Una tempesta di citochine

Una tempesta di citochine rappresenta una violenta risposta infiammatoria che sfugge al controllo del nostro corpo. Normalmente, la risposta infiammatoria a un'infezione virale, ad esempio, è auto-limitante, ma in alcune persone l'attivazione del sistema immunitario è così forte che può causare danni a molti organi e alla fine anche la morte. Studi recenti hanno dimostrato che la tempesta di citochine è una delle principali cause di morte nelle persone affette da COVID-19.

Sommario:

1. Tempesta di citochine - che cos'è?
2. Tempesta di citochine - il meccanismo della sua formazione
3. Tempesta di citochine - cause
4. Tempesta di citochine - conseguenze
5. Tempesta di citochine - sintomi
6. Tempesta di citochine - trattamento
7. Cytokine storm - COVID-19 e altre pandemie

Tempesta di citochine - che cos'è?

Una tempesta di citochine, o ipercitochinemia o cascata di citochine, è una reazione eccessiva e incontrollata del sistema immunitario che rilascia enormi quantità di sostanze pro-infiammatorie. Le tempeste di citochine non trattate possono portare a gravi complicazioni come sepsi, shock, danni ai tessuti e insufficienza multiorgano, con conseguente morte.

La tempesta di citochine non è classificata come un'entità patologica, ma come un complesso di risposte immunitarie che possono manifestarsi nel corso di varie condizioni cliniche, ad esempio malattie infettive.

Il termine "tempesta di citochine" è stato utilizzato per la prima volta nel 1993 per descrivere gli effetti del trapianto contro la malattia dell'ospite che possono verificarsi nel corpo del ricevente dopo il trapianto di organi. Nel 2003, è stato anche dimostrato che una tempesta di citochine può essere correlata alla risposta del corpo all'infezione da virus, batteri o funghi.

Il termine "tempesta di citochine" sembra essere utilizzato per la prima volta nel contesto dell'infezione da virus dell'influenza aviaria H5N1 nel 2005. Poi ha cominciato ad essere utilizzato sempre più ampiamente nella letteratura scientifica.

Tempesta di citochine - il meccanismo della sua formazione

L'inizio di una tempesta di citochine può verificarsi, ad esempio, durante un'infezione da un virus influenzale. Dopo l'infezione, il virus entra nelle cellule epiteliali del tratto respiratorio superiore e inferiore attraverso il processo di endocitosi. Quindi il materiale genetico virale viene riconosciuto dal cosiddetto modelli molecolari correlati ai patogeni (abbreviati in PAMP), che a loro volta possono avviare una risposta del sistema immunitario, inclusa una tempesta di citochine.

Durante una tempesta di citochine, le cellule del sistema immunitario vengono attivate rapidamente. Divisione rapida di linfociti T e linfociti B, monociti, macrofagi, cellule dendritiche e cellule NK e loro sovrapproduzione di oltre 150 diverse citochine.

Una caratteristica della tempesta di citochine è la perdita di feedback negativo da parte del sistema immunitario, che inibisce fisiologicamente l'eccessiva produzione di citochine pro-infiammatorie. Il rilascio di citochine induce il rilascio di ulteriori citochine, che avvia una reazione a catena inarrestabile. Si tratta di una sorta di circolo vizioso semovente.

Le citochine sono un gruppo eterogeneo di piccole molecole che vengono secrete principalmente dalle cellule del sistema immunitario per comunicare tra loro. Tra le funzioni più importanti delle citochine vi sono il controllo della divisione e differenziazione delle cellule immunitarie e la regolazione della risposta infiammatoria.

Le citochine includono proteine ​​come:

• Interferoni (IFN) che svolgono un ruolo importante nell'immunità innata a virus e altri microbi
• Interleuchine (IL) che regolano principalmente la differenziazione e l'attivazione delle cellule immunitarie. Possono avere funzioni pro-infiammatorie (attivazione della risposta infiammatoria) o antinfiammatorie (inibizione della risposta infiammatoria)
• Le chemochine agiscono come sostanze che "attraggono" le cellule del sistema immunitario e controllano il loro movimento verso le sedi dell'infiammazione
• I fattori stimolanti le colonie (CSF) controllano l'emopoiesi, il processo di produzione di cellule immunitarie mature dalle cellule staminali del sangue
• Il fattore di necrosi tumorale (TNF) è forse la citochina pro-infiammatoria più studiata che svolge un ruolo centrale nella tempesta di citochine

Tempesta di citochine - cause

I fattori che portano a una tempesta di citochine sono associati a un'ampia varietà di malattie infettive e non infettive. Gli agenti infettivi includono:

• streptococchi di gruppo A.
• citomegalovirus
• Virus di Epstein-Barr
• Virus Ebola
• virus dell'influenza
• virus del vaiolo
• coronavirus, ad esempio SARS-CoV, MERS-CoV

I fattori non infettivi includono:

• malattia del trapianto contro l'ospite
• sclerosi multipla
• artrite idiopatica giovanile
• infiammazione del pancreas
• tumori, ad esempio linfomi
• terapie biologiche, ad esempio rituximab
• sindrome emofagocitica
• sindrome da attivazione dei macrofagi

Uno dei più grandi misteri che circondano una tempesta di citochine è il motivo per cui alcune persone sembrano essere particolarmente vulnerabili e altre resistenti allo sviluppo di una tempesta di citochine. Ciò è probabilmente correlato alla variabilità genetica della risposta immunitaria nella popolazione umana.

Tempesta di citochine - conseguenze

Le tempeste di citochine sono un'importante causa di morte nei pazienti infettati da virus come Ebola, Marburg, coronavirus e influenza pandemica. Il danno polmonare acuto (ALI) è una conseguenza comune di una tempesta di citochine nei virus che colpiscono i polmoni, come SARS-CoV e virus dell'influenza.

