Types of effects of SARS-CoV-2 on the human body: from coagulopathy to cytokine storm

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Review focuses on the clinical presentation and pathogenesis of COVID-19, particularly in the context of the interaction between SARS-CoV-2 virus and angiotensin-converting enzyme II (ACE-II), which plays a key role in viral entry into host cells. The article details the mechanisms underlying cytokine storm, coagulopathy and other important aspects of severe disease, including increased expression of pro-inflammatory cytokines and alterations in the haemostasis system. This article analyses the consequences of abnormal activation of the immune system leading to acute respiratory distress syndrome, disseminated intravascular coagulation and multi-organ failure. In addition, the role of anticoagulant therapy in the prevention and treatment of thrombotic complications is discussed. The study emphasises the need for an individual approach in the treatment and prevention of COVID-19 depending on the severity of the disease and other clinical parameters.

Толық мәтін

##article.viewOnOriginalSite##

Авторлар туралы

K. Nikolaychuk

Novosibirsk National Research State University; Vorozhtsov Novosibirsk Institute of Organic Chemistry of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: k.nikolaichuk@g.nsu.ru
ORCID iD: 0000-0001-8364-6066
SPIN-код: 9085-8093
Ресей, Novosibirsk; Novosibirsk

S. Yakovleva

Novosibirsk National Research State University

Email: k.nikolaichuk@g.nsu.ru
ORCID iD: 0000-0003-0656-5806
Ресей, Novosibirsk

E. Shrayner

Novosibirsk National Research State University; Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Center for New Medical Technologies; S.LAB PHARM (Soloways)

Email: k.nikolaichuk@g.nsu.ru
ORCID iD: 0000-0003-3606-4068
SPIN-код: 1089-6080

Candidate of Medical Sciences

Ресей, Novosibirsk; Novosibirsk; Novosibirsk; Novosibirsk

P. Platonova

Novosibirsk National Research State University

Email: k.nikolaichuk@g.nsu.ru
ORCID iD: 0009-0004-1880-9585
SPIN-код: 9529-4061
Ресей, Novosibirsk

M. Novikova

Novosibirsk National Research State University

Email: k.nikolaichuk@g.nsu.ru
ORCID iD: 0009-0008-7479-8277
SPIN-код: 2719-9753
Ресей, Novosibirsk

A. Tumas

Novosibirsk National Research State University

Email: k.nikolaichuk@g.nsu.ru
ORCID iD: 0009-0004-1138-6049
SPIN-код: 2808-4138
Ресей, Novosibirsk

E. Vergunova

Novosibirsk National Research State University

Email: k.nikolaichuk@g.nsu.ru
ORCID iD: 0009-0003-0793-4236
SPIN-код: 7846-8500
Ресей, Novosibirsk

D. Lukichev

Novosibirsk National Research State University

Email: k.nikolaichuk@g.nsu.ru
ORCID iD: 0009-0000-5888-0651
Ресей, Novosibirsk

D. Sergeev

Novosibirsk National Research State University

Email: k.nikolaichuk@g.nsu.ru
ORCID iD: 0009-0007-9699-233X
Ресей, Novosibirsk

A. Khavkin

Research and Clinical Institute of Childhood; Belgorod State University

Email: k.nikolaichuk@g.nsu.ru
ORCID iD: 0000-0001-7308-7280
SPIN-код: 6070-9473

MD, Professor

Ресей, Moscow; Belgorod

E. Pokushalov

Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Center for New Medical Technologies

Email: k.nikolaichuk@g.nsu.ru
ORCID iD: 0000-0002-9494-4234
SPIN-код: 1032-1810

Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, MD, Professor

Ресей, Novosibirsk; Novosibirsk

D. Kudlay

Sechenov First Moscow State Medical University; Lomonosov Moscow State University

