Ενδιαφέρον ερευνητικό άρθρο: Διαταραχή της ομοιόστασης του ενδοθηλίου και ο ρόλος των μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων στο σύνδρομο οξείας αναπνευστικής δυσχέρειας από λοίμωξη COVID-19

Dr Dimitrios Kouroupis 

Cellular Biologist, PhD in Regenerative Medicine, 

Department of Orthopaedics, Division of Sports Medicine, Diabetes Research Institute, 

Cell Transplant Center, University of Miami, Miller School of Medicine, Miami, USA

ΠΡΟΣΚΕΚΛΗΜΕΝΟΣ ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ  

ΟΞΕΙΑ ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΗ ΒΛΑΒΗ/ΣΥΝΔΡΟΜΟ ΟΞΕΙΑΣ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗΣ ΔΥΣΧΕΡΕΙΑΣ

Η οξεία πνευμονική βλάβη (Acute Lung Injury, ALI) είναι μια φλεγμονώδης πνευμονική νόσος που χαρακτηρίζεται από σημαντική αύξηση της αγγειακής διαπερατότητας και μπορεί να οδηγήσει σε σύνδρομο οξείας αναπνευστικής δυσχέρειας (Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS) που είναι ένα σύνδρομο οξείας αναπνευστικής ανεπάρκειας που προκαλείται από μη καρδιογενές πνευμονικό οίδημα. Δεν υπάρχει τεκμηριωμένη ειδική θεραπεία για το ARDS και έχουν χρησιμοποιηθεί παραδοσιακά μόνο υποστηρικτικές προσεγγίσεις, συμπεριλαμβανομένου του μηχανικού προστατευτικού αερισμού του πνεύμονα και της συντηρητικής διαχείρισης υγρών.

Όταν οι πνεύμονες υφίστανται βλάβη από λοίμωξη, τραύμα ή φλεγμονή, ενεργοποιούνται φλεγμονώδεις οδοί που συνήθως οδηγούν στην ‘επούλωση’ της βλάβης, ωστόσο, σε κάποιες περιπτώσεις, επισυμβαίνει έντονη φλεγμονή που χαρακτηρίζεται από κυψελιδική βλάβη (αυξημένη διαπερατότητα ενδοθηλιακού και επιθηλιακού φραγμού) και οδηγεί σε κυψελιδικό οίδημα. Στις περιπτώσεις αυτές, έχει παρατηρηθεί αποσταθεροποίηση των διακυτταρικών συνδέσεων, που συνήθως γίνεται μέσω της καντερίνης του αγγειακού ενδοθηλίου (VE-Cadherin) και της επιθηλιακής καντερίνης (E-Cadherin). Η σημασία της σταθερής σύνδεσης VE-Cadherin στη διατήρηση της ακεραιότητας του ενδοθηλίου έχει ήδη καταδειχθεί σε πειραματικά μοντέλα πνευμονικής σήψης μέσω ενδοτοξινών.

Στην πνευμονική βλάβη, ουδετερόφιλα συσσωρεύονται στην πνευμονική μικροκυκλοφορία και, μετά την αποκοκκίωση, απελευθερώνουν τοπικά διάφορους φλεγμονώδεις μεσολαβητές όπως προ-φλεγμονώδεις κυτοκίνες, προπηκτικά μόρια, ελεύθερες ρίζες οξυγόνου και πρωτεάσες, που έχουν ως αποτέλεσμα αυξημένη διαπερατότητα του αγγειακού ενδοθηλίου.

Παράλληλα, τα αιμοπετάλια αλληλεπιδρούν με ουδετερόφιλα και μονοκύτταρα με αποτέλεσμα επίσης να εκκρίνονται προφλεγμονώδεις κυτοκίνες, όπως αγγειακός ενδοθηλιακός αυξητικός παράγοντας (Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF) και παράγοντας νέκρωσης όγκου -α (Tumour Necrosis Factor, TNFa), που οδηγούν σε περαιτέρω διαταραχή της ακεραιότητας του ενδοθηλίου.

