Иммунологические аспекты поражения коронавирусом SARS-CoV-2

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В 2020 г. весь мир столкнулся с эпидемиологической вспышкой, вызванной новым коронавирусом SARS-CoV-2. Имеющиеся к настоящему времени сведения свидетельствуют в пользу того, что вновь выделенный коронавирус SARS-CoV-2 следует отнести к «суперантигенам», основными проявлениями которых, как известно, являются подавление факторов неспецифической резистентности и угнетение механизмов врожденного иммунитета, сопряженное с формированием системной воспалительной реакции в виде «цитокинового шторма» и патологической активацией фагоцитов в легочной ткани с ее альтерацией и последующим фиброзированием. В этой связи достаточно сложным, а порой и невозможным, представляется формирование полноценного специфического иммунного ответа на воздействие подобных антигенов. Это, наряду с высокой инфекционной природой заболевания и связанной с ним смертностью, требует особого внимания к лежащему в его основе иммунопатомеханизму(-ам). Возможно, именно поэтому пока получено достаточно мало информации относительно иммуногенных свойств вновь выделенного коронавируса SARS-CoV-2, а также, что особенно важно, о структурах самого вируса, ответственных за формирование специфического иммунитета к нему. Последние будут служить основой для ведения пациентов и разработки вакцин. Тем не менее определенная точка зрения по данному вопросу уже начинает формироваться, поскольку активно разрабатываются средства выявления специфических антител, а также современные диагностические тесты на коронавирус, которые включают полимеразную цепную реакцию в реальном времени, полимеразную цепную реакцию с обратной транскрипцией в реальном времени и изотермическую амплификацию, опосредованную обратной транскрипцией. Представленный анализ позволяет расширить понимание вопроса, касающегося иммунопатогенеза COVID-19, механизмов возникновения и развития заболевания в живом организме, формирования иммунного ответа на новый коронавирус, а также определить терапевтическую тактику ведения больных с тяжелой коронавирусной инфекцией. Выяснение механизмов возникновения и развития новой коронавирусной инфекции может помочь ученым, практикующим врачам общей практики, клиницистам и врачам лабораторной медицины правильно реагировать на пандемию COVID-19.

Об авторах

Тимур Ильдарович Миннуллин

Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины МО РФ

Автор, ответственный за переписку.
Email: gniiivm_2@mil.ru

кандидат медицинских наук

Россия, Санкт-Петербург

Александр Валентинович Степанов

Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины МО РФ

Email: gniiivm_2@mil.ru

доктор медицинских наук

Россия, Санкт-Петербург

Сергей Викторович Чепур

Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины МО РФ

Email: gniiivm_2@mil.ru

доктор медицинских наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Евгений Викторович Ивченко

Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины МО РФ

Email: gniiivm_2@mil.ru

доктор медицинских наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург

Иван Владимирович Фатеев

Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины МО РФ

Email: gniiivm_2@mil.ru

доктор медицинских наук

Россия, Санкт-Петербург

Евгений Владимирович Крюков

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ

Email: evgeniy.md@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8396-1936
Scopus Author ID: 57208311867

доктор медицинских наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Василий Николаевич Цыган

Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова МО РФ

Email: vn-t@mail.ru

доктор медицинских наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Makarov V., Riabova O., Ekins S., et al. The past, present and future of RNA respirarory viruses: influenza and coronaviruses // Pathog. Dis. 2020. Vol. 78. No. 7. P. ftaa046. doi: 10.1093/femspd/ftaa046
  2. Peck K.M., Burch C.L., Heise M.T., et al. Coronavirus host range expansion and Middle East respiratory syndrome coronavirus emergence: biochemical mechanisms and evolutionary perspectives // Annu. Rev. Virol. 2015. Vol. 2. No. 1. P. 5–117. doi: 10.1146/annurev-virology-100114-055029
  3. Vijay R., Perlman S. Science Direct Middle East respiratory syndrome and severe acute respiratory syndrome // Curr. Opin. Virol. 2016. Vol. 16. P. 70–76. doi: 10.1016/j.coviro.2016.01.011
  4. Alsahafi A.J., Cheng A.C. The epidemiology of Middle East respiratory syndrome coronavirus in the Kingdom of Saudi Arabia, 2012–2015 // Int. J. Infect. Dis. 2016. Vol. 45. P. 1–4. doi: 10.1016/j.ijid.2016.02.004
  5. Drexler J.F., Corman V.M., Drosten C. Ecology evolution and classification of bat coronaviruses in the aftermath of SARS // Antiviral. Res. 2014. Vol. 101. P. 45–56. doi: 10.1016/j.antiviral.2013.10.013
  6. Milne-Price S., Miazgowicz K.L., Munster V.J. The emergence of the Middle East respiratory syndrome coronavirus // Pathog. Dis. 2014. Vol. 71. No. 2. P. 121–136. doi: 10.1111/2049-632X.12166
  7. Weber D.J., Rutala W.A., Fischer W.A., et al. Emerging infectious diseases: focus on infection control issues for novel coronaviruses (severe acute respiratory syndrome-CoV and Middle East respiratory syndrome-CoV), hemorrhagic fever viruses (Lassa and Ebola), and highly pathogenic avian influenza viruses, A(H5N1) and A(H7N9) // Am. J. Infect. Control. 2016. Vol. 44. No. 5. P. e91–e100. doi: 10.1016/j.ajic.2015.11.018
  8. Yadam S., Bihler E., Balaan M., et al. Acute respiratory distress syndrome // Crit. Care. Nurs. Q. 2016. Vol. 39. No. 2. P. 190–195. doi: 10.1001/jama.2012.5669
  9. Barh D., Andrade B.S., Tiwari S. Natural selection versus creation: a review on the origin of SARS-COV-2 // Infez. Med. 2020. Vol. 28. No. 3. P. 302–311.
  10. Gorbalenya A.E., Baker S.C., Baric R.S., et al. Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus: the species and its viruses — a statement of the Coronavirus Study Group // Nature Microbiology. 2020. Vol. 5. P. 536–544. doi: 10.1038/s41564-020-0695-z
  11. Phelan A.L., Katz R., Gostin L.O. The novel coronavirus originating in Wuhan, China: challenges for global health governance // JAMA. 2020. Vol. 323. No. 8. P. 709–710. doi: 10.1001/jama.2020.1097
  12. Крюков Е.В., Зайцев А.А., Чернов С.А., и др. Алгоритмы ведения пациентов с новой коронавирусной инфекцией СOVID-19 в стационаре. М.: ГВКГ им. Н.Н. Бурденко, 2020.
  13. Abaturov A.E., Agafonova E.A., Krivusha E.L., et al. Pathogenesis of COVID-19 // Zdorov’e Rebenka. 2020. Vol. 15. No. 2. P. 133–144. doi: 10.22141/2224-0551.15.2.2020.200598
  14. Zhou F., Yu T., Du R., et al. Clinical course and risk factors for mortality of adult inpatients with COVID19 in Wuhan, China: a retrospective cohort study // Lancet. 2020. Vol. 395. No. 10229. P. 1054–1062. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30566-3
  15. Medzhitov R., Schneider D.S., Soares M.P. Disease tolerance as a defense strategy // Science. 2012. Vol. 335. No. 6071. P. 936–941. doi: 10.1126/science.1214935
