Ключові ланки патогенезу легеневої недостатності при COVID-19 та шляхи фармакокорекції

  • Отримано 17.02.2022

  • Доопрацьовано 25.04.2022

  • Прийнято 31.05.2022



  • 1 174 Перегляди

  • Взято з Том 4, № 2, 2022

  • Сторінки 62-74

Резюме. Виникнення та поширення нового коронавірусного захворювання COVID-19 стало всеохоплюючою кризою, що кинула виклик медицині й соціуму в усьому світі. Тяжкий перебіг COVID-19 являє собою клінічну картину вірусної пневмонії з вираженим респіраторним синдромом, що в подальшому може призводити до розвитку гострого респіраторного дистрес-синдрому (ГРДС) та летальних наслідків. Правильне розуміння ключових патофізіологічних детермінант ускладнень з боку дихальної системи та гіпоксемії сприятиме проведенню максимально раціональної фармакотерапії даного критичного стану. Мета дослідження – проаналізувати та систематизувати дані щодо патогенезу ГРДС при коронавірусній хворобі та його фармакокорекції. Розуміння ланок патогенезу дасть змогу не лише виявити певні аспекти лікування COVID-19, а й попередити розвиток ускладнень у хворих. Матеріали і методи. Опрацьовано матеріали з інформаційних Internet-ресурсів, публікації закордонних та українських фахових видань, медичної бази даних Medscape/PubMed за останні роки. Результати. Проведено аналіз ключових ланок патогенезу ГРДС при COVID-19, роль цитокінового шторму в прогресуванні захворювання та розвитку артеріальної гіпоксемії і дихальної недостатності. Проведено огляд розвитку й «еволюцію» підходів до лікування захворювання, починаючи від спроб застосування похідних хлорохіну на початкових етапах до лікування етіотропними противірусними лікарськими засобами (типу «Ремдесивір», комбінації «Лопінавір»/«Ритонавір» та «Паксловід»), біосимілярів – моноклональних антитіл та їх комбінацій, проведення профілактики та лікування тромбоутворення та мікротромбозів, які можуть розвиватися внаслідок ендотеліальної дисфункції у таких пацієнтів, особливо при наявності коморбідної патології (до прикладу, гіпертонічна хвороба, цукровий діабет, ожиріння). Узагальнено останні рекомендації та американські та європейські протоколи лікування коронавірусної хвороби. Висновки. Проведений огляд найбільш популярних та доступних засобів фармакотерапії COVID-19 вказує на необхідність та раціональність у пошуку нових більш ефективних та менш токсичних засобів для боротьби з інфекцією та її ускладненнями

COVID-19, патогенез, цитокіни, фармакокорекція, противірусні лікарські засоби

https://doi.org/10.11603/bmbr.2706-6290.2022.2.13082

[1] Wu  Z.  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 / Z. Wu, J. M. McGoogan // JAMA. – 2020. – Vol. 323, No. 13. – P. 1239–1242. 

[2] Pneumonitis in patients treated with anti-programmed death-1/programmed  death  ligand  1  therapy  /  J.  Naidoo, X. Wang, K. M. Woo [et al.] // Journal of Clinical Oncology. – 2017. – Vol. 35, No. 7. – P. 709.

[3] Chest  CT  findings  in  coronavirus  disease-19 (COVID-19): relationship  to  duration  of  infection  / A. Bernheim, X. Mei, M. Huang [et al.] // Radiology. – 2020. – No. 1. – P. 200463. 

[4] COVID-19 does not lead to a “typical” acute respiratory distress syndrome / L. Gattinoni, S. Coppola, M. Cressoni [et al.] // American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. – 2020. – Vol. 201 – P. 1299–1300.

[5] Sinha  P.  Phenotypes  in  acute  respiratory  distress syndrome: moving towards precision medicine / P. Sinha, C.S.  Calfee  //  Curr.  Opin.  Crit.  Care.  –  2019.  Vol.  25, No. 1. – P. 12–20. 