Email: k.nikolaichuk@g.nsu.ru
ORCID iD: 0000-0003-1878-4467
SPIN-код: 4129-7880

Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, MD

Ресей, Moscow; Moscow

Әдебиет тізімі

  1. Zhu N., Zhang D., Wang W. et al. China Novel Coronavirus Investigating and Research Team. A Novel Coronavirus from Patients with Pneumonia in China, 2019. N Engl J Med. 2020; 382 (8): 727–33. doi: 10.1056/NEJMoa2001017
  2. Guo Y., Cao Q., Hong Z. et al. The origin, transmission and clinical therapies on coronavirus disease 2019 (COVID-19) outbreak – an update on the status. Mil Med Res. 2020; 7 (1): 11. doi: 10.1186/s40779-020-00240-0
  3. Li W., Moore M., Vasilieva N. et al. Angiotensin-converting enzyme 2 is a functional receptor for the SARS coronavirus. Nature. 2003; 426 (6965): 450–4. doi: 10.1038/nature02145
  4. Zhou P., Yang X., Wang X. et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature. 2020; 579 (7798): 270–3. doi: 10.1038/s41586-020-2012-7
  5. Zhang H., Li H., Lyu J. et al. Specific ACE2 expression in small intestinal enterocytes may cause gastrointestinal symptoms and injury after 2019-nCoV infection. Int J Infect Dis. 2020; 96: 19–24. doi: 10.1016/j.ijid.2020.04.027
  6. Wrapp D., Wang N., Corbett K. et al. Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Science. 2020; 367 (6483): 1260–3. doi: 10.1126/science.abb2507
  7. Zou X., Chen K., Zou J. et al. Single-cell RNA-seq data analysis on the receptor ACE2 expression reveals the potential risk of different human organs vulnerable to 2019-nCoV infection. Front Med. 2020; 14 (2): 185–92. doi: 10.1007/s11684-020-0754-0
  8. Zhang H., Penninger J., Li Y., Zhong N. et al. Angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) as a SARS-CoV-2 receptor: molecular mechanisms and potential therapeutic target. Intensive Care Med. 2020; 46 (4): 586–90. doi: 10.1007/s00134-020-05985-9
  9. Wang E., Mao T., Klein J. et al. Diverse functional autoantibodies in patients with COVID-19. Nature. 2021; 595 (7866): 283–8. doi: 10.1038/s41586-021-03631-y
  10. Liu K., Fang Y., Deng Y. et al. Clinical characteristics of novel coronavirus cases in tertiary hospitals in Hubei Province. Chin Med J (Engl). 2020; 133 (9): 1025–31. doi: 10.1097/CM9.0000000000000744
  11. Гриневич В.Б., Лазебник Л.Б., Кравчук Ю.А. и др. Поражения органов пищеварения при постковидном синдроме. Клинические рекомендации. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2022; 12: 4–68 [Grinevich V.B., Lazebnik L.B., Kravchuk Yu.A. et al. Gastrointestinal disorders in post-COVID syndrome. Clinical guidelines. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2022; 12: 4–68 (in Russ.)]. doi: 10.31146/1682-8658-ecg-208-12-4-68
  12. Smith J., Sausville E., Girish V. et al. Cigarette Smoke Exposure and Inflammatory Signaling Increase the Expression of the SARS-CoV-2 Receptor ACE2 in the Respiratory Tract. Dev Cell. 2020; 53 (5): 514–529.e3. doi: 10.1016/j.devcel.2020.05.012
  13. Pinto B., Oliveira A., Singh Y. et al. ACE2 Expression Is Increased in the Lungs of Patients With Comorbidities Associated With Severe COVID-19. J Infect Dis. 2020; 222 (4): 556–63. doi: 10.1093/infdis/jiaa332
  14. Guan W., Ni Z., Hu Y. et al. China Medical Treatment Expert Group for Covid-19. Clinical Characteristics of Coronavirus Disease 2019 in China. N Engl J Med. 2020; 382 (18): 1708–20. doi: 10.1056/NEJMoa2002032
  15. Shereen M., Khan S., Kazmi A. e al. COVID-19 infection: Origin, transmission, and characteristics of human coronaviruses. J Adv Res. 2020; 24: 91–8. doi: 10.1016/j.jare.2020.03.005
  16. Hoffmann M., Kleine-Weber H., Schroeder S. et al. SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor. Cell. 2020; 181 (2): 271–280.e8. doi: 10.1016/j.cell.2020.02.052
  17. Onofrio L., Caraglia M., Facchini G. et al. Toll-like receptors and COVID-19: a two-faced story with an exciting ending. Future Sci OA. 2020; 6 (8): FSO605. doi: 10.2144/fsoa-2020-0091
