У большинства пациентов с коронавирусной болезнью COVID-19 симптомы легкие, но у некоторых развивается тяжелая пневмония. Какие факторы вызывают тяжелое заболевание – до конца не известно. Однако исследования указывают на неадекватный иммунный ответ и то, что коронавирусы могут уклоняться от врожденного иммунитета. Это подтверждается тем фактом, что у пациентов с COVID-19 снижен ответ интерферона I типа (IFN), что связано с нарушением выведения вируса. Неэффективное выведение SARS-CoV-2 может привести к неконтролируемому воспалению тканей и смерти.

На сегодняшний день не существует специальных препаратов для лечения COVID-19. В качестве профилактических и терапевтических средств были предложены противомалярийные препараты хлорохин и гидроксихлорохин. Эти препараты подавляют репликацию вируса SARS-CoV-2 in vitro в клетках приматов. Однако пока нет подтверждения того, что эти препараты могут влиять на репликацию вируса в организме человека. Хлорохин и гидроксихлорохин также обладают иммуномодулирующими свойствами, что может влиять на течение заболевания COVID-19.

Иммуномодулирующие эффекты гидроксихлорохина известны на протяжении десятилетий, и он обычно используется для предотвращения обострений ревматических заболеваний, таких как системная красная волчанка и ревматоидный артрит. Этот препарат может подавлять выработку провоспалительных белков-цитокинов, таких как IL-1β, IL-6 и TNF-α, клетками врожденного иммунитета.

Использование хлорохина и гидроксихлорохина остается спорным, особенно в контексте профилактики. Нет четких доказательств их эффективности и понимания их способа действия. Голландские ученые исследовали иммунный ответ на COVID-19 и иммуномодулирующие свойства гидроксихлорохина и выяснили, что стимулированные интерфероном гены связаны с тяжелым течением коронавируса и что гидроксихлорохин может подавлять реакции тренированного иммунитета.

Тренированный иммунитет

Иммунная система позвоночных традиционно делится на врожденную и адаптивную. Клетки врожденной иммунной системы распознают патогены и повреждения тканей через рецепторы распознавания образов (PRR). При включении PRR активируются быстрые неспецифические процессы: фагоцитоз (поглощение клеткой твердых частиц), перемещение клеток к очагу поражения, уничтожение патогенов или клеток и выработка цитокинов. Эти врожденные иммунные механизмы обычно очень эффективны в устранении вторгающихся патогенов. Кроме того, дендритные клетки (ДК) и специализированные Т-лимфоциты и В-лимфоциты вызывают адаптивные иммунные ответы, которые могут запускаться одновременно. Эти зависимые от лимфоцитов адаптивные иммунные ответы развиваются медленнее, но они антигенспецифичны и приводят к долговременной иммунологической памяти.

Долгое время считалось, что иммунологическая память – исключительный признак адаптивного иммунного ответа. Однако все больше исследований подтверждают, что врожденные иммунные клетки могут проявлять адаптивные свойства. Защита от реинфекции – по факту, функция иммунологической памяти – также есть у растений и беспозвоночных, у которых адаптивный иммунитет отсутствует. Это демонстрирует, что адаптация защиты организма может происходить на основе врожденных иммунных механизмов. Более того, определенные инфекции и вакцины могут вызывать защиту от широкого спектра других патогенов за счет врожденных иммунных механизмов. И наоборот, явление толерантности к воспалительному стимулу также является адаптацией клеточных ответов, но приводит к более низкому воспалительному ответу ко второй стимуляции.

Повреждения, вызванные внешними и внутренними факторами, приводят к долгосрочному функциональному перепрограммированию клеток врожденного иммунитета. Перепрограммирование клеток ведет к измененному ответу на повторный стимул после возвращения клеток в неактивированное состояние. Это свойство врожденной иммунной системы проявлять адаптивные характеристики было названо тренированным иммунитетом.

Изменения в клетках врожденной иммунной системы при COVID-19

Голландские ученые исследовали иммунный ответ у пациентов с COVID-19 и сравнили его с контрольной группой здоровых людей. Для исследования использовали мононуклеарные клетки периферической крови (PBMC) 13 пациентов, которые поступили в медицинский центр университета Радбауд с инфекцией SARS-CoV-2.

В исследование включались пациенты старше 18 лет с диагнозом COVID-19. Кровь брали при поступлении и через 5 дней после поступления у пациентов, которые оставались госпитализированными. Лечение хлорохином было начато при поступлении и продолжалось 5 дней. Средний возраст пациентов – 68 лет. У 5 пациентов в анамнезе были заболевания легких, у 3 – сердечно-сосудистые заболевания и у 3 – злокачественные новообразования. У большинства пациентов наблюдалась высокая температура (62%), кашель (77%) и / или одышка (54%). 7 из 13 пациентов потребовалась дополнительная кислородная терапия при обращении (≤ 5 л / мин). У всех пациентов на снимках грудной клетки были признаки пневмонита. На момент обращения ни один из пациентов не был в критическом состоянии.