  16. Ahlawat S., Asha, Sharma K.K. Immunological co-ordination between gut and lungs in SARS-CoV-2 infection // Virus Res. 2020. Vol. 286. P. 198103. doi: 10.1016/j.virusres.2020.198103
  17. Cipriano M., Ruberti E., Giacalone A. Gastrointestinal infection could be new focus for coronavirus diagnosis // Cureus. 2020. Vol. 12. No. 3. P. e7422. doi: 10.7759/cureus.7422
  18. Garg R.K. Spectrum of neurological manifestations in Covid-19: a review // Neurol. India. 2020. Vol. 68. No. 3. P. 560–572. doi: 10.4103/0028-3886.289000
  19. Machhi J., Herskovitz J., Senan A.M., et al. The natural history, pathobiology, and clinical Manifestations of SARS-CoV-2 infections // J. Neuroimmune Pharmacol. 2020. Vol. 15. No. 3. P. 359–386. doi: 10.1007/s11481-020-09944-5
  20. Song Z., Xu Y., Bao L., et al. From SARS to MERS, thrusting coronaviruses into the spotlight // Viruses. 2019. Vol. 11. No. 1. P. 59. doi: 10.3390/v11010059
  21. Чепур С.В. Плужников Н.Н., Чубарь О.В., и др. Респираторные РНК-вирусы: как подготовиться к встрече с новыми пандемическими штаммами // Успехи современной биологии. 2020. Т. 140, № 4. С. 359–377. doi: 10.31857/S0042132420040043
  22. Gralinski L.E., Baric R.S. Molecular pathology of emerging coronavirus infections // J. Pathol. 2015. Vol. 235. No. 2. P. 185–195. doi: 10.1002/path.4454
  23. Mackay I.M., Arden K.E. MERS coronavirus: diagnostics, epidemiology and transmission // Virol. J. 2015. Vol. 12. P. 222. doi: 10.1186/s12985-015-0439-5
  24. Wan Y., Shang J., Graham R., et al. Receptor recognition by the novel coronavirus from wuhan: an analysis based on decade-long structural studies of SARS coronavirus // J. Virolology. 2020. Vol. 94. No. 7. P. e00127. doi: 10.1128/JVI.00127-20
  25. Letko M., Munster V. Functional assessment of cell entry and receptor usage for lineage B-coronaviruses, including 2019-nCoV // Nat. Microbiol. 2020. Vol. 5. No. 4. P. 562–569. doi: 10.1038/s41564-020-0688-y
  26. Li G., Fan Y., Lai Y., et al. Coronavirus infections and immune responses // J. Med. Virol. 2020. Vol. 92. No. 4. P. 424–432. doi: 10.1002/jmv.25685
  27. Wang K., Chen W., Zhou Y.-S., et al. SARS-CoV-2 invades host cells via a novel route: CD147-spike protein // bioRxiv. 2020. doi: 10.1101/2020.03.14.988345
  28. Zhou P., Yang X.-L., Wang X.-G., et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin // Nature. 2020. Vol. 579. No. 7798. P. 270–273. doi: 10.1038/s41586-020-2012-7
  29. Смирнов В.С., Зарубаев В.В., Петленко С.В. Биология возбудителей и контроль гриппа и ОРВИ. СПб.: Гиппократ, 2020.
  30. Berger J.R. COVID-19 and the nervous system // J. Neurovirol. 2020. Vol. 26. No. 2. P. 143–148. doi: 10.1007/s13365-020-00840-5
  31. Shi C.S., Qi H.Y., Boularan C., et al. SARS-coronavirus open reading frame-9b suppresses innate immunity by targeting mitochondria and the MAVS/TRAF3/TRAF6 signalosome // J. Immunol. 2014. Vol. 193. No. 6. P. 3080–3089. doi: 10.4049/jimmunol.1303196
  32. Плужников Н.Н., Гайдар Б.В., Чепур С.В., и др. Редокс-регуляция: фундаментальные и прикладные проблемы // Актуальные и прикладные проблемы и перспективы развития военной медицины: научн. тр. НИИЦ (МБЗ) ГНИИИ ВМ МО РФ. СПб., 2003. Т. 4. С. 139–173.
  33. Martín-Vicente M., Medrano L.M., Resino S., et al. TRIM25 in the regulation of the antiviral innate immunity Front // Immunol. 2017. Vol. 8. P. 1187. doi: 10.3389/fimmu.2017.01187
  34. Channappanavar R., Perlman S. Pathogenic human coronavirus infections: causes and con-sequences of cytokine storm and immunopathology // Semin. Immunopathol. 2017. Vol. 39. P. 529–539. doi: 10.1007/s00281-017-0629-x