Μέσα στις κυψελίδες τώρα, τα κυψελιδικά μακροφάγα εκκρίνουν διάφορες κυτοκίνες συμπεριλαμβανομένων των ιντερλευκίνη-1 (IL-1), ιντερλευκίνη-6 (IL-6), ιντερλευκίνη-8 (IL-8), ιντερλευκίνη-10 (IL-10), TNF-α, που διεγείρουν τη χημειοταξία / ενεργοποίηση ουδετεροφίλων και αυξάνουν την παραγωγή εξωκυττάριας ουσίας (Extra Cellular Matrix, ECM) από τοπικούς ινοβλάστες.

Καθώς το ARDS αποτελεί ξεκάθαρα μια προφλεγμονώδη και προπηκτική κατάσταση, πολλές αντιφλεγμονώδεις/αντιπηκτικές θεραπείες έχουν δοκιμαστεί σε κλινικές δοκιμές, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης γλυκοκορτικοειδών, αυξητικού παράγοντα αποικιών μακροφάγων κοκκιοκυττάρων ( GM-CSF), ενεργοποιημένης πρωτεΐνης C και αντιοξειδωτικών ουσιών. Ωστόσο, η κλινική και βιολογική ετερογένεια μεταξύ υποφαινοτύπων ασθενών με ARDS (το 30% των ασθενών με ARDS εμφανίζουν υπερφλεγμονώδη υποφαινότυπο), επηρεάζουν σημαντικά τα αποτελέσματα αυτών των θεραπευτικών σχημάτων, με αποτέλεσμα να μην έχουν καταδειχθεί μέχρι σήμερα τεκμηριωμένα κλινικά οφέλη από τα σχήματα αυτά για τη θεραπεία του ARDS.

Εναλλακτικά, αντί οι θεραπευτικές προσπάθειες να εστιάζονται αποκλειστικά στις προ-φλεγμονώδεις / προπηκτικές διαταραχές κατά την εξέλιξη της παθογένεσης ALI/ARDS, μια άλλη θεραπευτική προσέγγιση είναι η προσπάθεια αποκατάστασης της ακεραιότητας του ενδοθηλίου και του επιθηλίου και εδώ υπεισέρχεται η σημασία των μορίων των υπεύθυνων για τις διακυτταρικές συνδέσεις, όπως οι καντερίνες.

Σε αυτό το σκεπτικό, μελέτες έδειξαν ότι η 1-φωσφορική σφιγγοσίνη (S1P), ένα λιπίδιο που συνδέεται με υποδοχείς συζευγμένους με πρωτεΐνη G σε ενδοθηλιακά κύτταρα (S1Pr1), επάγει την αναδιοργάνωση του κυτταροσκελετού ινιδίων ακτίνης και τη μετατόπιση των catenins και VE-Cadherin στην ενδοθηλιακή επιφάνεια στις περιοχές επαφής μεταξύ κυττάρων, δράσεις που έχουν ως αποτέλεσμα την ενίσχυση της ακεραιότητας του ενδοθηλίου. Η βιοσύνθεση του S1P γίνεται στο κυτταρόπλασμα και η παραγόμενη και εκκρινόμενη S1P μπορεί, με αυτοκρινή και παρακρινή δράση, να ενεργοποιήσει τους υποδοχείς S1Pr1 (Xiao et al., 2019). Είναι ενδιαφέρον ότι, σε διάφορα προκλινικά μοντέλα ALI, η χορήγηση S1P έχει ως αποτέλεσμα όχι μόνο τη σταθεροποίηση του ενδοθηλίου μετά τη σύνδεση στον S1Pr1 υποδοχέα, αλλά επίσης τη μείωση των φλεγμονωδών ιστολογικών διαταραχών, την εξασθένιση της διείσδυσης ουδετεροφίλων στο πνευμονικό παρέγχυμα και τη βελτίωση των διαταραχών διαπερατότητας.

