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鲁伊·Curi莱安德罗博尔赫斯,塔尼亚克里斯蒂娜Pithon-Curi,伊莱恩Hatanaka, ”COVID-19和中性粒细胞:Hyperinflammation和中性粒细胞胞外陷阱之间的关系”,炎症介质, 卷。2020年, 文章的ID8829674, 7 页面, 2020年。 https://doi.org/10.1155/2020/8829674
COVID-19和中性粒细胞:Hyperinflammation和中性粒细胞胞外陷阱之间的关系
文摘
冠状病毒疾病2019 (COVID-19)是一种呼吸道疾病,可能占据发展为急性呼吸窘迫综合征(ARDS),导致过度的炎症和免疫病理机制是由白细胞功能障碍。中性粒细胞中发挥重要功能的细菌与特定的机制来对抗病毒。本综述的目的是强调当前中性粒细胞炎症与病毒性感染的途径的进步在过去十年,专注于生产中性粒细胞胞外陷阱(网)及其影响严重的肺部疾病,如COVID-19。我们专注于研究关于hyperinflammation,细胞因子风暴,中性粒细胞功能、病毒感染。我们讨论中性粒细胞的作用如何影响COVID-19症状之间的交互hyperinflammation(蚊帐和细胞因子的生产过剩)和中性粒细胞的间隙函数来消除病毒感染。我们也提出一个更深入的调查的中性粒细胞反应机制针对NETosis COVID-19的不同阶段。
1。介绍
世界卫生组织(世卫组织)2019年建立了冠状病毒疾病大流行(COVID-19) 3月11日,2020年。严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2 (SARS-CoV-2)是冠状病毒家族的一员,一个类包膜病毒的积极意义单链RNA基因组。这种病毒可以跨越物种障碍和诱发疾病从通常的冷到严重的间质性肺炎、呼吸衰竭、和脓毒性休克1]。虽然是一个全球性的努力发展的疫苗和诊断方法的改进(2,3)和疗法缓解下COVID-19病人的症状和预后严重感染(4),仍有差距对我们理解的病理生理学COVID-19先天免疫相关。
在一个场景,患者严重COVID-19发展障碍的免疫反应加剧hyperinflammation [5,6),它是假设中性粒细胞可以放大病理损伤或控制其他细胞取决于感染的特征子集。因此,使用网的潜力以最小的损伤主机,必须有一个适当的平衡的净减少形成和积累的网的组织(7]。
尽管这一领域的快速发展,有很多关键的未知的中性粒细胞在对抗病毒感染的特点。我们强调当前进展中性粒细胞炎症在病毒感染的途径,重点是释放网及其对肺部疾病的影响。知识总结在本研究中应该受益整合中性粒细胞生物学的研究人员设计新的和更有效的有关COVID-19 virus-targeted干预。
2。Hyperinflammation
尽管一个井然有序的先天免疫的过程是第一个对病毒感染(保护行动8),在严重COVID-19条件发生hyperinflammation(“细胞因子风暴”),可能会导致急性呼吸窘迫综合征(ARDS) [6,9]。
细胞因子发挥相关功能在病毒感染免疫病理反应。host-viral交互是通过主机建立其为病原体的识别的分子模式(pamp)的病毒10]。这种识别发生在主机模式识别受体(PRRs)体现在先天免疫细胞(如中性粒细胞,树突细胞,上皮细胞和巨噬细胞)(11],pamp的识别和病毒危险分子模式(抑制)守恒PRRs标志着对病原体的第一道防线,包括toll样受体(通常)[11]。
TLR刺激激活核因子-κB (NF -κB)信号级联,导致炎症标记物的生产从单核细胞(白介素- 1 (IL),肿瘤坏死因子-α(TNF -α)和il - 6)来控制病毒感染(8)通过直接抗病毒的招聘途径和其他白细胞10]。此外,加剧了氧化应激诱导细胞因子的浓度升高,以及干扰素浓度降低α和干扰素β(IFN -α干扰素-β),影响的严重性COVID-19 [12]。