  18. Lei X., Dong X., Ma R. et al. Activation and evasion of type I interferon responses by SARS-CoV-2. Nat Commun. 2020; 11 (1): 3810. doi: 10.1038/s41467-020-17665-9
  19. Park A., Iwasaki A. Type I and Type III Interferons - Induction, Signaling, Evasion, and Application to Combat COVID-19. Cell Host Microbe. 2020; 27 (6): 870–8. doi: 10.1016/j.chom.2020.05.008
  20. Chan J., Kok K., Zhu Z. et al. Genomic characterization of the 2019 novel human-pathogenic coronavirus isolated from a patient with atypical pneumonia after visiting Wuhan. Emerg Microbes Infect. 2020; 9 (1): 221–36. doi: 10.1080/22221751.2020.1719902
  21. Xia H., Cao Z., Xie X. et al. Evasion of Type I Interferon by SARS-CoV-2. Cell Rep. 2020; 33 (1): 108234. doi: 10.1016/j.celrep.2020.108234
  22. Wang D., Hu B., Hu C. et al. Clinical Characteristics of 138 Hospitalized Patients With 2019 Novel Coronavirus-Infected Pneumonia in Wuhan, China. JAMA. 2020; 323 (11): 1061–9. doi: 10.1001/jama.2020.1585
  23. Cevik M., Marcus J., Buckee C. et al. Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Transmission Dynamics Should Inform Policy. Clin Infect Dis. 2021; 73 (Suppl 2): S170–S176. doi: 10.1093/cid/ciaa1442
  24. Кудлай Д.А., Широбоков Я.Е., Гладунова Е.П. и др. Диагностика COVID-19. Способы и проблемы обнаружения вируса SARS-COV-2 в условиях пандемии. Врач. 2020; 31 (8): 5–10 [Kudlay D.A., Shirobokov Y.E., Gladunova E.P. et al. Diagnosis of COVID-19. Methods and problems of virus SARS-CoV-2 detection under pandemic conditions. Vrach. 2020; 31 (8): 5–10 (in Russ.)]. doi: 10.29296/25877305-2020-08-01
  25. Хабибулина М.М., Баженова О.В., Шамилов М.Д. Профессиональное выгорание у врачей после пандемии COVID-19. Врач. 2024; 35 (6): 68–72 [Khabibulina M., Bazhenova O., Shamilov M. Occupational burnout in physicians after the COVID-19 pandemic. Vrach. 2024; 35 (6): 68–72 (in Russ.)]. doi: 10.29296/25877305-2024-06-13
  26. Mehta P., McAuley D., Brown M. et al. HLH Across Speciality Collaboration, UK. COVID-19: consider cytokine storm syndromes and immunosuppression. Lancet. 2020; 395 (10229): 1033–4. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30628-0
  27. Jamilloux Y., Henry T., Belot A. et al. Should we stimulate or suppress immune responses in COVID-19? Cytokine and anti-cytokine interventions. Autoimmun Rev. 2020; 19 (7): 102567. doi: 10.1016/j.autrev.2020.102567
  28. Sun X., Wang T., Cai D. et al. Cytokine storm intervention in the early stages of COVID-19 pneumonia. Cytokine Growth Factor Rev. 2020; 53: 38–42. doi: 10.1016/j.cytogfr.2020.04.002
  29. Hirano T., Murakami M. COVID-19: A New Virus, but a Familiar Receptor and Cytokine Release Syndrome. Immunity. 2020; 52 (5): 731–3. doi: 10.1016/j.immuni.2020.04.003
  30. Eguchi S., Kawai T., Scalia R. et al. Understanding Angiotensin II Type 1 Receptor Signaling in Vascular Pathophysiology. Hypertension. 2018; 71 (5): 804–10. doi: 10.1161/HYPERTENSIONAHA.118.10266
  31. Murakami M., Kamimura D., Hirano T. Pleiotropy and Specificity: Insights from the Interleukin 6 Family of Cytokines. Immunity. 2019; 50 (4): 812–31. doi: 10.1016/j.immuni.2019.03.027
  32. Savchenko A.A., Tikhonova E., Kudryavtsev I. et al. TREC/KREC levels and T and B lymphocyte subpopulations in COVID-19 patients at different stages of the disease. Viruses. 2022; 14 (3): 646. doi: 10.3390/v14030646
  33. Moore J., June C.H. Cytokine release syndrome in severe COVID-19. Science. 2020; 368 (6490): 473–4. doi: 10.1126/science.abb8925
  34. Wu Z., McGoogan J. Characteristics of and Important Lessons From the Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) Outbreak in China: Summary of a Report of 72 314 Cases From the Chinese Center for Disease Control and Prevention. JAMA. 2020; 323 (13): 1239–42. doi: 10.1001/jama.2020.2648
  35. Gandhi R., Lynch J., Del Rio C. Mild or Moderate Covid-19. N Engl J Med. 2020; 383 (18): 1757–66. doi: 10.1056/NEJMcp2009249
