МНЕНИЕ
Неочевидные патогенетические звенья механизмов воздействия на организм человека вируса SARS-CoV-2
1 Федеральный медицинский биофизический центр имени А. И. Бурназяна ФМБА России, Москва, Россия
2 НИИЦ (АКМ и ВЭ) ЦНИИ ВВС МО РФ, Москва, Россия
3 ФГБУ «Всероссийский центр медицины катастроф «Защита» ФМБА России, Москва, Россия
4 ФГБУ Национальный медицинский исследовательский центр реабилитации и курортологии Минздрава России, Москва, Россия
Для корреспонденции: Игорь Борисович Ушаков
123098, Москва, ул. Живописная, д. 46; ur.abmfcbmf@vokahsui
Внимание специалистов различных областей знаний в настоящее время приковано к проблемам, связанным с COVID-19 – новым заболеванием, вызываемом коронавирусом SARS-CoV-2 и приобретшим характер разрастающейся пандемии. Объем накапливаемой научной информации по COVID -19 лавинообразно нарастает, но по понятным причинам пока мало работ, обобщающих этот массив разрозненных сведений.
В данном сообщении представлены для обсуждения тезисы гипотезы об одном из вероятно значимых звеньев патогенеза заболевания, вызываемого коронавирусной инфекцией, которые были сформулированы на основании ставших нам известными литературных сведений о свойствах SARS-CoV-2. Намеренно тезисы изложены настолько сжато, насколько это возможно для формата краткого сообщения, и последовательно сформулированы в следующем виде:
А. Коронавирусная инфекция во многих случаях заболевания COVID-19 вызывает развитие выраженной смешанной гипоксии из-за первичной дыхательной недостаточности при поражении легких (респираторная гипоксия), нарушения структуры гемоглобина эритроцитов и связанной с этим функциональной несостоятельности эритроцитов по транспорту кислорода (гемическая гипоксия), из-за вирусного миокардита (циркуляторная гипоксия), а также из-за формирующегося снижения активности дыхательных ферментов в митохондриях (первично-тканевая гипоксия).
1. Вирус SARS-CoV-2 проникает в клетки, комплементарно присоединяясь к рецепторам ангиотензинпревращающего фермента-2 (АПФ-2), экспрессируемым клетками легочной ткани [14, 19, 21, 31].
2. Уровень экспрессии рецепторов АПФ-2 клетками может повышаться в 3 - 5 раз при систематическом применении пациентами с COVID-19 гипотензивных лекарственных средств, которые блокируют превращение ангиотензина-1 в ангиотензин-2 или блокируют рецепторы к ангиотензину-2 [14, 15]. Это создает условия для интенсификации проникновения вирионов в клетки, ускорения развития заболевания и, что вполне вероятно, приводит в конечном итоге к повышению тяжести течения [28].
3. Блокирование вирионами рецепторов АПФ-2 нарушает нормальный метаболизм ангиотензина-2 (АТ-2), что обуславливает, по-видимому, локальное внутрилегочное повышение уровня АТ-2 и локальную внутрилегочную сосудистую гипертензию, а в дальнейшем, вероятно, приводит к дезорганизации системы регуляции артериального давления в организме в целом. Не исключено, что данное нарушение метаболизма АТ-2 тем более выражено, чем выше уровень экспрессии клетками рецепторов АПФ-2 и выше степень вирусной нагрузки.
4. Внутрилегочным симптомом являевтся сосудистая гипертензия на фоне воспалительной реакции организма в ответ на вирусную инфекцию приводит к развитию отека легких и повышению гидратации интерстициальной ткани. (На КТ это проявляется появлением «мутных стёкол»). Нарушаются респираторные функции, нарастает гипоксия, о чем свидетельствует выраженное снижение уровня оксигенации крови у многих больных с COVID-19. Присоединение циркуляторной, гемической и тканевой гипоксии закономерно приводит к тотальной кислородной недостаточности и запуску механизмов ее минимизации и компенсации.
Б. На острую гипоксию организм отвечает, в первую очередь, генетически детерминированной универсальной приспособительной реакцией – развитием общего адаптационного синдрома (ОАС), включающего резкое и значительное повышение уровня кортизола.
1. Дальнейшее снижение оксигенации организма приводит к нарастающей острой гипоксии и нарушению функций многих тканей и органов, в том числе критически важных для поддержания жизнедеятельности организма [5, 12].
2. Состояние острой гипоксии воспринимается организмом как опасное нарушение гомеостаза [10, 11].
3. На острую гипоксию, как и на другие угрожающие жизни нарушения гомеостаза, организм отвечает развитием комплекса реакций ОАС [9, 11] и, следовательно, значительным повышением уровня кортизола [2, 7].
Nota bene! В настоящее время в клинической практике контроль за уровнем кортизола у больных с ковидными пневмониями не практикуется, поэтому маловероятно рассчитывать на наличие литературных данных о корреляции при COVID-19 степени гипоксии и уровня кортизола.