几个介质控制化学引诱物的释放和中性白细胞活动(10,研究表明高值相关的炎性标记广泛的肺损伤和肺的炎症MERS-CoV [13)和ARDS感染(14]。COVID-19严重状态展品等离子体水平升高的细胞激素风暴趋化因子配体2 (CCL2)、干扰素γ,干扰素γ诱导蛋白10 g - csf趋化因子配体3碳碳图案(CCL3), il - 1β,白介素- 2 IL-7引发,il - 10, IL-17, TNF -α(12,15]。Nucleotide-binding寡聚化域——(点头)受体和增加等离子体COVID-19病人的趋化因子和细胞因子水平与疾病的严重程度,而不是做那些病人者(5]。从这个意义上说,黄等。15]发现患者在重症监护室(ICU)与实验室确认COVID-19感染有更高的血浆水平2,IL-7, il - 10, interferon-inducible蛋白10,粒细胞集落刺激因子,CCL2, CCL3和TNF -α当与non-ICU患者相比(15]。
3所示。中性粒细胞:第一个细胞招聘
中性粒细胞是先天免疫细胞寿命短暂离开骨髓后,存在于一个静止,影射或活动状态。这些白细胞是先天免疫的主要球员,因为他们是第一批先天感染期间白细胞招募(16]。嗜中性粒细胞的主要功能是清除病原体和碎片通过吞噬作用17]。他们也有一系列不同的其他免疫角色,解放网等病毒感染失活(18)限制病毒复制和细胞因子的生产(16]。
neutrophil-chemoattractive元素的释放和由此产生的招募中性粒细胞是全球主机应对病毒感染(19]。在这个场景中,中性粒细胞细胞膜也表示一个复杂的一系列不同配体的受体和粘附分子,包括免疫球蛋白、膜分子在其他细胞和细胞因子(20.]。
除了贩卖吞噬病毒感染的地方,中性粒细胞可以启动,扩大和/或抑制适应性免疫效应过程通过促进双向相声与T细胞(21,22]。后引起的急性炎症免疫过程,如病毒感染,中性粒细胞减少的表达通过CXCL11 CD62L削弱T细胞迁移趋化因子梯度通过释放H2O2成一个免疫突触(23]。因此,中性粒细胞,发现病毒抗原可以引流淋巴结,作为抗原递呈细胞(APC) (24]。Hufford et al。25]证明中性粒细胞表达病毒抗原直接感染甲型流感病毒的一个结果(IAV)显示病毒抗原递呈的最有力的APC活动和中性粒细胞浸润IAV-infected肺作为效应器的APC CD8 (+) T淋巴细胞在受感染的肺部25]。中性粒细胞招募T细胞分子机制在流感病毒感染和副CXCL12水库留下。CD8 + T细胞遵循化学引诱物留下的痕迹中性粒细胞腹足流感病毒感染的网站(26]。
细胞数量下降或白细胞功能受损可以发挥作用轻微到严重的临床疾病的提前条件(16]。关于新冠状病毒,neutrophil-to-lymphocyte比率(NLR),一个著名的感染和系统性炎症的标志,证明一个增强COVID-19患者炎症反应(5]。由于ARDS患者死亡率的主要原因COVID-19,高架NLR值表明COVID-19疾病预后不良(27相比),特别是严重COVID-19轻微的患者。太阳et al。28)研究了116名患者COVID-19和显示更高NLR [28]。作者比较严重COVID-19 ICU的患者与他人或严重不承认ICU的患者。他们报告说,COVID-19患者数最低的淋巴细胞和中性粒细胞计数和NLR最高(28]。王等人。29日)还表明,几个COVID-19患者中性粒细胞计数上升和下降,淋巴细胞计数在严重阶段(29日]。同样,巴恩斯et al。30.)发现广泛的中性粒细胞在肺毛细血管渗透COVID-19病人(30.]。然而,尽管严重的COVID-19似乎是与增加NLR水平(5),NLR是否可以COVID-19患者死亡率的独立预测因素仍然需要调查。
4所示。中性粒细胞胞外陷阱(网)和病毒感染
中性粒细胞可以开发一个复杂的网络的DNA通过NETosis称为网,解放的网络式结构与组蛋白核酸包裹,拘留病毒颗粒(31日]。发现,研究人员相信网辩护只对真菌和细菌的生产(32]。然而,NETosis过程中发挥着重要的作用对病毒性疾病的反应(33),从而保护宿主中病毒反应捕获和消除不同的病原体31日]。