[6] COVID-19 pneumonia: different respiratory treatments for  different  phenotypes?  /  L.  Gattinoni,  D.  Chiumello, P.  Caironi  [et  al.]  //  Intensive  Care  Medicine.  –  2020.  – Vol. 46, No. 6. – P. 1099–1102.

[7] A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019 / N. Zhu, D. Zhang, W. Wang [et al.] // New England Journal of Mediocine. – 2020. –Vol. 382, No. 8. – P. 727–733.

[8] Lung inhomogeneity in patients with acute respiratory distress syndrome / M. Cressoni, P. Cadringher, C. Chiurazzi [et al.] // American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine. – 2014. – Vol. 189, No. 2. – P. 149–158.

[9] Respiratory   drive   in   critically   ill   patients. Pathophysiology  and  clinical  implications  /  K.  Vaporidi, E.  Akoumianaki,  I.  Telias  [et  al.]  //  American  Journal  of Respiratory and Critical Care Medicine. – 2020. – Vol. 201, No. 1. – P. 20–32.

[10] Silent hypoxia: a harbinger of clinical deterioration in patients with COVID-19 / R. G. Wilkerson, J. D. Adler, N. G. Shah [et al.] // Am. J. Emerg. Med. – 2020. – Vol. 38, No. 10. – P. 2243–e5.

[11] The  pathophysiology  of  ‘happy’  hypoxemia  in COVID-19 / S. Dhont, E. Derom, E. Van Braeckel [et al.] // Respir. Res. – 2020. – Vol. 21, No. 1. – P. 1–9.

[12] González-Duarte A. Is "happy hypoxia"' in COVID-19 a  disorder  of  autonomic  interoception?  A  hypothesis  / A. González-Duarte, L. Norcliffe-Kaufmann // Clin. Auton. Res. – 2020. – Vol. 30, No. 4. – P. 331–333.

[13] Ендотеліальна дисфункція при COVID-19 : огляд літератури / А. І. Пак, О. О. Шевчук, С. М. Палій [та ін.] // Український медичний часопис. – 2021. – Т. 3, No 143. – P. 1–7.

[14] D'Alonzo  G.  E.  Respiratory  failure,  mechanisms of  abnormal  gas  exchange,  and  oxygen  delivery  / G.  E.  D'Alonzo,  D.  R.  Dantzker  //  Med.  Clin.  North Am. –1983. – Vol. 67, No. 3. – P. 557–571.

[15] Intubation  and  ventilation  amid  the  COVID-19 Outbreak: Wuhan's experience / L. Meng, H. Qiu, L. Wan [et  al.]  //  Anesthesiology.  –  2020.  –  Vol.  132,  No.  6.  – P. 1317–1332.

[16] Tobin  M.  J.  Respiratory  drive  measurements  do not  signify  conjectural  patient  self-inflicted  lung  injury  / M. J. Tobin, A. Jubran, F. Laghi // Am. J. Respir. Crit. Care Med. – 2021. – Vol. 203, No. 1. – P. 142–143. 

[17] Ventilation  with  lower  tidal  volumes  as  compared with  traditional  tidal  volumes  for  acute  lung  injury  and the  acute  respiratory  distress  syndrome  /  R.  G.  Brower, M. A. Matthay, A. Morris [et al.] // N. Engl. J. Med. – 2000. – Vol. 342, No. 18. – P. 1301–1308.

[18] Twenty years of vasoplegic syndrome treatment in heart surgery. Methylene blue revised / P. R. Evora, L. Alves Junior, C. A. Ferreira [et al.] // Rev. Bras. Cir. Cardiovasc. – 2015. – Vol. 30, No. 1. – P. 84–92.

[19] Pulmonary vascular endothelialitis, thrombosis, and angiogenesis in Covid-19 / M. Ackermann, S. E. Verleden, M. Kuehnel [et al.] // N. Engl. J. Med. – 2020. – Vol. 383, No. 2. – P. 120–128.

