top of page

COVID-19'un Potansiyel Harekete Geçiricilerini Hedefleme: Nötrofil Hücre Dışı Tuzakları

Coronavirus Hastalığı 2019 (COVID-19), yeni, hastaların yaklaşık % 10-15'inde bir sitokin fırtınası tarafından tetiklenen Akut Solunum Sıkıntısı Sendromu geliştiren, viral kaynaklı bir solunum hastalığıdır. Bu perspektifte, nötrofillerin az bilinen ancak güçlü bir fonksiyonunun - nötrofil hücre dışı tuzakları (NET) oluşturma yeteneğinin - COVID-19'da organ hasarına ve mortaliteye katkıda bulunabileceği hipotezini destekleyen otopsi sonuçları ve literatürler sunulmaktadır. COVID-19'a yenik düşen bir hastadan alınan bir otopsi örneğinde nötrofillerin akciğer infiltrasyonunu gösteriyoruz. Anormal NET (nötrofil hücre dışı tuzak) oluşumunu akciğer hastalıklarına, tromboza, hava yollarındaki mukoza salgılarına ve sitokin üretimine bağlayan önceki raporları tartışıyoruz.

Hipotezimiz doğruysa, NET'leri (nötrofil hücre dışı tuzakları) doğrudan ve/veya dolaylı olarak mevcut ilaçlarla hedeflemek COVID-19'un klinik şiddetini azaltabilir. Şiddetli Koronavirüs Hastalığı 2019 (COVID-19) ile ilişkili pnömonit ve/veya Akut Solunum Sıkıntısı Sendromu olan hastalarda artmış pulmoner inflamasyonu, solunum yollarında kalın mukoza sekresyonları, yüksek serum proinflamatuar sitokinleri, geniş akciğer hasarı ve mikrotromboz bulunur. Hastalığın bu geç aşamasını yönetmek zordur ve çok sayıda hasta ölür. COVID-19'un şiddeti, pandemi yayılımı ile birleştiğinde, sağlık bakım sistemimiz üzerinde benzeri görülmemiş bir baskı yarattı ve tedavi stratejilerine acilen ihtiyaç duyuldu. Şiddetli Akut Solunum Sendromu Koronavirüs 2 (SARS-CoV-2) ile enfeksiyonu COVID-19'a neden olur, ancak şiddetli COVID-19'u harekete geçiren bir sitokin fırtınası içeren şiddetli ve az anlaşılmış bir konak yanıtıdır. Sitokin fırtınasını neyin başlattığı ve yaydığı belirsizdir. Şiddetli COVID-19’a sahip hastalarda ağırlaştırılmış konak cevabı, periferik kandaki en yaygın lökosit olan ‘nötrofilin’ anormal aktivasyonu etrafında odaklanmak olduğunu öneriyoruz.

Nötrofili (Kandaki mutlak nötrofil sayısının 7.500/mm3 üzerinde bir değer alması) COVID-19 hastalarında kötü sonuçları öngörür ve nötrofil/lenfosit oranı şiddetli hastalık için bağımsız bir risk faktörüdür. Üstelik üç ayrı COVID-19 hastasının akciğerlerinin otopsi örneklerinde, akciğer kapillerinde nötrofil sızıntısı, fibrin birikimi ile akut kılcal damar iltihabı, nötrofillerin alveolar boşluğa ekstravazasyonu ve nötrofilik mukoza iltihabı gözlemledik. Nötrofil sızıntısı ayrıca son günlerdeki iki COVID-19 hastasının otopsi raporunda da bildirilmişti. Lökositoz ve nötrofili, akut enfeksiyonun ayırıcı özellikleri olsa da, COVID-19 vakasında, nötrofilinin nötrofil hücredışı tuzaklarının (NET’ler) da kaynağı olabileceği fikrini öne sürüyoruz.