网的形成是一个控制过程,尽管相关信号仍然未知。NETosis是有条件的生产活性氧(ROS)的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NADPH氧化酶)34]。有证据表明ROS-independent NETosis产生的机制(35]。一般来说,NETosis过程包括核染色质内衬的释放效应蛋白质和肽基精氨酸deiminase IV型(PAD4)激活36]。刺激后,中性白细胞核被膜分解,使染色质的混合颗粒蛋白(37]。髓过氧化酶(MPO)和中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)刺激染色质凝结和恶化组蛋白(38]。染色质的组蛋白hypercitrullination, PAD4介导decondensation,和dna蛋白质复合物释放细胞外地如网(37]。因此,不同于凋亡或坏死,颗粒膜和核膜NETosis期间恶化,而质膜完整性仍然是(36]。
网的生产过剩导致肺组织损伤等NETosis-related酶NE和MPO [39]。不受控制的净产量与疾病重力和肺损伤扩展。例如,NETosis标记相关细菌的负担和局部炎症肺(40)和肺炎相关性ARDS患者中性粒细胞生成网“影射”条件(41]。
在慢性阻塞性肺病加重,网的生产增加急性呼吸衰竭患者(39和ARDS患者的40,42]。指出的净产量升高,严重IAV感染患者(43),增加损伤肺血管内皮和上皮细胞44),指导重症肺炎。朱et al。43)还指出,积极生产网与多器官功能障碍综合征(43]。
炎症过程是引发血栓性并发症通常在COVID-19病人,和immunothrombotic失调似乎是疾病严重程度的重要标志45]。Skendros et al。46)发现补体激活增强血小板/NET/tissue因素/凝血酶轴在SARS-CoV-2感染(46]。相比之下,尼科莱et al。47)指出,在COVID-19,炎症微血管血栓在肾、肺和心脏,包含网与纤维蛋白和血小板。在血液,尼科莱等人也表明COVID-19病人neutrophil-platelet总量和不同的血小板和中性粒细胞激活模式,改变与疾病严重程度(47]。米德尔顿et al。48)还发现,等离子体在COVID-19 MPO-DNA复合物增加,提升网络形成与COVID-19-related ARDS。这些发现及时治疗策略的应用,可以破坏的恶性循环COVID-19 immunothrombosis / thromboinflammation针对中性粒细胞激活和净形成。
除了物理容器由NETosis [33),网包含DNA,修改细胞外组蛋白、蛋白酶,酶和细胞毒性,使中性粒细胞集中致命蛋白质感染地点(7]。网队释放病毒反应的机制似乎涉及到中性粒细胞不生产归因于巨噬细胞作用的改变通常的乳沟49]。一系列的刺激,包括有毒因素,病毒,和促炎细胞因子,如肿瘤坏死因子-α和引发,导致中性粒细胞释放网(7,33]。机制,确定菌株特异性诱导NETosis形成在病毒感染仍然是未知的。
肺部炎症的主要原因是致命的呼吸道并发症的严重程度COVID-19 [50]。维拉et al。51)调查的潜在有害的功能网32严重COVID-19住院患者的病理生理学,发现网的水平增加气管吸入和等离子体COVID-19及其患者中性粒细胞自然产生更重要的浓度网(51]。作者还报道网COVID-19从尸检肺组织标本的病人。在体外,他们指出,可行的SARS-CoV-2导致净生产健康的中性粒细胞通过PAD-4-dependent方式,网由SARS-CoV-2-activated中性粒细胞煽动肺上皮细胞死亡(51]。左et al。52]研究COVID-19患者血清,发现高游离DNA, myeloperoxidase-DNA (MPO-DNA)和citrullinated组蛋白H3 (Cit-H3) [52]。在体外,他们还指出,血清COVID-19患者触发净释放控制中性粒细胞(52]。