[20] A Retrospective study from 2 centers in China on the  effects  of continued  use  of  angiotensin-converting enzyme  inhibitors  and  angiotensin  II  receptor  blockers in  patients  with hypertension  and  COVID-19  /  Z.  Wang, D. Zhang, S. Wang [et al.] // Med. Sci. Monit. – 2020. – N. 26. – P. e926651.

[21] Association  of  renin-angiotensin  system  inhibitors with severity or risk of death in patients with hypertension hospitalized  for  Coronavirus  Disease  2019  (COVID-19) Infection in Wuhan, China / J. Li, X. Wang, J. Chen [et al.] // JAMA Cardiol. – 2020. – Vol. 5, No. 7. – P. 825–830. 

[22] Acute  thrombotic  vascular  events  complicating influenza-associated pneumonia / T. Ishiguro, K. Matsuo, S. Fujii [et al.] // Respir. Med. Case Rep. – 2019. – Vol. 14, No. 28. – P. 100884.

[23] ISTH  interim  guidance  on  recognition  and management  of  coagulopathy  in  COVID-19  /  J.  Thachil, N. Tang, S. Gando [et al.] // J. Thromb. Haemost. – 2020. – Vol. 18, No. 5. – P. 1023–1026.

[24] Lippi G. Thrombocytopenia is associated with severe coronavirus disease 2019 (COVID-19) infections: A meta-analysis / G. Lippi, M. Plebani, B. M. Henry // Clin. Chim. Acta. – 2020. – N. 506. – P. 145–148.

[25] Prominent changes in blood coagulation of patients with  SARS-CoV-2  infection  /  H.  Han,  L. Yang,  R.  Liu  [et al.] // Clin. Chem. Lab. Med. – 2020. – Vol. 58, No. 7. – P. 1116–1120.

[26] Sinha P. Is a “cytokine storm” relevant to COVID-19? / P.  Sinha,  M.A.  Matthay,  C.S.  Calfee  //  JAMA  Internal Medicine. – 2020. – Vol. 180, No. 9. – P. 1152–1154.

[27] COVID-19: consider cytokine storm syndromes and immunosuppression / P. Mehta, D. F. McAuley, M. Brown [et  al.]  //  The  Lancet.  –  2020.  –  Vol.  395,  No.  10229.  – P. 1033–1034.

[28] Relationships among lymphocyte subsets, cytokines, and  the pulmonary  inflammation  index  in  coronavirus (COVID-19) infected patients / S. Wan, Q. Yi, S. Fan [et al.] // Br. J. Haematol. – 2020. – Vol. 189, No. 3. – P. 428–437.

[29] Suppressed  T  cell-mediated  immunity  in  patients with  COVID-19:  A  clinical  retrospective  study  in  Wuhan, China / B. Xu, C.Y. Fan, A.L. Wang [et al.] // J. Infect. – 2020. – Vol. 81, No. 1. – P. e51–e60.

[30] The  dynamic  changes  in  cytokine  responses  in COVID-19: a snapshot of the current state of knowledge / M. Buszko, J. H. Park, D. Verthelyi [et al.] // Nat. Immunol. – 2020. – N. 21. – P. 1146–1451. 

[31] Cytokine levels in critically ill patients with COVID-19 and other conditions / M. Kox, N. J. Waalders, E. J. Kooistra [et al.] // JAMA. – 2020. – Vol. 324, N. 15. – P. 1565–1567.

[32] Mangalmurti  N.  Cytokine  storms:  understanding COVID-19 / N. Mangalmurti, C. A. Hunter. Immunity. – 2020. – Vol. 53, No. 1. – P. 19–25.

[33] Respiratory  muscle  performance  screening  for infectious  disease  management  following  COVID-19: a  highly  pressurized  situation  /  R.  Severin,  R.  Arena, C. J. Lavie [et al.] // Am. J. Med. – 2020. – Vol. 133, No. 9. – P.1025–1032. 

[34] Against COVID-19 Post-Acute Care Study Group. Persistent  symptoms  in  patients  after  acute  COVID-19  / A. Сarfì, R. Bernabei, F. Landi [et al.] // JAMA. – 2020. – Vol. 324, No. 6. – P. 603–605. 