Ученые проанализировали субпопуляции иммунных клеток. На момент госпитализации у пациентов с COVID-19 было немного меньше Т-лимфоцитов, но не было различий в других подгруппах лимфоцитов. У пациентов с COVID-19 были заметно увеличены классические моноциты, в то время как неклассические моноциты практически не обнаруживались. Лейкоцитарный антиген человека DR (HLA-DR) был снижен у моноцитов пациентов с COVID-19 – а при коронавирусе низкая экспрессия HLA-DR связана с гиперактивацией моноцитов и чрезмерным высвобождением провоспалительного белка интерлейкина-6 (IL-6). Субпопуляции лимфоцитов и моноцитов, а также экспрессия HLA-DR не изменились в течение 5 дней у пациентов, которые оставались госпитализированными.

Ученые наблюдали повышенное высвобождение цитокинов IL-1β, IL-6 и фактора некроза опухоли альфа (TNF-α) после стимуляции PBMC в течение 24 часов липополисахаридом, агонистом TLR2 Pam3CSK4 и убитыми нагреванием Candida albicans (HKCA). Этот повышенный цитокиновый ответ не изменился у пациентов, которые оставались госпитализированными в течение 5-дневного периода наблюдения.

Ученые исследовали, связаны ли изменения в профиле врожденного иммунитета с измененными ответами в адаптивной иммунной системе. В течение 7 дней ученые стимулировали PBMC с помощью убитого нагреванием Staphylococcus aureus (HKSA) и измеряли маркеры активации клеток, усиливающих адаптивный иммунный ответ – T-хелперов: IFNγ как маркер активации Т-хелперных клеток 1 (Th1) и IL-17 как маркер активации Th17. В контрольной здоровой группе наблюдалась значительная продукция IFNγ и низкая продукция IL-17, что указывает на доминирующий ответ Th1. Напротив, у пациентов с COVID-19 продукция IFNγ была снижена, а продукция IL-17 увеличена, что указывает на увеличение ответа Th17.

Экспрессия IFN-стимулированных генов связана с тяжелым COVID-19

Ученые исследовали, какие именно различия в иммунных ответах связаны с исходом заболевания.

Из 13 пациентов с COVID-19 девять выздоровели, не нуждаясь в госпитализации в отделение интенсивной терапии (ОИТ), троим потребовалась госпитализация в ОИТ, а один умер.

На момент госпитализации различий в клинических переменных между пациентами, которые выздоровели, и теми, кто нуждался в ОИТ или умер, не было. Никаких различий в субпопуляциях лейкоцитов между обеими группами не наблюдалось, за исключением более низкого количества В-клеток у пациентов, которые в конечном итоге потребовали госпитализации в ОИТ или умерли. Экспрессия HLA-DR моноцитов была снижена, что указывает на то, что воспалительный ответ моноцитов был более выражен у пациентов, которым потребовалось ОИТ или которые умерли.

Ученые проанализировали моноциты пациентов с COVID-19 и обнаружили заметные различия в транскрипции IFN-стимулированных генов, которые имеют решающее значение в контексте вирусных инфекций. Более высокая экспрессия IFN-стимулированных генов была связана с возможным поступлением в ОИТ или смертью.

Шесть пациентов быстро выздоровели и были выписаны в течение первых 5 дней, тогда как семь пациентов остались госпитализированными. Ученые проанализировали PBMC этих семи пациентов через 5 дней после поступления. Никаких различий в субпопуляциях лимфоцитов не наблюдалось. Однако у пациентов, которые потребовали госпитализации в ОИТ или умерли, было больше классических моноцитов. Количество неклассических моноцитов восстановилось у пациентов, которые выздоравливали, но оставалось практически неопределяемым у пациентов, которые потребовали госпитализации в ОИТ или умерли. У моноцитов пациентов, которые потребовали госпитализации в ОИТ или умерли, была снижена экспрессия HLA-DR и рецептора CX3CR1, который играет важную роль в выживании моноцитов. У пациентов, которым потребовалась госпитализация в ОИТ или которые умерли, транскрипция IFN-стимулированных генов через 5 дней после госпитализации была повышена.

Вместе эти данные показывают, что воспалительный ответ при инфекции SARS-CoV-2 характеризуется заметными изменениями во врожденной иммунной системе. Моноциты демонстрируют признаки повышенной активации и повышенной экспрессии IFN-стимулированных генов, которые являются маркерами тяжести заболевания, поскольку они связаны с плохим исходом.

Ученые выявили повышенный цитокиновый ответ моноцитов, который сохраняется в течение болезни и напоминает воспалительную реакцию при сепсисе и гриппе. Усиление врожденного иммунного ответа свидетельствует о перепрограммировании врожденного иммунитета, которое способствует улучшению противовирусных механизмов и разрешению инфекции.