  36. Aggarwal S., Garcia-Telles N., Aggarwal G. et al. Clinical features, laboratory characteristics, and outcomes of patients hospitalized with coronavirus disease 2019 (COVID-19): Early report from the United States. Diagnosis (Berl). 2020; 7 (2): 91–6. doi: 10.1515/dx-2020-0046
  37. Ginsburg A., Klugman K. COVID-19 pneumonia and the appropriate use of antibiotics. Lancet Glob Health. 2020; 8 (12): e1453–e1454. doi: 10.1016/S2214-109X(20)30444-7
  38. Schaefer I., Padera R., Solomon I. et al. In situ detection of SARS-CoV-2 in lungs and airways of patients with COVID-19. Mod Pathol. 2020; 33 (11): 2104–14. doi: 10.1038/s41379-020-0595-z
  39. Maiese A., Frati P., Del Duca F. et al. Myocardial Pathology in COVID-19-Associated Cardiac Injury: A Systematic Review. Diagnostics (Basel). 2021; 11 (9): 1647. doi: 10.3390/diagnostics11091647
  40. Huang C., Wang Y., Li X. et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. Lancet. 2020; 395 (10223): 497–506. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30183-5
  41. Kudlay D., Kofiadi I., Khaitov M. Peculiarities of the T cell immune response in COVID-19. Vaccines. 2022; 10 (2): 242. doi: 10.3390/vaccines10020242
  42. Domingo P., Mur I., Pomar V. et al. The four horsemen of a viral Apocalypse: The pathogenesis of SARS-CoV-2 infection (COVID-19). EBioMedicine. 2020; 58: 102887. doi: 10.1016/j.ebiom.2020.102887
  43. Сироткина О.В., Ермаков А.И., Гайковая Л.Б. и др. Микрочастицы клеток крови у больных COVID-19 как маркер активации системы гемостаза. Тромбоз, гемостаз и реология. 2020; 82 (4): 35–40 [Sirotkina O.V., Ermakov A.I., Gaykovaya L.B. et al. Microparticles of blood cells in patients with COVID-19 as a marker of hemostasis activation. Tromboz, Gemostaz i Reologia. 2020; 82 (4): 35–40 doi: 10.25555/THR.2020.4.0943 (in Russ.)].
  44. Tang N., Li D., Wang X. et al. Abnormal coagulation parameters are associated with poor prognosis in patients with novel coronavirus pneumonia. J Thromb Haemost. 2020; 18 (4): 844–7. doi: 10.1111/jth.14768
  45. Fox S., Akmatbekov A., Harbert J. et al. Pulmonary and cardiac pathology in African American patients with COVID-19: an autopsy series from New Orleans. Lancet Respir Med. 2020; 8 (7): 681–6. doi: 10.1016/S2213-2600(20)30243-5
  46. Calabrese L. Cytokine storm and the prospects for immunotherapy with COVID-19. Cleve Clin J Med. 2020; 87 (7): 389–93. doi: 10.3949/ccjm.87a.ccc008
  47. Conway E., Pryzdial E. Is the COVID-19 thrombotic catastrophe complement-connected? J Thromb Haemost. 2020; 18 (11): 2812–22. doi: 10.1111/jth.15050
  48. Iba T., Levy J., Warkentin T. et al. Scientific and Standardization Committee on DIC, and the Scientific and Standardization Committee on Perioperative and Critical Care of the International Society on Thrombosis and Haemostasis. Diagnosis and management of sepsis-induced coagulopathy and disseminated intravascular coagulation. J Thromb Haemost. 2019; 17 (11): 1989–94. doi: 10.1111/jth.14578
  49. Thachil J., Tang N., Gando S. et al. ISTH interim guidance on recognition and management of coagulopathy in COVID-19. J Thromb Haemost. 2020; 18 (5): 1023–6. doi: 10.1111/jth.14810
  50. Бородулина Е.А., Широбоков Я.Е., Гладунова Е.П. и др. Диагностика и фармакотерапия вирус-ассоциированных поражений легких. Клиническая фармакология и терапия. 2020; 29 (3): 61–6 [Borodulina E.A., Shirobokov Y.E., Gladunova E.P. et al. Virus-associated lung disease. Klinicheskaya farmakologiya i terapiya. 2020; 29 (3): 61–6 (in Russ.)]. doi: 10.32756/0869-5490-2020-3-61-66

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2. Fig. 1. The intensity of the antiviral response is critical to the outcome of COVID-19: а – mild and moderate form of COVID-19; б – severe form of COVID-19

Жүктеу (71KB)
Метадеректер
3. Fig. 2. Potential mechanism of cytokine storm in COVID-19 (the binding of SARS-CoV-2 to ACE-II leads to the accumulation of AT-II, preventing the transition to angiotensin-(1-7) and, thereby, triggering signaling pathways for the activation of cytokines)

Жүктеу (208KB)
Метадеректер

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».