[35] Antiviral  drug  discovery:  preparing  for  the  next pandemic / C.S. Adamson, K. Chibale, R. J. M. Goss [et al.] // Chem. Soc. Rev. – 2021. – Vol. 50, No. 6. – P. 3647–3655.

[36] Effect of the early use of antivirals on the COVID-19 pandemic. A  computational  network  modeling  approach  / J. M. Benlloch, J. C. Cortés, D. Martínez-Rodríguez [et al.] // Chaos Solitons Fractals. – 2020. – No. 140. – P. 110168. 

[37] Antivirals  for  COVID-19:  A  critical  review  / A.  Frediansyah,  R.  Tiwari,  K.  Sharun  [et  al.]  //  Clin. Epidemiol. Glob. Health. – 2021. – No. 9. – P. 90–98.

[38] Remdesivir:  a  review  of  its  discovery  and development  leading  to  emergency  use  authorization for  treatment  of  COVID-19  /  R.T.  Eastman,  J.  S.  Roth, K. R. Brimacombe [et al.] // ACS Cent. Sci. – 2020. – Vol. 6, No. 5. – P. 672–683.

[39] A systematic review of lopinavir therapy for SARS coronavirus  and  MERS  coronavirus-A  possible  reference for  coronavirus  disease-19  treatment  option  /  T.  T.  Yao, J.  D.  Qian,  W. Y.  Zhu  [et  al.]  //  J.  Med.  Virol.  –  2020.  – Vol. 92, No. 6. – P. 556–563.

[40] Discovery,  development,  and  patent  trends  on Molnupiravir: a prospective oral treatment for COVID-19 / M.  Imran,  M.  Kumar  Arora,  S.  M.  B.  Asdaq  [et  al.]  // Molecules. – 2021. – Vol. 26, No. 19. – P. 5795. 

[41] Human  safety,  tolerability,  and  pharmacokinetics of  Molnupiravir,  a  novel  broad-spectrum  oral antiviral agent  with  activity  against  SARS-CoV-2  /  W.  P.  Painter, W.  Holman,  J.  A.  Bush  [et  al.]  //  Antimicrob.  Agents Chemother. – 2021. – Vol. 65, No. 5. – P. e02428–20. 

[42] Chloroquine  and  hydroxychloroquine  as  available weapons  to  fight  COVID-19  /  P.  Colson,  J.  M.  Rolain, J. C. Lagier [et al.] // Int. J. Antimicrob. Agents. – 2020. – Vol. 55, No. 4. – P.105932.

[43] Choudhary R. Potential use of hydroxychloroquine, ivermectin  and  azithromycin  drugs  in  fighting  COVID-19: trends, scope and relevance / R. Choudhary, A. K. Sharma //New Microbes New Infect. – 2020. – N. 35. – P. 100684.

[44] Colson P. Chloroquine for the 2019 novel coronavirus SARS-CoV-2 / P. Colson, J. M. Rolain, D. Raoult // Int. J. Antimicrob. Agents. – 2020. – Vol. 55, No. 3. – P. 105923. 

[45] Jawhara  S.  Could  intravenous  immunoglobulin collected  from  recovered  coronavirus  patients  protect against COVID-19 and strengthen the immune system of new patients? / S. Jawhara // Int. J. Mol. Sci. – 2020. – Vol. 21, No. 7. – P. 2272.

[46] Intravenous  immunoglobulin   immunotherapy for  coronavirus  disease-19  (COVID-19)  /  C.  Galeotti, S. V. Kaveri / Bayry Clin. Transl. Immunology. – 2020. – Vol. 9, No. 10. – P. e1198.

[47] IFN-I  response  timing  relative  to  virus  replication determines  MERS  coronavirus  infection  outcomes  / R. Channappanavar, A. R. Fehr, J. Zheng [et al.] // J. Clin. Invest. – 2019. – Vol. 129, No. 9. – P. 3625–3639.

