Isabella Krupska, Ray Matsumoto, Maya ML Poon, Emma Idjikowski, Sinead E. Morris, Chloé Pasin, Andrew J. Yates, Amy Ku, Michael Chait, Julia Davis-Porada, Xinzheng V. Guo, Jing Zhou (IsoPlexis Corporation), Matthew Steinle (IsoPlexis), Sean Mackay (IsoPlexis), Anjali Saqi, Matthew R. Baldwin dan Peter A. Sims.

Studi ini didukung oleh Institut Kesehatan Nasional AS (hibah AI128949, AI06697, R01AI093870, K23A1141686 dan K08DK122130); Hibah Chan Zuckerberg COVID-19; PhD dalam CRI-Irvington; dan beasiswa untuk institut penelitian kesehatan Kanada. Penelitian yang dilaporkan dalam publikasi ini dilakukan di Inti Pemantauan Kekebalan Manusia, Inti Analisis Sel Uniseluler Columbia, dan Pusat Genom Kolumbia Sulzberger, yang didukung oleh dana untuk mendukung Pusat Kanker NCI P30CA013696

Jing Zhou, Matthew Steinle, dan Sean Mackay adalah karyawan IsoPlexis.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ada lebih banyak genetika daripada DNA

Ahli biologi di Inggris dan Austria telah mengidentifikasi 71 gen baru pada tikus. Ahli biologi di Universitas Bath dan Wina telah menemukan 71 gen baru...

Untuk mencegah kelaparan, adaptasi iklim membutuhkan miliaran investasi tahunan tambahan

Investasi dalam penelitian pertanian, pengelolaan air, infrastruktur dapat mencegah pertumbuhan kelaparan yang disebabkan oleh iklim. Untuk mencegah dampak perubahan iklim pada tahun 2050, yang memaksa...

Teknologi Ultra Tipis Canggih untuk Merevolusi Penglihatan Malam – “Kami Membuat Yang Tak Terlihat Terlihat”

Dr. Rocio Camacho Morales mengatakan para peneliti membuatnya "tidak terlihat, terlihat." Kredit: Jamie Kidston, Universitas Nasional Australia Biar ringan! Film ultra-tipis suatu hari...

Maju dalam dekomposisi CO2 dengan efisiensi tinggi

ARA. 1: Metode sintesis fotokatalis tiga komponen baru. Sebuah nanotube karbon enkapsulasi molekul yodium direndam dalam larutan perak nitrat (AgNO3) berair untuk menghasilkan...

Satelit Terkemuka di Lautan – Copernicus Sentinel-6 – Hidup!

Copernicus Sentinel-6 menggunakan mode inovatif yang diselingi dengan altimeter radar frekuensi ganda Poseidon-4 (C- dan Ku-band), yang telah meningkatkan kinerja dibandingkan dengan desain altimeter...

Newsletter

Subscribe to stay updated.