NET’ler Ve Hastalık Nötrofiller, enfeksiyon bölgelerinde, patojenleri (bakteri, mantar ve virüsler) oksidatif patlama ve fagasitozla erkenden alırlar. Bunun yanı sıra, nötrofillerin patojenleri öldürmek için daha az tanınan başka bir yolu vardır: NET (nötrofil hücredışı tuzakları) yapımı. NET’ler (nötrofil hücredışı tuzakları) patojenleri tuzağa düşüren nötrofillerden atılan protein ve DNA’nın ağ benzeri yapılarıdır. DNA’yı ekstrasellüler boşluğa çıkarmak kritik bir bağışıklık fonksiyonu olarak görülmez. Yine de, bitkiler bile bu mekanizmayla kirli patojenleri öldüren özelleştirilmiş hücrelere sahiptir. NET yapımı düzenlenmiş bir süreçtir ancak ilgili sinyaller tam olarak anlaşılmamıştır. NET’ler (nötrofil hücredışı tuzakları) yapımında anahtar enzimler; Nötrofil Elastaz: intrasellüler protein seviyesini düşürür ve nükleer parçalanmayı tetikler. Peptidil Arginin Deiminaz Tip4 (PAD4): kromozomal DNA’nın salınmasını ve açılabilmesini kolaylaştırmak için histon proteinleri sitrülinler. Gasdermin D: nötrofil membranında porlar üretir, böylece hücre zarının yırtılmasını kolaylaştırır ve DNA ve ilgili moleküllerin atılmasını sağlar NET’ler (Nötrofil hücre dışı tuzakları) patojenlere karşı konak savunmasında yararlı olmasına rağmen sürekli NET oluşumundan kaynaklanan tali hasar, viral enfeksiyonlar sırasında meydana gelenler de dahil olmak üzere birçok hastalık sürecini de tetikler. Gerçekten de aşırı NET oluşumu, kanser hücresi metastazını destekleyen, çevre dokuları tahrip eden, mikro trombozu kolaylaştıran ve pulmoner, kardiyovasküler ve böbrek sistemlerinde kalıcı organ hasarına yol açan bir dizi enflamatuar reaksiyonu tetikleyebilir. Özellikle bu üç organ sistemi Covid-19’dan oldukça ciddi bir şekilde etkilenmektedir.

Net’ler ve ARDS (Akut Solunum Sıkıntısı Sendromu) Önceki raporlar anormal NET oluşumunu özellikle ARDS başta olmak üzere akciğer hastalıklarına kapsamlı bir şekilde bağlamaktadır. Gerçekten de plasmadaki NET seviyesi transfüzyonlu ARDS ilişkili hastalarda ARDS ilişkili olmayan kişilere göre daha fazladır. Ayrıca pnömoni ve ARDS ilişkili hastalardan alınan nötrofillerin NET oluşturmak için “astarlanmış” haldedir, astarlanma derecesi ve kandaki NET seviyesinin her ikisi de hastalık ciddiyeti ve ölümcüllük ile ilişkilidir. Hücre dışı histonlar (muhtemelen kısmi olayak NET’lerden oluşur.), brankoalveolar lavaj sıvısına ve ARDS hastalarının plazmasında yükselir. Çıplak histonlar hücre için toksiktir ve ARDS ve sepsiste (vücudun kendi doku ve organlarında hasara neden olması) histonların rolünü destekleyen güçlü deneysel kanıtlar vardır. Bu nedenle muhtemelen NET’ler hücre dışı histonlar için kaynak görevi görür ve ARDS sepsis gibi olaylara katkıda bulunur. Hayvanlardaki akciğer hasarı modellerinde NET'ler ARDS'yi tetikleyen çeşitli uyaranlar geliştirir. NET'lerin çözülmesi veya engellenmesi akciğer hasarını azaltır ve hayatta kalma şansını arttırır.


NET’ler ve Kistik Fibroz (CF) CF (Kistik Fibroz) hastalarında görüneni anımsatan şekilde COVİD-19 hastalarında da, mukus salgıları havayollarında bulunuyor. Bu salgıların sebep ve kökeni net değil. Aslında, Kistik Fibrozda mukus salgısı gaz alışverişini bozar ve mukus salgısının, kısmi olarak, ısrarcı akciğer enfeksiyonuna karşılık salgılanan NET'lerden kaynaklanan, hücredışı DNA içerdiği gösterilmiştir. Ayrıca, artmış NE’ye (Neuteophil Elastase) sahip NET'ler mukusu viskoz(yoğun) ve kalın yapar. Bu, sadece zayıflamış solunuma değil aynı zamanda bakterilerin kolonizasyonunun da kolaylaşmasına neden olur . Bu kolonizasyon ayrıca nötrofil alımını ve NET oluşumunu tetikler ve mukus salgısının viskositesinin artmasına, sonuç olarak da hastanın solunum fonsiyonunun düşmesine neden olur. Eğer COVİD-19 hastalarındaki mukus salgılarında NET'ler varsa, NET’ler CF’daki ( Kistik Fibröz) gibi bir rol oynayabilirler: gaz değişimini bozmak ve ikincil enfeksiyonları kolaylaştırmak.