[48]Interferon-beta and interferon-gamma synergistically inhibit the replication of severe acute respiratory syndrome-associated  coronavirus  (SARS-CoV)  /  B.  Jr.  Sainz, E.  C.  Mossel,  C.  J.  Peters  [et  al.]  //  Virology.  –  2004.  – Vol. 329, No. 1. – P. 11–17. 

[49] Clinical efficacy of anakinra to mitigate CAR T-cell therapy-associated  toxicity  in  large  B-cell  lymphoma  / P. Strati, S. Ahmed, P. Kebriaei [et al.] // Blood Adv. – 2020. – Vol. 4, No. 13. – P. 3123–3127. 

[50] Use of Anakinra to Prevent Mechanical Ventilation in  Severe  COVID-19: A  Case  Series  /  I.  Navarro-Millán, S. E. Sattui, A. Lakhanpal [et al.] // Arthritis Rheumatol. – 2020. – Vol. 72, No. 12. – P. 1990–1997.

[51] Can  we  use  interleukin-6  (IL-6)  blockade  for coronavirus  disease  2019  (COVID-19)-induced  cytokine release syndrome (CRS)? / B. Liu, M. Li, Z. Zhou [et al.] // J. Autoimmun. – 2020. – No. 111. – P. 102452.

[52] The  association  of  interleukin-6  value,  interleukin inhibitors, and outcomes of patients with COVID-19 in New York City / T. Maeda, R. Obata, D. Rizk [et al.] // J. Med. Virol. – 2021. – Vol. 93, No. 1. – P. 463–471. 

[53] IL-6  serum  levels  predict  severity  and  response to  tocilizumab  in  COVID-19:  An  observational  study  / J.  M.  Galván-Román,  S.  C. Rodríguez-García,  E.  Roy-Vallejo [et al.] //J. Allergy Clin. Immunol. – 2021. – Vol. 147, No. 1. – P. 72–80. 

[54] Antibiotic use in patients with COVID-19: a 'snapshot' Infectious  Diseases  International  Research  Initiative  (ID-IRI) survey / B. Beović, M. Doušak, J. Ferreira-Coimbra [et al.] // J. Antimicrob. Chemother. – 2020. – Vol. 75, No. 11. – P. 3386–3390.

[55] Antibiotics in treatment of COVID-19 complications: a review of frequency, indications, and efficacy / M. Chedid, R. Waked, E. Haddad [et al.] // J. Infect. Public Health. – 2021. – No. 5. – P. 570–576.

[56] The  FDA-approved  drug  ivermectin  inhibits  the replication of SARS-CoV-2 in vitro / L. Caly, J. D. Druce, M. G. Catton [et al.] // Antiviral Res. – 2020. – No. 178. – P. 104787.  

[57] Corticosteroid  therapy  for  coronavirus  disease 2019-related acute respiratory distress syndrome: a cohort study with propensity score analysis / C. Wu, D. Hou, C. Du [et al.] // Crit. Care. – 2020. – Vol. 24, No. 1. – P. 643. 

[58] Mortality in COVID-19 patients with acute respiratory distress  syndrome  and corticosteroids  use:  a  systematic review  and  meta-analysis  /  S.  S.  Hasan,  T.  Capstick, R. Ahmed  [et  al.]  //  Expert Rev.  Respir.  Med.  –  2020.  – No. 11. – P. 1149–1163. 

[59] Efficacy and safety of corticosteroids in COVID-19 based  on evidence  for  COVID-19,  other  coronavirus infections,  influenza,  community-acquired  pneumonia and  acute respiratory  distress  syndrome:  a  systematic review and meta-analysis / Z. Ye, Y. Wang, L. E. Colunga-Lozano  [et  al.] //  CMAJ.  –  2020.  –  Vol.  192,  No.  27.  – P. 756–767. 

[60] High  risk  of  thrombosis  in  patients  with  severe SARS-CoV-2  infection:  a  multicenter  prospective  cohort study / J .Helms, C. Tacquard, F. Severac [et al.] // Intensive Care Med. – 2020. – No. 6. – P. 1089–1098.