Παράλληλα, το σηματοδοτικό μονοπάτι SLIT/ROBO4 έχει μελετηθεί ως προς τη σταθεροποίηση του αγγειακού δικτύου και την αποτροπή  της παθολογικά αυξημένης διαπερατότητας του ενδοθηλίου. Σε ένα μοντέλο ποντικού ιού της γρίπης H5N1 με μόλυνση μέσω της ενδορρινικής οδού, καταδείχθηκε ότι η χορήγηση SLIT2N (που είναι το ενεργό κομμάτι του SLIT) αποκαθιστά τον αγγειακό φραγμό και μειώνει τη βλάβη λόγω της απόκρισης του ξενιστή στην ‘καταιγίδα κυτοκίνης’ (‘cytokine storm’) που προκαλείται από παθογόνους παράγοντες. Συλλογικά, η έκκριση S1P και/ή SLIT πρωτεϊνών στο ALI/ARDS μπορεί να έχει θεραπευτικά οφέλη, αποκαθιστώντας τη φυσιολογική ακεραιότητα του αγγειακού δικτύου.

ΜΕΣΕΓΧΥΜΑΤΙΚΑ ΒΛΑΣΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ ΟΜΦΑΛΙΟΥ ΛΩΡΟΥ

Τα τελευταία χρόνια, τα μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα [Mesenchymal Stem Cells (MSC)] μελετώνται με ιδιαίτερη προσοχή, δεδομένης του σημαντικής θεραπευτικής δυναμικής τους μέσω και της επαγωγής και τροποποίησης τοπικών ανοσολογικών αποκρίσεων, καθώς και των ‘τροφικών/αυξητικών’ τους ιδιοτήτων. Είναι ενδιαφέρον ότι τα MSC εμφανίζουν υπο-ανοσογονικότητα, μια ιδιότητα που καθιστά εξαιρετικά ελκυστική την αλλογενή χρήση τους στην κλινική (Ghannam et al., 2010) και τα προστατεύει από κυτταρική λύση εξαρτώμενη από τα κύτταρα ‘φυσικούς δολοφόνους’ (Natural Killer cells, NK), ενώ, σε φλεγμονώδες μικροπεριβάλλον, τα MSC μπορούν να έχουν ανοσορρυθμιστικό ρόλο μέσω της έκκρισης σημαντικών μορίων ανοσοκαταστολής, όπως η προσταγλανδίνη Ε2 (PGE2). Αυτές οι δράσεις είναι ζωτικής σημασίας για το φλεγμονώδες μικροπεριβάλλον του πνεύμονα στο ALI/ARDS. Σε αυτή τη βάση, μελέτες έχουν δείξει ότι τα MSC αποκαθιστούν τη φυσιολογική διαπερατότητα του πνευμονικού ενδοθηλίου και κυψελιδικού επιθηλίου μέσω

1) έκκρισης αγγειοποιητίνης-1, PGE2 και ανταγωνιστή των υποδοχέων IL-1

2) επαγωγής της έκκρισης S1P συσκευασμένης σε μικροκυστίδια

3) επαγωγής της έκκρισης SLIT3, που προάγει τη συγκρότηση αγγειακού δικτύου in vitro και in vivo

4) αποκατάστασης της κάθαρσης του κυψελιδικού υγρού σε πνεύμονες με ALI μέσω μηχανισμού εξαρτώμενου από τον αυξητικό παράγοντα κερατινοκυττάρων

5) μέσω της ανοσορρυθμιστικής ικανότητας, καθώς μπορούν να συμβάλλουν στον αναπροσανατολισμό του φαινοτύπου των κυψελιδικών μακροφάγων, από Μ1, που συμβάλλει σημαντικά στην εξέλιξη του ARDS μέσω έκκρισης διαφόρων κυτοκινών και TNF-α, στον ‘αντιφλεγμονώδη’ φαινότυπο Μ2.