NET'ler Ve Aşırı Tromboz Akut kalp ve böbrek rahatsızlıkları şiddetli COVID-19 hastalarında çok yaygındır ve mortalitenin artmasına neden olur. D-dimer (fibrin yıkım ürünü, hiperaktif pıhtılaşma göstergesi) ağır COVİD-19’un işareti olarak meydana çıkmaktadır. NET’lerin kandaki yüksek seviyeleri, bu bulguyu açıklayabilir: Intravasküler NET'lerin, atardamarlarda ve toplardamarlardaki trombosis (kan pıhtılaşması) başlamasında ve genişlemesinde hayati bir rol oynadığı gösterilmiştir. Örneğin, Şiddetli koroner damar(kalp) hastalığında, NET'lerin kompleksleri yüksektir ve NET seviyeleri öngörülen kalp olayları karşıtı trombin ile pozitif olarak ilişkilidir. Ayrıca septik (kan zehirlenmesi) hastalardan alınan otopsi örnekleri, NET'lerin mikro trombiye sızdığını gösteriyor. Böylece, NET'ler kanda yüksek seviyelerde dolaştığında, küçük damarların tıkanıklığını tetikleyebilir ve akciğerlerde, kalpte ve böbreklerde hasara yol açabilirler. Septisemi fare modellerinde, intravasküler(damar içi) NET'ler kan damarlarını tıkayan mikro-trombi oluşturur ve akciğerler, karaciğer ve diğer organlarda hasara neden olur. Mekanik olarak NET'ler, NET histonları ve trombosit fosfolipidler arasındaki pıhtılaşmanın temas yolunu elektrostatik etkileşim aracılığıyla aktive eder. (Bu olay Plazma Kallikrein-Kinin sistemi olarak da adlandırılır.) Histonlar ayrıca , trombosit reseptörleri için ligand davranarak trombosit aktivasyonunu destekler. Aynı zamanda NE’ler (aktif haliyle NET'lere bağlıdır) en büyük pıhtılaşma inhibitörü Anti-Thrombin III ve doku faktör yol inhibitörünün sindirilmesinde önemli rol oynar. Ayrıca hemen hemen bir geri beslenme döngüsü vardır.Bu nedenle pro-koagülant aktivitesi trombosit aktivasyonuna yol açar ve aktive trombositler NET(nötrofil hücre dışı tuzakları) oluşumunu daha da arttırır. DNaz I ile NET’lerin çözülmesi, hayvan modellerinde kalbin ve böbrek mikrovaskülatörünün normal perfüzyonunu geri kazandırır. Yukarıdaki bulgulara dayanarak, intravasküler NET’lerin hedeflenmesinin ciddi COVID-19 lu hastalarda trombozu benzer şekilde azaltabileceğini iddia ediyoruz.

