Home BIOMEDICINA & SALUTE Distress respiratorio in rivoluzione: biomedicina contro ARDS e polmone da COVID-19

Distress respiratorio in rivoluzione: biomedicina contro ARDS e polmone da COVID-19

Un nuovo trattamento è tra i primi noti per ridurre la gravità della sindrome da distress respiratorio acuto causata dall’influenza negli animali, secondo un nuovo studio. Test su topi infettati con alte dosi di influenza hanno dimostrato che il trattamento potrebbe migliorare la funzione polmonare in topi molto malati e prevenire la progressione della malattia nei topi che sono stati trattati preventivamente dopo essere stati esposti all’influenza. La speranza è che possa anche aiutare gli esseri umani infettati dall’influenza e potenzialmente altre cause di sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS) come l’infezione da SARS-CoV-2. Cellule specifiche nei topi sono meno in grado di produrre molecole chiave dopo che l’influenza ha invaso i polmoni, riducendo la loro capacità di produrre una sostanza chiamata tensioattivo che consente ai polmoni di espandersi e contrarsi. La carenza di tensioattivo è legata all’ARDS, una malattia così grave che in genere richiede la ventilazione meccanica in un’unità di terapia intensiva. L’ARDS può anche derivare da infezioni batteriche o fungine, alcuni tumori, traumi e molti altri disturbi. Sebbene questa terapia sia stata testata nel contesto dell’influenza, la sua dipendenza dalla fissazione di una funzione cellulare rotta nell’ospite, piuttosto che dall’uccisione del virus, suggerisce che ha il potenziale per trattare praticamente qualsiasi lesione polmonare.

I ricercatori hanno aggirato il processo bloccato nei topi reintroducendo le molecole mancanti da sole o in combinazione come trattamento iniettato o orale. I risultati: livelli di ossigeno nel sangue normalizzati e infiammazione ridotta nei polmoni dei topi – effetti che potrebbero far star bene una persona per la dimissione dall’ospedale. Il trattamento sperimentale consiste in molecole note come liponucleotidi, essenziali per la produzione di tensioattivo (surfattante) nei polmoni. Gli scienziati hanno analizzato le cellule polmonari di topi infettati dall’influenza e hanno stabilito che il percorso verso la produzione di surfattante era interrotto, con uno dei due liponucleotidi necessari completamente non rilevabile. Il loro pensiero prima era che il motivo per cui c’era meno tensioattivo nei topi con ARDS correlato all’influenza, era perché le cellule stanno morendo. Questo difetto è in qualche modo migliore: se le cellule stanno morendo, non c’è molto da fare, ma se c’è un problema con il loro metabolismo, forse può essere risolto. Davis e colleghi hanno inoculato topi con alte dosi di ceppo virale di influenza H1N1 e poi hanno trattato alcuni topi con liponucleotidi una volta al giorno per cinque giorni, e altri solo una volta cinque giorni dopo l’esposizione.

I topi che ricevevano il trattamento quotidiano erano protetti dall’ammalarsi gravemente e i topi molto malati trattati il ​​quinto giorno, la cui grave perdita di ossigeno nel sangue e infiammazione polmonare avevano causato ARDS, hanno mostrato un miglioramento significativo. I liponucleotidi non uccidono il virus dell’influenza, che è il punto. Gli agenti hanno un forte effetto antinfiammatorio, ma non ripristinano completamente il processo di produzione del tensioattivo e Davis non è sicuro del perché. Gli studi fino ad ora si sono basati sui risultati in un singolo tipo di cellula polmonare, ma gli scienziati non hanno confermato che quelle cellule rispondano alla terapia – un numero qualsiasi di altre cellule nel sistema immunitario, nei vasi sanguigni o nel cuore potrebbe anche gioca un ruolo. Nonostante le incognite, Davis ha affermato che poiché i liponucleotidi mancanti esistono naturalmente nei mammiferi, inclusi gli esseri umani, sono considerati sicuri ed è improbabile che causino effetti collaterali, anche se non vengono utilizzati nel corpo. La Ohio State Innovation Foundation ha depositato brevetti che coprono l’ambito delle scoperte di Davis, che possono estendersi anche a pazienti che soffrono di altre forme di danno polmonare che causano infiammazione e un calo dei livelli di ossigeno nel sangue.