[61] Heparin: An essential drug for modern medicine / C. Hao, H. Xu, L. Yu [et al.] // Prog. Mol. Biol. Transl. Sci. – 2019. – Vol. 163. – P. 1–19. 

[62] Anticoagulant treatment is associated with decreased mortality in severe coronavirus disease 2019 patients with coagulopathy / N. Tang, H. Bai, X. Chen [et al.] // J. Thromb. Haemost. – 2020. – No. 5. – P. 1094–1099.

[63] Effects  of  nebulized  antithrombin  and  heparin  on inflammatory and coagulation alterations in an acute lung injury model in rats / M. Camprubí-Rimblas, N. Tantinyà, R. Guillamat-Prats [et al.] // J. Thromb. Haemost. – 2020. – No. 3. – P. 571–583. 

[64] Effective treatment of severe COVID-19 patients with tocilizumab / X. Xu, M. Han, T. Li [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 2020. – Vol. 117, No. 20. – P. 10970–10975. 

[65] Tocilizumab treatment for cytokine release syndrome in  hospitalized  patients  with  coronavirus  disease  2019: survival  and  clinical  outcomes  /  C.C.  Price,  F.L.  Altice, Y. Shyr [et al.] // Chest. – 2020. – Vol. 158, No. 4. – P. 1397–1408. 

[66] N-acetylcysteine-loaded   PLGA   nanoparticles outperform  conventional  N-acetylcysteine  in  acute  lung injuries  in  vivo  /  A.  A.  Karimi  Zarchi,  M.  A.  Faramarzi, K.  Gilani  [et  al.]  //  International  Journal  of  Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials. – 2017. – Vol. 66, No. 9. – P. 443–454.

[67] Case  report:  use  of  hydroxychloroquine  and N-acetylcysteine  for  treatment  of  a  COVID-19 positive patient / C. Puyo, D. Kreig, V. Saddi [et al.] // F1000Research. – 2020. – No. 9. – P. 491.

[68] Reactive oxygen species as an initiator of toxic innate immune responses in retort to SARS-CoV-2 in an ageing population, consider N-acetylcysteine as early therapeutic intervention / A. Nasi, S. McArdle, G. Gaudernack [et al.] // Toxicol. Rep. – 2020. – No. 7. – P. 768–771.

[69] Aerosol  and  surface  stability  of  SARS-CoV-2 as  compared  with  SARS-CoV-1.  N.  van  Doremalen, T.  Bushmaker,  D.  H.  Morris  [et  al.]  //  J.  Med.  –  2020.  – Vol. 382, No. 16. – P. 1564–1567.

[70] A new coronavirus associated with human respiratory disease in China / F. Wu, S. Zhao, B. Yu [et al.] // Nature. – 2020. – No. 579. – P. 265–269.

[71] Ari A. Practical strategies for a safe and effective delivery  of  aerosolized  medications  to  patients  with COVID-19  /  A.  Ari  //  Respir.  Med.  –  2020.  –  No.  6.  – P. 167:105987. 

[72] Famotidine use and quantitative symptom tracking for COVID-19 in non-hospitalised patients: a case series / T. Janowitz, E. Gablenz, D. Pattinson [et al.] // Gut. – 2020. – Vol. 69, No. 9. – P. 1592–1597.

[73] The  in-vitro  effect  of  famotidine  on  Sars-CoV-2 proteases  and  virus  replication  /  M.  Loffredo,  H.  Lucero, D.Y. Chen [et al.] // Sci. Rep. – 2021. – Vol. 11(1), N. 8. – P. 5433. 

[74] Proton pump inhibitors: review of emerging concerns / A. K. Nehra, J. A. Alexander, C. G. Loftus [et al.] // Mayo Clin. Proc. – 2018. – Vol. 93, No. 2. – P. 240–246.

[75] Paradoxical  relationship  between  proton  pump inhibitors  and  COVID-19: A  systematic  review  and  meta-analysis / M. Zippi, S. Fiorino, R. Budriesi [et al.] // World Journal  of  Clinical  Cases.  –  2021.  – Vol.  9,  No.  12.  – P. 2763.