ΛΟΙΜΩΞΗ ΑΠΟ ΤΟΝ ΙΟ SARS-CoV-2 ΚΑΙ ΟΞΕΙΑ ΠΝΕΥΜΟΝΙΚΗ ΒΛΑΒΗ/ΣΥΝΔΡΟΜΟ ΟΞΕΙΑΣ ΑΝΑΠΝΕΥΣΤΙΚΗΣ ΔΥΣΧΕΡΕΙΑΣ

O ιός SARS-CoV-2 προσβάλλει κυψελιδικά επιθηλιακά κύτταρα που εκφράζουν το ένζυμο μετατροπής αγγειοτενσίνης 2 (ACE2) και την κυτταρική πρωτεάση σερίνης TMPRSS2 (Hoffmann et al., 2020). Η κυτταρική αντιγραφή και απελευθέρωση SARS-CoV-2 ενεργοποιεί την κυτταρική πυρόπτωση που έχει ως αποτέλεσμα την απελευθέρωση μοριακών συστατικών όπως ATP και DNA και την ενεργοποίηση των κυψελιδικών μακροφάγων. Η προ-φλεγμονώδης απελευθέρωση κυτοκινών και χημειοκινών μπορεί να δημιουργήσει έναν προ-φλεγμονώδη βρόχο θετικής ανατροφοδότησης με περίσσεια μακροφάγων και στρατολόγηση Τ λεμφοκυττάρων στη θέση της λοίμωξης.

Χρονολογικά, το 97,5% των συμπτωματικών ασθενών θα έχουν αναπτύξει συμπτώματα εντός 11,5 ημερών, ενώ, εντός 5-6 ημερών από την έναρξη των συμπτωμάτων, το ιικό φορτίο SARS-CoV-2 φτάνει στο αποκορύφωμά του. Οι σοβαρές περιπτώσεις της νόσου του κορονοιού-19 (COVID-19) εξελίσσονται σε ARDS κατά μέσο όρο περίπου 8-9 ημέρες μετά την έναρξη των συμπτωμάτων που μπορεί να οδηγήσει σε αναπνευστική ανεπάρκεια, η οποία αποτελεί την κύρια αιτία θανάτου στο 70% των θανατηφόρων περιπτώσεων COVID-19. Είναι σημαντικό ότι, ως απόκριση στην ιογενή λοίμωξη ή/και στις δευτερογενείς λοιμώξεις, το ανοσοποιητικό σύστημα απελευθερώνει μεγάλες ποσότητες κυτοκινών (καταιγίδα κυτοκινών) οι οποίες μπορούν να προκαλέσουν βλάβη πολλαπλών οργάνων και να οδηγήσουν σε καρδιακή, ηπατική και νεφρική ανεπάρκεια.

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ

Με βάση τα ευεργετικά αποτελέσματα της δράσης μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων ομφαλίου λώρου [Umbilical cord MSC (UC-MSC)] στο φλεγμονώδες μικροπεριβάλλον και την ομοιόσταση του ενδοθηλίου, ξεκινήσαμε μια κλινική δοκιμή εγκεκριμένη από τoν αμερικανικό οργανισμό τροφίμων και φαρμάκων (FDA) στο Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι, υπό την επίβλεψη του Dr. Camillo Ricordi (ClinicalTrials.gov Identifier: NCT04355728).

Η κλινική δοκιμή έχει τον τίτλο: «Μεσεγχυματικά βλαστικά κύτταρα που προέρχονται από το ομφάλιο λώρο για ασθενείς με COVID-19 και σύνδρομο οξείας αναπνευστικής ανεπάρκειας (ARDS)».

Ο σκοπός αυτής της ερευνητικής μελέτης είναι να διερευνήσει την ασφάλεια και την αποτελεσματικότητα της χορήγησης μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων που προέρχονται από τον ανθρώπινο ομφάλιο λώρο (UC-MSC) ως προς τη θεραπεία ασθενών με σοβαρή λοίμωξη από COVID-19, επιπλακείσα από ALI/ARDS.

Θα δημιουργηθούν δύο ομάδες:  η ομάδα μελέτης, όπου στους συμμετέχοντες θα χορηγούνται δύο εγχύσεις UC-MSC και η ομάδα ελέγχου, που θα λαμβάνουν την ‘κλασσική’ ιατρική φροντίδα. Στην ομάδα μελέτης, η πρώτη και δεύτερη έγχυση UC-MSC θα χορηγούνται εντός 24 ωρών και 72 ωρών αντίστοιχα από την εισαγωγή στη μελέτη.