尽管文献没有报道直接证据表明网和SARS-CoV2间隙,病毒诱骗到网已发现在合胞体呼吸道病毒感染53[]或流感54]。此外,在病毒感染,网是有效阻止病毒感染部位,诱骗他们DNA的web (22]。因此,NETosis病毒可能引发的流程操作是一把双刃剑:一方面,有必要和有效的机制捕获病毒(55),另一方面,有非常强烈的免疫和炎症过程引发的净释放生物造成损害(7]。这些交互可能影响COVID-19症状之间的关系hyperinflammation(蚊帐和细胞因子风暴的生产过剩)和中性粒细胞的功能摧毁病毒感染(图1)。
5。结论和未来的方向
加剧了网络形成可以开车到一连串的炎性反应,破坏周围组织,支持microthrombosis,导致癌细胞转移的进程,并导致永久损伤肺,心血管和肾脏系统(56]。不管是巧合还是一个因果关系,这些器官影响的严重状态COVID-19疾病(57,58]。不可控和不承认主机响应关于细胞激素风暴COVID-19条件(严重的主要原因之一12]。在这个流行的场景中,有一个引人注目的需要调查与hyperinflammation过程相关的机制和净生产应对COVID-19。
严重COVID-19 NLR是一个独立的危险因素(27],嗜中性预测COVID-19病人可怜的结果(29日]。从这个意义上说,新领域的净评估关于COVID-19表现通过分析NETosis后直接诱导痰或支气管镜检查后使用COVID-19患者的支气管肺泡液体[42]。因为患者样本通常可以访问在医院,它可以调查是否存在网与COVID-19的严重程度相关。
使用NET-targeting治疗方法,虽然不会直接目标新冠状病毒,可以减少hyperinflammation[造成的损害59),从而减少疾病的严重程度和避免入侵机械通风,因此减少死亡率。药物目标网包括抑制剂分子净形成所必需的,如gasdermin D [60],PAD4 [61年),和不62年]。研究治疗炎症状态COVID-19净抑制剂的患者仍在开发(请见下表1)。
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检索2020年10月30日https://www.https: / / www.clinicaltrials.gov ct2 / home。缩写:英国国家临床试验;O2:氧气;ARDS:急性呼吸窘迫综合征。 |
谨慎是需要定义哪些人会利用从抑制中性粒细胞反应,这将帮助更多的病毒感染期间从增强中性粒细胞的行动。尽管之前的研究肺部疾病与异常净形成(3,4],我们对NETosis机制的理解病毒感染仍然是有限的。
hyperinflammation与COVID-19通过影响肺部炎症的严重程度(12]。中性粒细胞对病毒感染表现出强烈的反应,促进双向沟通与T细胞(21]。中性粒细胞也表达一个复杂的一系列不同配体的受体和粘附分子,包括免疫球蛋白和炎症标记物(20.]。从这个意义上说,严重的COVID-19似乎是与增加NLR水平(5),并使用NET-targeting治疗方法有潜力减少hyperinflammation[造成的损害40,41]。研究人员应该考虑hyperinflammation COVID-19的不同阶段,中性粒细胞反应机制和NETosis。
数据可用性
数据支持这种说法来自之前报道的研究和数据集,已被引用。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
这项工作是支持的斗篷(Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de含量优越)(批准号88882.314890 / 2013 - 01);FAPESP (Fundacao德帕罗尽管必须占州政府Estado de Sao Paulo);和CNPq(慰问Nacional de Desenvolvimento Cientifico e学府)。
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