L'ALI è caratterizzata da una risposta infiammatoria acuta del tessuto polmonare seguita da una fase cronica di deposito di collagene polmonare e fibrosi. Nel tempo, l'ALI può svilupparsi nella sua forma più grave, la sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS).

La polmonite locale può diffondersi attraverso il sistema circolatorio al resto del corpo, causando danni ad altri organi. Alla fine, si può osservare una grave sindrome clinica sotto forma di sepsi.

Le persone con sepsi indotta da infezioni gravi hanno profili di citochine ematiche caratteristici che cambiano nel tempo. Le citochine a risposta acuta sono TNF, interleuchina-1 e 8, che compaiono nei primi minuti o ore dopo l'infezione, seguite da un marcato aumento dei livelli di interleuchina-6. L'anti-infiammatorio interleuchina-10 appare un po 'più tardi mentre il corpo cerca di controllare la risposta infiammatoria sistemica acuta.

Oltre alle infezioni polmonari, la tempesta di citochine è una conseguenza di gravi infezioni del tratto gastrointestinale, del tratto urinario, del sistema nervoso centrale, della pelle e degli spazi articolari.

Tempesta di citochine - sintomi

• febbre
• fatica
• perdita di appetito
• dolore ai muscoli e alle articolazioni
• nausea e vomito
• diarrea
• calo della pressione sanguigna
• battito cardiaco accelerato
• convulsioni
• Mal di testa
• delirio e allucinazioni
• entanglement
• eruzione cutanea

Tuttavia, i test di laboratorio mostrano un alto livello di:

• composti azotati nel sangue
• D-dimeri
• aminotransferasi
• ferritina
• Proteine ​​CRP
• interleuchina-6
• lattato deidrogenasi
• tempo di protrombina prolungato
• basso numero di piastrine nel sangue

Tempesta di citochine - trattamento

Al momento, non esiste una singola terapia con citochine e farmaci specificamente progettati per trattarla. L'approccio principale nel trattamento di questa sindrome consiste nell'indurre immunosoppressione, ovvero ridurre la reattività del sistema immunitario. A tal fine, farmaci come:

• corticosteroidi
• inibitori delle citochine, ad es. tocilizumab

Cytokine storm - COVID-19 e altre pandemie

L'accumulo di prove cliniche suggerisce che il sottogruppo di pazienti con COVID-19 grave indotto dal virus SARS-CoV-2 può presentare la sindrome da tempesta di citochine.

Uno studio retrospettivo multicentrico pubblicato da Ruan et al.In cui sono stati analizzati 150 casi confermati di COVID-19, ha scoperto che la mortalità per COVID-19 potrebbe essere dovuta a una tempesta di citochine attivata dal virus. In questi pazienti è stato osservato un aumento dei livelli di ferritina e interleuchina-6 nel sangue. Ciò può avere importanti implicazioni per il trattamento della malattia, poiché il trattamento con COVID-19 è attualmente di supporto.

Pertanto, si suggerisce che i pazienti con COVID-19 grave debbano essere sottoposti a screening per le tempeste di citochine (ad esempio misurando la ferritina) per identificare un sottogruppo di pazienti per i quali la terapia immunosoppressiva sarebbe efficace. Questo nuovo approccio terapeutico è in fase di sperimentazione presso il Dipartimento di malattie infettive dell'ospedale clinico pubblico indipendente n. 1 di Lublino.

Una tempesta di citochine potrebbe spiegare il tasso di mortalità tra i giovani di COVID-19, poiché una situazione simile fu osservata nel 1918 durante la pandemia di influenza spagnola. Allora più della metà dei decessi avveniva in soggetti sani di età compresa tra i 18 ei 40 anni, ed erano causati dalla tempesta di citochine che portò alla sindrome da distress respiratorio acuto.

D'altra parte, il fenomeno di una tempesta di citochine spiega perché i bambini diventano più miti se vengono infettati dal virus SARS-CoV-2. Il loro sistema immunitario è semplicemente sottosviluppato e non reagisce così violentemente alla presenza del virus.

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Letteratura:

1. Tisoncik J. R. et al.Into the Eye of the Cytokine Storm. Microbiol Mol Biol Rev. 2012 Mar; 76 (1): 16–32. - accesso in linea
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7. Un metodo innovativo di trattamento del coronavirus testato a Lublino - accesso online

Circa l'autore

Karolina Karabin, MD, PhD, biologa molecolare, diagnostica di laboratorio, Cambridge Diagnostics Polska Biologa specializzata in microbiologia e diagnostica di laboratorio con oltre 10 anni di esperienza nel lavoro di laboratorio. Laureato alla Facoltà di Medicina Molecolare e membro della Società Polacca di Genetica Umana, Responsabile di assegni di ricerca presso il Laboratorio di Diagnostica Molecolare presso il Dipartimento di Ematologia, Oncologia e Malattie Interne dell'Università di Medicina di Varsavia. Ha difeso il titolo di dottore in scienze mediche nel campo della biologia medica presso la 1a Facoltà di Medicina dell'Università di Medicina di Varsavia. Autore di numerosi lavori scientifici e divulgativi nel campo della diagnostica di laboratorio, della biologia molecolare e della nutrizione. Quotidianamente, come specialista nel campo della diagnostica di laboratorio, dirige il dipartimento di convalida della Cambridge Diagnostics Polska e collabora con un team di nutrizionisti presso la CD Dietary Clinic. Condivide le sue conoscenze pratiche sulla diagnostica e sulla terapia dietetica delle malattie con specialisti in convegni, sessioni di formazione, riviste e siti web. È particolarmente interessata all'influenza dello stile di vita moderno sui processi molecolari nel corpo.

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