Η μελέτη έχει ξεκινήσει επίσημα στις 25 Απριλίου 2020 και η υπολογιζόμενη πρωτογενής ημερομηνία λήξης, δηλαδή η ημερομηνία όπου ο τελευταίος συμμετέχων στη μελέτη θα εξεταστεί ή θα υποστεί οποιαδήποτε παρέμβαση με συλλογή δεδομένων, είναι η 31^η Δεκεμβρίου 2020.

Επιστροφή στην αρχική σελίδα -Πίνακα -Περιεχομένων

Σύνδεσμος :  Διαδικτυακό βιβλίο: Ο Κορονoϊός (SARS-CoV2) και η προκαλούμενη νόσος COVID-19

primary outcome

Βιβλιογραφία Σύνδεσμοι

De Luca P, Kouroupis D, Viganò M, Perucca-Orfei C, Kaplan L, Zagra L, de Girolamo L, Correa D, Colombini A: Human Diseased Articular Cartilage Contains a Mesenchymal Stem Cell-Like Population of Chondroprogenitors with Strong Immunomodulatory Responses. J Clin Med. 2019 Mar 28;8(4):423. doi: 10.3390/jcm8040423. PMID: 30925656 Free PMC article.

Kouroupis D., Sanjurjo-Rodriguez, C., Jones, E., and Correa, D. (2018). Mesenchymal Stem Cell Functionalization for Enhanced Therapeutic Applications. Tissue Engineering Part B: Reviews 25, 55-77. doi: 10.1089/ten.TEB.2018.0118. Epub 2018 Oct 27. PMID: 30165783 Free article. Review.

Kouroupis D., Wang, X.N., El-Sherbiny, Y., McGonagle, D., and Jones, E. (2017). The Safety of Non-Expanded Multipotential Stromal Cell Therapies. In Safety, Ethics and Regulations, P.V. Pham, and A. Rosemann, eds. (Cham: Springer International Publishing), pp. 91-118.

Kouroupis D, McGonagle D, Jones E. (2013) Umbilical cord derived stromal cell therapy for rheumatoid arthritis – what does the future hold? Int. J. Clin. Rheumatol. 8(4): 417-420

Kouroupis D, Ahari AF, Correa D, Shammaa R (2020). Intralesional injection of Bone Marrow Aspirate Concentrate for the Treatment of Osteonecrosis of the Knee Secondary to Systemic Lupus Erythematosus: A Case Report. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology: Case Study. 8:202.

Bowles AC, Kouroupis D, Willman MA, Perucca Orfei C, Agarwal A, Correa D (2020) Signature Quality Attributes of CD146 ⁺ Mesenchymal Stem/Stromal Cells Correlate with High Therapeutic and Secretory Potency. Stem Cells (online ahead of print) doi: 10.1002/stem.3196.

Kouroupis D, Bowles AC, Willman MA, Perucca Orfei C, Colombini A, Best TM, Kaplan LD, Correa D. (2019).  Infrapatellar fat pad-derived MSC response to inflammation and fibrosis induces an immunomodulatory phenotype involving CD10-mediated Substance P degradation. Scientific Reports, Nature Publishing Group. 9(1): 10864.

Xiao, L., Zhou, Y., Friis, T., Beagley, K., and Xiao, Y. (2019). S1P-S1PR1 Signaling: the “Sphinx” in Osteoimmunology. Frontiers in Immunology 10.

Ghannam, S., Bouffi, C., Djouad, F., Jorgensen, C., and Noel, D. (2010). Immunosuppression by mesenchymal stem cells: mechanisms and clinical applications. Stem Cell Research & Therapy 1, 2.

Hoffmann, M., Kleine-Weber, H., Schroeder, S., Krüger, N., Herrler, T., Erichsen, S., Schiergens, T.S., Herrler, G., Wu, N.-H., Nitsche, A., et al. (2020). SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor. Cell 181, 271-280.e278