Ma riparare il surfattante non è l’unica strada si cui si intende far il colpo grosso. C’è chi ci sta provando anche con le cellule staminali. In studi precedenti, le cellule staminali hanno dimostrato proprietà immunomodulanti, con la capacità di sopprimere le cellule T, prevenire la maturazione delle cellule dendritiche, diminuire l’attivazione e la proliferazione delle cellule B e inibire la proliferazione e la citotossicità delle cellule natural killer. La terapia con cellule staminali è stata impiegata anche contro virus come l’HIV, l’epatite B e l’ARDS, uno dei principali fattori di mortalità nei soggetti con infezione da SARS-CoV-2. In un documento di revisione, un team di scienziati ha studiato l’applicabilità delle cellule staminali nel trattamento dell’infezione grave da SARS-CoV-2, per quanto riguarda la terapia per l’ARDS. Le cellule staminali interagiscono con l’ambiente circostante tramite i recettori toll-like (TLR) sulla superficie delle cellule. Quando un virus interagisce con questi recettori, vengono rilasciate chemochine specifiche, determinando una risposta antinfiammatoria. È stato anche suggerito che l’interazione dei TLR con le citochine infiammatorie provochi il rilascio di chemochine antinfiammatorie e fattori solubili dalle cellule staminali, incluso l’ossido nitrico, che induce l’arresto del ciclo cellulare dei linfociti T reprimendo la respirazione cellulare.

Poiché il genoma degli altri coronavirus significativi oltre a SARS-CoV-2: SARS-CoV-1 e MERS-CoV, sono generalmente simili, generano proteine ​​corrispondenti, hanno un meccanismo parallelo di entrata e replicazione cellulare e provocano il rilascio di omologhe citochine infiammatorie, il gruppo ha incluso questi virus nella loro revisione della letteratura insieme a SARS-CoV-2 e ARDS e in associazione con la terapia con cellule staminali. Sono stati esaminati diversi studi in vitro sulla terapia con cellule staminali per ARDS, dimostrando una migliore guarigione delle ferite, migrazione o eliminazione dei neutrofili e ripristinata la permeabilità delle cellule endoteliali polmonari. Questi studi dimostrano il valore potenziale della terapia con cellule staminali nel trattamento dell’ARDS. Tuttavia, il gruppo non è riuscito a trovare studi rilevanti che coinvolgessero in modo specifico nessuno dei coronavirus di interesse. Gli studi in vivo esaminati dal gruppo coprono una gamma molto più ampia di potenziali terapie con cellule staminali, dalle piattaforme vaccinali all’attenuazione dell’infiammazione. Come veicolo di somministrazione del vaccino, le cellule staminali sono state programmate per esprimere la proteina spike SARS-CoV-2, con conseguente neutralizzazione della produzione di anticorpi non solo contro la proteina spike ma anche la proteina nucleocapsidica.

È stato anche dimostrato che le cellule staminali alleviano la polmonite indotta da E. coli sopprimendo l’infiammazione, migliorando l’ossigenazione arteriosa e riducendo della carica batterica nei ratti. Gli studi sull’uomo che utilizzano cellule staminali contro SARS-CoV-2 e ARDS sono scarsi, sebbene il gruppo ne abbia selezionati undici che soddisfano i criteri di ricerca e altri 41 registrati per iniziare. Tra questi la maggior parte includeva pazienti COVID-19 in condizioni critiche che avevano sviluppato ARDS, ei risultati preliminari sembrano promettenti. In uno studio, le cellule staminali mesenchimali sono state trapiantate in un paziente per via endovenosa senza reazioni avverse, l’individuo ha quindi mostrato una maggiore saturazione di ossigeno e una riduzione della febbre, risultando negativo per SARS-CoV-2 tredici giorni dopo il trapianto. È stata inoltre osservata una diminuzione delle citochine pro-infiammatorie e una correlazione sovraregolazione nelle molecole di segnalazione antinfiammatorie. Altri studi mostrano risultati simili: un miglioramento del rapporto PaO2 / FiO2 di quelli con ARDS, una riduzione dei livelli di neutrofili, attenuazione della tempesta di citochine e normalizzazione della conta dei linfociti T.

Questi studi evidenziano la gamma e la diversità dei meccanismi utilizzati dalle cellule staminali per rigenerare i tessuti, in particolare nel ripristino della funzione polmonare. Tuttavia, molti problemi di sicurezza relativi all’uso delle cellule staminali sono ancora in discussione e in ciascuno dei casi sopra riportati sono stati applicati solo a pazienti critici che non rispondevano alla terapia convenzionale. Saranno necessari ampi studi clinici per valutare adeguatamente il profilo di sicurezza e l’applicabilità delle cellule staminali a quelle con SARS-CoV-2. È una strada ancora tutta da esplorare e percorrere.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Mahendiratta S et al. Biomed Pharmacother 2021 May.

Ciutara CO, Zasadzinski JA.Soft Matter. 2021 Apr 30.

Rosas LE et al. Amer J Respir Cell Mol Biol. 2021 Feb 19.

Martinez ME et al. PLoS One. 2020; 15(8):e0237404. 

Dott. Gianfrancesco Cormaci
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di due brevetti sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of patents concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica e salute sui siti web salutesicilia.com, medicomunicare.it e in lingua inglese sul sito www.medicomunicare.com

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