阻止致命的免疫系統細胞因子風暴是治療COVID-19的關鍵

阻止致命的免疫系統細胞因子風暴是治療COVID-19的關鍵 免疫細胞釋放稱為細胞因子的蛋白質,該蛋白質會提醒免疫系統的其餘部分存在病毒。 www.scientificanimations.com, CC BY-SA

殺手不是病毒,而是免疫反應。

當前的流行病是獨特的,不僅因為它是由一種新病毒引起的,該病毒使每個人都處於危險之中,而且還因為先天免疫反應的範圍是多種多樣且不可預測的。 在某些情況下,它足以殺死。 在其他情況下則相對溫和。

我的研究與先天免疫有關。 先天免疫是人對病原體的天生防禦力,這些病原體指示人體的適應性免疫系統產生針對病毒的抗體。 這些抗體反應可隨後用於開發疫苗接種方法。 在實驗室工作 of 諾貝爾獎獲得者布魯斯·博特勒,我合著 該文件 這解釋了構成人體先天免疫系統的細胞如何識別病原體,以及對病原體的過度反應通常可能對宿主有害。 在對病毒反應過度的COVID-19患者中尤其如此。

細胞死亡–犧牲的象棋遊戲

我研究炎症反應和細胞死亡,這是先天反應的兩個主要組成部分。 稱為巨噬細胞的白細胞使用一組傳感器識別病原體並產生稱為細胞因子的蛋白質,這些蛋白質觸發炎症並募集先天免疫系統的其他細胞以尋求幫助。 另外,巨噬細胞指示適應性免疫系統了解病原體並最終產生抗體。


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為了在宿主中生存,成功的病原體會抑制炎症反應。 他們通過阻止巨噬細胞釋放細胞因子並提醒免疫系統其餘部分的能力來做到這一點。 為了抵​​消病毒的沉默,受感染的細胞會自殺或死亡。 儘管在細胞水平上有害,但是細胞死亡在生物水平上是有益的,因為它阻止了病原體的增殖。

例如,引起鼠疫的病原體,在該省殺死了一半的人口 1347年至1351年之間的歐洲, 能夠使人的白細胞失去作用或保持沉默並在其中增殖,最終導致個體死亡。 但是,在囓齒動物中,感染的表現不同。 僅受感染的囓齒動物巨噬細胞死亡,從而限制了病原體在囓齒動物體內的繁殖,使它們得以生存。

對鼠疫的“沉默”反應與對SARS-CoV-2(引起COVID-19的病毒)的劇烈反應截然不同。 這表明保持先天反應的正確平衡對於COVID-19患者的生存至關重要。

阻止致命的免疫系統細胞因子風暴是治療COVID-19的關鍵 復古雕刻的死車,收集倫敦從1665年至1666年的上一次大瘟疫期間的瘟疫受害者屍體。 duncan1890 /蓋蒂圖片社

細胞因子風暴的路徑

這就是免疫系統過度反應如何危及抵抗感染的人。

一些引發炎症的蛋白質(稱為趨化因子)會提醒其他免疫細胞(例如嗜中性粒細胞),它們是專業的微生物攝入者,聚集在感染部位,使它們首先到達並消化病原體。

其他細胞因子,例如白介素1b,白介素6和腫瘤壞死因子,可將中性粒細胞從血管引導至感染組織。 這些細胞因子可以增加心跳,升高體溫,觸發凝集病原體的血凝塊並刺激大腦中的神經元,從而調節體溫,發燒,體重減輕和其他已殺死病毒的生理反應。

當這些相同細胞因子的產生不受控制時,免疫學家將這種情況描述為“細胞因子風暴”。 在細胞因子風暴期間,血管進一步擴大(結紮),導致血壓降低和廣泛的血管損傷。 暴風雨引發大量白細胞進入肺部,進而召喚出更多的免疫細胞來靶向並殺死被病毒感染的細胞。 這場戰鬥的結果是燉出大量的液體和死細胞,以及隨後的器官衰竭。

細胞因子風暴是COVID-19病理學的核心,對宿主造成毀滅性後果。

當細胞無法終止炎症反應時,細胞因子的產生會使巨噬細胞過度活躍。 過度活化的巨噬細胞破壞了骨髓中的干細胞,從而導致貧血。 白介素1b升高會導致發燒和器官衰竭。 過多的腫瘤壞死因子導致襯裡血管的細胞大量死亡,並凝結。 在某個時候,風暴變得不可阻擋且不可逆轉。

打破細胞因子風暴的藥物

COVID治療背後的一種策略部分是基於打破“細胞因子風暴”的惡性循環。 這可以通過使用抗體來阻斷風暴的主要介質(例如IL6或其受體)來完成,該介質存在於人體所有細胞中。

抑制腫瘤壞死因子 可以通過FDA批准的抗體藥物(例如Remicade或Humira)或可溶受體(例如Enbrel(最初由Bruce Beutler開發)來實現,它與腫瘤壞死因子結合併阻止其觸發炎症。 的 腫瘤壞死因子抑製劑的全球市場為22億美元.

阻斷多種細胞因子的藥物目前正在臨床試驗中,以測試它們是否能有效阻止COVID-19中的致命螺旋。

關於作者

亞歷山大(Sasha)Poltorak,免疫學教授, 塔夫茨大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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