NET’ler Ve Sitokin Fırtınası Ciddi COVID-19, IL1ß, IL2, IL6, IL7, IL8, IL10, IL17, IFNgama, IFNgama-indüklenebilir protein 10, monosit kemoattraktant protein 1(MCP1), G-CSF, makrofaj inflamatuar protein 1alfa, TNFalfa’nın artan plazma konsantrasyonları ile karakterize olan sitokin fırtınası ile ilişkilidir . Bu enflamatuar aracılar, nötrofil aktivitesini düzenler ve kemoatraktanların ekspresyonunu indükler. Ayrıca, sitokin fırtınası akut akciğer hasarına, ARDS’ye (akut solunum sıkıntısı sendromu) ve ölüme yol açar. NET'lerin IL1ß salgılamak için makrofajları indükleyebilmeleri ve IL1ß'in aort anevrizmaları ve ateroskleroz dahil olmak üzere çeşitli hastalıklarda NET oluşumunu arttırması özellikle dikkat çekicidir. Bu verilerle birlikte, bir sitokin fırtınası sırasında olduğu gibi, iltihabı hafifletmek için normal sinyallerin kaybolduğu koşullar altında, makrofajlar ve nötrofiller arasındaki bir sinyal döngüsünün kontrol edilemeyen, ilerleyici iltihaplanmaya yol açabileceğini düşündürmektedir. Gerçekten de şiddetli astımda NET'ler ile IL1ß arasında bir korelasyon vardır. Eğer bir NET-IL1ß döngüsü ciddi COVID-19'da aktive edilirse, NET'lerin ve IL1ß'in hızlandırılmış üretimi solunum dekompansasyonunu, mikro trombüs oluşumunu ve anormal bağışıklık tepkilerini hızlandırabilir. Daha da önemlisi, IL1ß, IL6'yı indükler ve IL6, COVID-19 tedavisi için umut verici bir hedef olarak ortaya çıkar. IL6 klasik ve trans-sinyalizasyon yoluyla sinyal verebilir. Klasik sinyallemede IL6, ortak sitokin reseptörü gp130 ile transmembran reseptörü IL6Ralfa kompleksine bağlanır. Trans-sinyallemede, çözünür IL6Ralfa (sIL6Ralfa), gp130 yoluyla sinyallemeyi başlatmak için IL6'yı bağlar.Trans-sinyalleşme pro-enflamatuar durumlarla güçlü bir şekilde ilişkilidir. sIL6Ralfa’in düşük seviyeleri ise akciğer fonksiyonu ile daha iyi ilişkilidir.Örnegin:astım. Nötrofiller, COVID-19 ile ilişkili sitokin fırtınasında bol miktarda bulunan IL8'e yanıt olarak sIL6Ralfa'39;yı salabilir. Bu bulgular bize, IL-6 trans-sinyalizasyonunu ve / veya IL1ß'i antagonize etmenin, şiddetli COVID-19'da nötrofilleri ve NET'leri hedeflemek için dolaylı ve de etkili stratejiler olabileceğini tahmin etmemizi sağlar.

NET Terapötikleri Ağır COVID-19 ve bilinen NETopatiler -ARDS ve mikrotromboz- klinik tablolarındaki bariz benzerliklerden dolayı NET fazlalığının hastalıkta önemli bir rol oynayabileceğini ileri sürmekteyiz. NET oluşumuna ve işlevine yönelik anlayışımız tamamlanmadı ama NET'leri hedef alan ilaçlar vardırveya geliştirilmektedir. Bu ilaçlar NET oluşumu için gerekli olan moleküllerin inhibitörlerini içermektedir (NE, PAD4, Gasdermin D). Göbek bağı plazmasından izole edilmiş, PAD4'ü inhibe edebilme işlevi olan endojen NET oluşum inhibitörleri örnek olarak verilebilir ve bunlar COVID-19 gibi inflamatuar hastalıkların tedavisi için geliştirilmektedir. NE karşı inhibitörlerin klinik gelişimi en gelişmiş ve önemlisi; NE aktivitesinin olduğu NET'lerin oluşumunu, sinyal mekanizmasının bir parçasını ve NE'39;nin toksik aktiviteleri engelleyebilirler. NE inhibitörü Sivelestat ARDS tedavisi için Japonya ve Güney Kore'de onaylandı fakat klinik denemelerin bir meta analizinde ARDS sonrası hayatta kalmayı arttırmadı. Bununla birlikte Lonedelestat, Alvelestat, CHF633 ve Elafin'in olduğu yeni bir nesil etkili NE inhibitörleri Faz 1 testinden geçirildi. Sonuç olarak COVID-19'un tedavisi olarak geliştirilmelini hızlandırmak mümkün olabilir. Gasdermin D inhibitörleri preklinik geliştirmede kalmıştır fakat hali hazırdaki bir ilacın - disülfiram, alkolizmi tedavi etmek için kullanılmaktadır.- hayvan modellerinden akciğer hasarını sınırlandırdığı ve Gasdermin D'yi inhibe ettiği bildirildi. Son olarak mevcut bir diğer ilaç olan Kolşisin iltihap bölgelerinde nötrofil toplanmasınının ve IL1B salgısının ikisini birden inhibe edebilmektedir. Kolşisinin COVID-19 'da kullanımı denemeleri halen devam etmektedir.