Гидроксихлорохин предотвращает формирование тренированного иммунитета

У пациентов с COVID-19 повышена чувствительность моноцитов. Такая функциональная адаптация моноцитов также наблюдается в таких процессах как праймирование (первичная встреча с патогеном) и формирование тренированного иммунитета. Эти процессы усиливают противовирусный врожденный иммунный ответ.

Лизосомы – части клетки, которые координируют иммунометаболизм и врожденный иммунный ответ. Хлорохин и гидроксихлорохин проникают в лизосому и нарушают ее функции. Ученые исследовали, влияют ли хлорохин и гидроксихлорохин на тренированный иммунитет. Ученые наблюдали, что PBMC, стимулированные HKCA, продуцируют значительно больше цитокинов при рестимуляции либо липополисахаридом (LPS), либо Pam3CSK4. Этот эффект исчез, когда клетки обрабатывали хлорохином и гидроксихлорохином в течение 24 часов во время стимуляции HKCA. Аналогичный эффект наблюдался при воздействии на PBMC вирусоподобного стимула. Этот факт подтверждает, что хлорохин и гидроксихлорохин предотвращают формирование тренированного иммунитета.

Хлорохин и гидроксихлорохин не подавляют выработку цитокинов в целом. Это подтверждает опыт, при котором нетренированные моноциты обрабатывали хлорохином и гидроксихлорохином в течение 24 часов, – продукция цитокинов после стимуляции LPS 5 дней спустя не изменилась. Кроме того, когда HKCA-обученные PBMC после 5-дневного отдыха рестимулировали LPS с обработкой хлорохином и гидроксихлорохином или без нее, продукция цитокинов также не подавлялась.

IFN играют центральную роль в противовирусных иммунных ответах. У пациентов с COVID-19 повышена экспрессия IFN-стимулированных генов. Ученые исследовали, как воспалительные моноциты реагируют на рестимуляцию IFNα, IFNβ и IFNγ. Наблюдалась повышенная продукция провоспалительных цитокинов IL-6 и TNF-α. Этот эффект был смягчен обработкой хлорохином и гидроксихлорохином во время тренировочного стимула HKCA.

Гидроксихлорохин предотвращает усиленную экспрессию генов, кодирующих IL-1α и IL-1β, которые играют центральную роль в тренированном иммунитете. Лечение гидроксихлорохином существенно подавляет гены, в том числе IFN-стимулированные гены, связанные с воспалительными реакциями.

Синтез холестерина участвует в формировании тренированного иммунитета. Создание тренированного иммунитета сопровождается глубокими изменениями липидного состава моноцитов. Гидроксихлорохин изменяет липидный состав иначе, чем при стимуляции клеток HKCA без него.

Тренированный иммунитет – это функциональная адаптация моноцитов, вызванная их перепрограммированием и усиливающая их иммунологический ответ. Гидроксихлорохин предотвращает перепрограммирование клеток, необходимое для создания тренированного иммунитета. Результаты настоящего исследования указывают на то, что гидроксихлорохин снижает тренированный врожденный иммунный ответ, в том числе на вирусоподобные стимулы и IFN.

Выводы

Использование хлорохина и гидроксихлорохина для лечения COVID-19 остается темой интенсивных дискуссий и исследований. Недавно опубликованные исследования не обнаружили положительных эффектов гидроксихлорохина у госпитализированных пациентов с COVID-19: пациенты, получавшие гидроксихлорохин, с большей вероятностью потребовали инвазивной механической вентиляции легких или умерли.

Использовать ли хлорохин и гидроксихлорохин для профилактики COVID-19?

Первое рандомизированное контролируемое исследование по этой теме, в котором участвовал 821 пациент, показало, что гидроксихлорохин в качестве постконтактной профилактики не предотвращал симптоматическую инфекцию SARS-CoV-2. Последующее исследование с участием 132 медицинских работников в больницах показало, что использование этого препарата в качестве предконтактной профилактики не повлияло на частоту инфицирования SARS-CoV-2.

Результаты настоящего исследования показывают, что хлорохин и гидроксихлорохин предотвращают перепрограммирование моноцитов и формирование тренированного иммунитета. Известно, что тренированный иммунитет усиливает врожденный иммунный ответ и тем самым способствует защите от инфекций. Предыдущие исследования показали, что создание тренированного иммунитета, например, с помощью вакцинации против бациллы Кальметта-Герена (БЦЖ), может помочь предотвратить как бактериальные, так и вирусные инфекции. Тот факт, что хлорохин и гидроксихлорохин предотвращают выработку тренированного иммунитета, показывает, что эти препараты не могут быть полезными для лечения вирусных инфекций, таких как SARS-CoV-2, и выступает против их использования в качестве профилактического средства от COVID-19.

Источники