В. Повышение уровня кортизола приводит к существенным изменениям функционирования иммунной системы, гемопоэза, поддержания реологических и коагуляционных свойств крови, нарушению продукции эйкозаноидов [4].
1. Выброс кортизола индуцирует увеличение количества нейтрофилов [4, 6, 22, 23], что усиливает тотальную перекисную атаку с их стороны не только на вирионы, но и на клетки легочного эпителия, эндотелия сосудов и другие клетки. Массированное поражение клеток эндотелия сосудов легких провоцирует образование пристеночных сгустков крови, нарушающих гемодинамику, что создает предпосылку для усиления циркуляторной гипоксии.
2. Выброс кортизола вызывает резкое снижение количества и подавляет функциональную активность лимфоцитов [4, 18, 24], что приводит к потере большинства противовирусных компетенций иммунной системы, позволяющих строго избирательно и целенаправленно бороться с вирусной инфекцией посредством блокирования проникновения вирионов в клетки, обеспечения возможности их последующей элиминации, а также избирательного уничтожения зараженных клеток.
Nota bene! О значимости для организма потери данной компетенции иммунной системы можно судить по высокой эффективности применения в клинической практике лечения больных с тяжелыми формами заболевания COVID-19 переливания плазмы крови людей, переболевших ковидной инфекцией, содержащей антитела к SARS-CoV-2.
3. Выброс кортизола вызывает уменьшение количества моноцитов-макрофагов, которые в норме элиминируют помеченные антителами вирионы [4, 13].
4. Выброс кортизола вызывает увеличение количества эритроцитов и тромбоцитов, а также усиливает сосудосуживающее действие других гормонов [4], что приводит к снижению текучести, повышению вязкости и свертываемости крови, появлению склонности ее к тромбообразованию (в том числе ДВС-синдрому). В совокупности эти изменения еще более усугубляют гипоксию за счет развития ее циркуляторной составляющей [13].
5. Выброс кортизола подавляет продукции всего спектра эйкозаноидов, в том числе простациклинов и тромбоксанов [4]. У пациентов со склонностью к повышенной вязкости и свертываемости крови (что характерно для пациентов с повышенным базальным уровнем кортизола) исчезновение данной пары «модераторов оперативного управления» реологическими свойствами крови может с большой вероятностью приводить к тромбообразованию (в том числе ДВС-синдрому, острому респираторному дистресс-синдрому) и существенному усилению циркуляторной гипоксии [13].
6. Выброс кортизола, как можно предполагать, вносит основную лепту в развитие "цитокинового шторма". Провоспалительные цитокины, массированно продуцируемые на начальном этапе развития реакции воспаления, в начале тучными клетками, а затем и нейтрофилами, в избытке присутствующими в зоне воспаления, должны в норме запускать активацию системы адаптивного иммунитета (систему лимфоцитов) и миграцию в зону воспаления моноцитов-макрофагов. На стадии завершения воспаления именно противовоспалительные факторы, продуцируемые макрофагами (трансформирующий фактор роста TGF-β) и отчасти лимфоцитами [29], блокируют миграцию в зону воспаления новых нейтрофилов и продукцию ими и тучными клетками провоспалительных цитокинов [20, 25, 26]. В условиях повышенного базального уровня кортизола, когда функция макрофагов и лимфоцитов подавлена, реакция воспаления не может быть завершена, следовательно, воспаление может продолжаться в самоподдерживающемся режиме или нарастать, переходя в «цитокиновый шторм». Не менее важную роль в завершении реакции воспаления в норме играют медиаторы из группы эйкозаноидов (липоксины, резольвины, простагландин D2 и др.) [14, 17], но в рассматриваемом случае их продукция также репрессирована действием кортизола [1, 3, 4].
В завершение данной последовательности теоретических рассуждений мы сочли уместным представить для обсуждения несколько связанных с гипотезой обобщений, имеющих, по нашему мнению, практическое значение.
1. Снижение уровня оксигенации крови и повышение уровня кортизола предшествует изменению реологических и коагуляционных свойств крови.
Если данное предположение будет подтверждено у пациентов с ковидной пневмонией клинико-лабораторными данными, то сопряженные во времени моменты начала снижения уровня оксигенации крови и повышения уровня кортизола должны стать сигналом к началу обязательного постоянного мониторинга коагуляционных свойств крови и проведения соответствующей антикоагуляционной терапии.
2. Возникающая при ковидной пневмонии острая гипоксия наиболее тяжелым образом сказывается на состоянии пациентов с органной недостаточностью, обусловленной наличием у них хронических заболеваний. Органы, работающие на пределе своих возможностей, в случае недостаточного снабжения их кислородом не смогут обеспечить свои функции даже на предельно низком, необходимом для поддержания жизнеспособности организма, уровне. Патологический процесс быстро становится лавинообразным.
3. Поиск средств и способов предотвращения негативного действия кортизола на физиологические процессы в организме у пациентов с тяжелыми формами ковидной пневмонии (не исключено, что и пневмоний другой этиологии) может рассматриваться как перспективное направление повышения эффективности лечения воспалительных заболеваний легких.