Rekombinant bir DNaz 1 (Dornaz Alfa), inhalasyon yolu ile alınır, hava yollarındaki NET'leri yok ettiğinden kistik fibrozlu hastalarda mukusu temizlemek ve semptomları iyileştirmek için onaylandı. Buna ek olarak bir aktin-dayanıklı DNaz(PRX - 110/alidornaz alfa) Faz 1 ve Faz 2 aşamalarında kistik fibrozlu hastalarda ümit verici sonuçlarla test edildi. NET'leri solvate etmek için geliştirilen DNA 1 benzeri 3 gibi diğer tasarlanmış DNaz proteinleri yakında klinik gelişime girebilir. DNazların COVID-19 hastalarının mukoza sekresyonlarının CF (kistik fibrozis) hastalarında olduğu gibi çözülmesine, ventilasyonun iyileştirilmesine ve ikincil enfeksiyon riskinin azaltılmasına yardımcı olabileceğini öneriyoruz. Dornaz alfa normalde nebülizörler yoluyla uygulanır, ancak birçok tıp merkezinde SARS- CoV-2'yi aerosolize etme ve sağlık çalışanlarını tehlikeye atma riski nedeniyle bunlardan kaçınılır. Bununla birlikte, mekanik olarak ventile edilen hastalar için kapalı devrelerde aerosoller sağlayan yaklaşımlar mevcuttur. Entübasyonu yapılmayan hastalar için, terapiler negatif basınç odalarında güvenle nebülize edilebilir. Mukoza salgıları üzerindeki olası etkilerine ek olarak, DNaz tedavileri, hava yollarından iletilen DNaz I, ilgili hayvan modellerinde hayatta kalmayı arttırdığı için ARDS'ye daha fazla ilerlemeyi de önleyebilir.

NET'leri doğrudan hedeflemenin yanı sıra NET-IL1β döngüsü, Anakinra, Canakinumab Ve Rilonacept gibi IL1β'ye karşı onaylanmış ilaçlarla antagonize edilebilir. COVID-19'da Anakinra'nın etkinliğini test etmek için denemeler başlatıldı. Dornaz alfa, Sivelestat Ve Anakinra mükemmel güvenlik profillerine sahiptir. Günümüzde NET'leri hedeflemek için mevcut olan ilaçların hiçbiri spesifik değillerdir. Bununla birlikte, kolektif olarak, bugün COVID-19 hastalarında NET'leri antagonize etmek için çok sayıda bireysel veya kombinatoryal - ve muhtemelen güvenli - terapötik stratejiler vardır ve NET'lerin kendileri, etkinliklerini test etmek için çalışmaları takip etmek için uygun bir biyobelirteç olabilir.

COVID-19'da NET'leri Hedefleme Fırsatları

NETler dokularda immünohistokimya ile ve kanda sandviç ELISA (nonkompotetif ELISA) ile tespit edilebilir. Hastalardan alınan örnekler incelendikçe, NET'lerin varlığının ciddi COVID-19 ile ilişkili olup olmadığını belirlemek mümkün olacaktır. Eğer öyleyse, bu sonuç COVID-19 tedavisinde yukarıda belirtilen NET-hedefli yaklaşımlarının kullanılması için bir gerekçe sağlayacaktır. NETleri hedef alan tedaviler SARS-CoV-2 virüsünü doğrudan hedeflemese de, kontrol dışı konak yanıtını azaltabilir, böylece invaziv mekanik ventilasyona ihtiyaç duyan hasta sayısını azaltabilir ve daha da önemlisi mortaliteyi azaltabilir. NET'ler 2004 yılında test edilmiştir/tanımlanmıştır ve sıklıkla ciddi patojenik inflamasyonun itici güçleri olarak göz ardı edilmektedir. Gerçekten de, gereğinden fazla NET'lerin, dokular ve bağışıklık, vasküler ve pıhtılaşma sistemleri üzerindeki bilinen etkileri yoluyla, COVID-19'un ciddi çoklu organ hasarı sonuçlarını ortaya çıkarabileceğini düşünüyoruz. Bu nedenle COVID-19 hastalarındaki NET'lerin hedeflenmesi biyomedikal topluluk tarafından düşünülmelidir.

Comments


bottom of page