  35. Chien J.-Y., Hsueh P.-R. Temporal changes in cytokine/chemokine profiles and pulmonary involvement in severe acute respiratory syndrome // Respirology. 2006. Vol. 11. No. 6. P. 715–722. doi: 10.1111/j.1440-1843.2006.00942.x
  36. Cong Y., Hart B.J., Zhou H., et al. MERS-CoV pathogenesis and antiviral efficacy of licensed drugs in human monocyte-derived antigen-presenting cells // PLoS One. 2018. Vol. 13. No. 3. P. e0194868. doi: 10.1371/journal.pone.0194868
  37. Gralinski L.E., Bankhead III A., Jeng S., et al. Mechanisms of severe acute respiratory syndrome coronavirus-induced acute lung injury // mBio. 2013. Vol. 4. No. 4. P. e00271-13. doi: 10.1128/mBio.00271-13
  38. Kim E.S., Choe P.G., Park W.B., et al. Clinical progression and cytokine profiles of middle east respiratory syndrome coronavirus infection // J. Korean Med. Sci. 2016. Vol. 31. No. 11. P. 1717–1725. doi: 10.3346/jkms.2016.31.11.1717
  39. Chan R.W.Y., Chan M.C.V., Agnohothram S., et al. Tropism of and innate immune responses to the novel human betacoronavirus lineage C virus in human ex vivo respiratory organ cultures // J. Virol. 2013. Vol. 87. No. 12. P. 6604–6614. doi: 10.1128/JVI.00009-13
  40. Channappanavar R., Fehr A.R. Dysregulated type I interferon and inflammatory monocyte-macrophage responses cause lethal pneumonia in SARS-CoV-infected mice // Cell. Host. & Microbe. 2016. Vol. 19. No. 2. P. 181–193. doi: 10.1016/j.chom.2016.01.007
  41. Зайцев А.А., Голухова Е.З., Мамалыга М.Л., и др. Эффективность пульс-терапии метилпреднизолоном у пациентов с СOVID-19 // Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2020. Т. 22, № 2. С. 88–91. doi: 10.36488/cmac.2020.2.88-91
  42. Nieto-Torres J.L., Verdiá-Báguena C., Jimenez-Guardeño J.M., et al. Severe acute respiratory syndrome coronavirus e protein transports calcium ions and activates the NLRP3 inflammasome // Virology. 2015. Vol. 485. P. 330–339. doi: 10.1016/j.virol.2015.08.010
  43. Zhao C., Zhao W. NLRP3 Inflammasome — a key player in antiviral responses // Front. Immunol. 2020. Vol. 11. P. 211. doi: 10.3389/fimmu.2020.00211
  44. Сепсис: пожар и бунт на тонущем в шторм корабле. Ч. 1. Триггеры воспаления. Рецепция триггеров воспаления и сингальная трансдукция / под ред. Н.Н. Плужникова, С.В. Чепура, О.Г. Хурцилавы. СПб.: Изд-во СЗГМУ им. И.И. Мечникова, 2018.
  45. Li S., Yuan L., Dai G., et al. Regulation of the ER stress response by the ion channel activity of the infectious bronchitis coronavirus envelope protein modulates virion release, apoptosis, viral fitness, and pathogenesis // Front. Microbiol. 2020. Vol. 10. P. 3022. doi: 10.3389/fmicb.2019.03022
  46. Broz P., Dixit V.M. Inflammasomes: mechanism of assembly, regulation and signal-ling // Nat. Rev. Immunol. 2016. Vol. 16. P. 407–420. doi: 10.1038/nri.2016.58
  47. Rathinam V.A.K., Chan F.K.-M. Inflammasome, inflammation and tissue homeostasis // Trends. Mol. Med. 2018. Vol. 24. No. 3. P. 304–318. doi: 10.1016/j.molmed.2018.01.004
  48. Wang Y., Shi P., Chen Q., et al. Mitochondrial ROS promote macrophage pyroptosis by inducing GSDMD oxidation // J. Mol. Cell Biol. 2019. Vol. 11. No. 12. P. 1069–1082. doi: 10.1093/jmcb/mjz020
  49. Loutfy M.R., Blatt L.M., Siminovitch K.A., et al. Interferon alfacon-1 plus corticosteroids in severe acute respiratory syndrome: a preliminary study // JAMA. 2003. Vol. 290. No. 24. P. 3222–3228. doi: 10.1001/jama.290.24.3222
  50. Rialdi A., Campisi L., Zhao N., et al. Topoisomerase 1 inhibition suppresses inflammatory genes and protects from death by inflammation // Science. 2016. Vol. 352. No. 6289. P. aad7993. doi: 10.1126/science.aad7993
  51. Wang R., Xiao H., Guo R., et al. The role of C5a in acute lung injury induced by highly pathogenic viral infections // Emerg. Microbes Infect. 2015. Vol. 4. No. 5. P. e28. doi: 10.1038/emi.2015.28
  52. Bao L., Deng W., Gao H. Reinfection could not occur in SARS-CoV-2 infected rhesus macaques // Nat. Med. 2020. Vol. 26. P. 1033–1036. doi: 10.1038/s41591-020-0913-5
  53. Guo X., Guo Z., Duan C., et al. Long-Term persistence of IgG antibodies in SARS-CoV // Infected Healthcare Workers. 2020. doi: 10.1101/2020.02.12.20021386
  54. Wu L.-P., Wang N.-C., Chang Y.-H., et al. Duration of antibody responses after severe acute respiratory syndrome // Emerg. Infect Dis. 2007. Vol. 13. No. 10. P. 1562–1564. doi: 10.3201/eid1310.070576
  55. Gao H.-X., Li Y.-N., Xu Z.-G., et al. Detection of serum immunoglobulin M and immunoglobulin G antibodies in 2019 novel coronavirus infected cases from different stages // Chinese Med. J. 2020. Vol. 133. No. 12. P. 1479–1480. doi: 10.1097/CM9.0000000000000820
  56. Gao Y., Yuan Y., Li T.T., et al. Evaluation the auxiliary diagnosis value of antibodies assays for detection of novel coronavirus (SARS-CoV-2) causing an outbreak of pneumonia (COVID-19) // J Med Virol. 2020. Vol. 92. No. 10/ P. 1975–1979. doi: 10.1002/jmv.25919
  57. Haveri A., Smura T., Kuivanen S., et al. Serological and molecular findings during SARS-CoV-2 infection: the first case study in Finland, January to February 2020 // EuroSurveill. 2020. Vol. 25. No. 11. P. 2000266. doi: 10.2807/1560-7917.ES.2020.25.11.2000266
  58. Jiang H.-W., Li Y., Zhang H., et al. SARS-CoV-2 proteome microarray for global profiling of COVID-19 specific IgG and IgM responses // Nat. Commun. 2020. Vol. 11. P. 3581. doi: 10.1038/s41467-020-17488-8
  59. Liu R., Liu X., Han H., et al. The comparative superiority of IgM-IgG antibody test to real-time reverse transcriptase PCR detection for SARS-CoV-2 infection diagnosis // Front. Microbiol. 2020. Vol. 10. P. 3022. doi: 10.3389/fmicb.2019.03022
  60. Pan Y., Li X., Yang G., et al. Serological immunochromatographic approach in diagnosis with SARS-CoV-2 infected COVID-19 patients // J. Infect. 2020. Vol. 81. No. 1. P. e28-e32. doi: 10.1016/j.jinf.2020.03.051
  61. To K.K., Tsang O.T., Leung W.S., et al. Temporal profiles of viral load in posterior oropharyngeal saliva samples and serum antibody responses during infection by SARS-CoV-2: an observational cohort study // The Lancet. Infectious Diseases. 2020. Vol. 20. No. 5. P. 565–574. doi: 10.1016/S1473-3099(20)30196-1
  62. Xiao D.A.T., Gao D.C., Zhang D.S. Profile of specific antibodies to SARS-CoV-2: The first report // J. Infect. 2020. Vol. 81. No. 1. P. 147–178. doi: 10.1016/j.jinf.2020.03.012
  63. Amanat F., Stadbauer D., Strohmeier S., et al. A serological assay to detect SARS-CoV-2 seroconversion in humans // Nature Medicine. 2020. Vol. 26. P. 1033–1036. doi: 10.1101/2020.03.17.20037713
  64. Rodríguez Y., Novelli L., Rojas M., et al. Autoinflammatory and autoimmune conditions at the crossroad of COVID-19 // J. Autoimmun. 2020. Vol. 114. P. 102506. doi: 10.1016/j.jaut.2020.102506

© Миннуллин Т.И., Степанов А.В., Чепур С.В., Ивченко Е.В., Фатеев И.В., Крюков Е.В., Цыган В.Н., 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах