Η μελέτη ενδοθηλιακών βιοδεικτών σε ασθενείς με COVID-19

Abstract

Introduction. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) has been identified as the infectious cause of coronavirus disease 19 (COVID-19), which was declared a pandemic by the World Health Organization (WHO) in March 2020. COVID-19 is characterized by a plethora of clinical manifestations and variable disease severity. Patients who develop critical illness are admitted to the intensive care unit (ICU). Endothelial dysfunction, immunothrombosis, and inflammation seem to play an important role in the pathogenesis of SARS-CoV-2, and there could be a possible connection between the abovementioned events and the disease severity of hospitalized COVID-19 patients. Objective. The aim of this doctoral thesis was to evaluate the role of endothelium-related molecules, which have been previously investigated as potential biomarkers for the early diagnosis and/or prognosis of sepsis and acute respiratory distress syndrome (ARDS), in the prognosis of poor clinical outcomes in the context of COVID-19.Methodology. We measured the soluble levels of 23 biomarkers that denote endothelial activation/dysregulation in critically-ill and hospitalized COVID-19 patients, as well as SARS-CoV-2 positive outpatients. Sampling occurred within the first 24 h post ICU or hospital admission or upon hospital visit. Soluble levels of the selected biomarkers were measured in serum or plasma samples by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA).Results. From a total of 124 COVID-19 recruited in the study, 37 were critically-ill patients from the “first wave”, who did not receive dexamethasone as part of their treatment regime. Our results indicated that in our cohort, ICU admission levels of soluble E-selectin, sP-selectin, angiopoietin 2, sICAM-1, vWf, TREM-1, presepsin, ΤΜΕΜ173, plasminogen, sVCAM-1, suPAR, and EphA2 were higher in COVID-19 critically-ill patients who did not survive. Moreover, E-selectin, angiopoietin 2, sICAM-1, sVCAM-1, and suPAR exhibited good discriminating ability in predicting ICU mortality. Also, in the study we included 29 critically-ill COVID-19 patients who had received the first dose (6mg) of dexamethasone prior to sampling. We observed that the administration of dexamethasone reduced the levels of several biomarkers. However, sVCAM-1, presepsin, and suPAR could still differentiate patients who did not survive their illness, independently of dexamethasone administration. Finally, plasma sEPCR levels were measured on hospital admission in 84 COVID-19 patients and in 11 non-hospitalized SARS-CoV2-positive patients. In our cohort, sEPCR levels in COVID-19 patients upon hospital admission appeared considerably elevated compared with outpatients. Additionally, sEPCR combined with BMI, age, or D-dimers showed a high prediction ability for hospitalization. Conclusions. Our results indicated that there is a connection between inflammatory activation and endothelial dysfunction in the manifestation of COVID-19. Many of the selected endothelial biomarkers could differentiate patients who did not survive their illness, independently of dexamethasone administration (measured after the first dose of 6mg), and could also provide important clinical information. A complete understanding of the mechanisms involved in the activation of the secretion of the above endothelial biomarkers could help in patient stratification and risk assessment for each individual patient.

Εισαγωγή. Ο κορωνοϊός που προκαλεί το σοβαρό οξύ αναπνευστικό σύνδρομο τύπου 2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2) ταυτοποιήθηκε ως ο αιτιώδης μολυσματικός παράγοντας υπεύθυνος για τη νόσο COVID-19 (coronavirus disease 19), η οποία ανακηρύχθηκε σε παγκόσμια πανδημία τον Μάρτιο του 2020 από τον Παγκόσμιο Οργανισμό Υγείας. Η νόσος COVID-19 χαρακτηρίζεται από μεγάλη ποικιλομορφία στην εκδήλωση των συμπτωμάτων και της σοβαρότητας της νόσου, όπου σε ασθενείς με σοβαρή νόσο είναι αναγκαία η νοσηλεία σε Μονάδες Εντατικής Θεραπείας (ΜΕΘ). Η ενδοθηλιακή δυσλειτουργία, η παρουσία πήξης και φλεγμονής φαίνεται να παίζουν σημαντικό ρόλο στην παθογένεση της λοίμωξης COVID-19, ενώ είναι πιθανή η σύνδεση με τη σοβαρότητα των κλινικών εκδηλώσεων που παρουσιάζουν οι νοσηλευόμενοι ασθενείς με νόσο COVID-19. Σκοπός. Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν να εξεταστεί ο ρόλος διάφορων σχετιζόμενων με το ενδοθήλιο μορίων, που στο παρελθόν έχουν χρησιμοποιηθεί ως διαγνωστικοί και προγνωστικοί βιοδείκτες στη σήψη και το σύνδρομο οξείας αναπνευστικής ανεπάρκειας (acute respiratory distress syndrome, ARDS), σε ασθενείς με επιβεβαιωμένη νόσο COVID-19. Μέθοδοι. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματοποιήθηκε η μέτρηση 23 διαφορετικών δεικτών που αντικατοπτρίζουν την ενεργοποίηση/ δυσλειτουργία του ενδοθηλίου, σε νοσηλευόμενους ασθενείς με COVID-19, βαρέως πάσχοντες ασθενείς και ασθενείς που νοσηλεύθηκαν στην ειδικά διαμορφωμένη κλινική COVID του νοσοκομείου, καθώς και σε ασθενείς με επιβεβαιωμένη νόσο που ωστόσο δεν κρίθηκε αναγκαία η νοσηλεία τους. Η δειγματοληψία πραγματοποιήθηκε κατά το πρώτο εικοσιτετράωρο νοσηλείας στη ΜΕΘ ή στην κλινική, είτε κατά την άφιξη στο τμήμα επειγόντων περιστατικών του νοσοκομείου «Ο Ευαγγελισμός». Οι ενδοθηλιακοί βιοδείκτες μετρήθηκαν σε δείγματα ορού ή πλάσματος μέσω της ανοσοενζυμικής μεθόδου ELISA (Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay). Αποτελέσματα. Από το σύνολο των 124 COVID-19 ασθενών που εισήχθησαν στη μελέτη, οι 37 ήταν βαρέως πάσχοντες ασθενείς και ανήκαν στο «πρώτο κύμα» ασθενών, δηλαδή ασθενείς που δεν έλαβαν δεξαμεθαζόνη ως θεραπεία. Σύμφωνα με τα ευρήματά μας, οι βαρέως πάσχοντες ασθενείς που κατέληξαν είχαν υψηλότερα επίπεδα Ε-σελεκτίνης, Ρ-σελεκτίνης, αγγειοποιητίνης 2, διαλυτού ICAM-1, vWf, TREM-1, πρεσεψίνης, ΤΜΕΜ173, πλασμινογόνου, διαλυτού VCAM-1, suPAR, και EphA2 σε σχέση με τους ασθενείς που επιβίωσαν. Από τους παραπάνω βιοδείκτες, η Ε-σελεκτίνη, η αγγειοποιητίνη 2, το διαλυτό ICAM-1, το διαλυτό VCAM-1, και το suPAR είχαν καλή προγνωστική ακρίβεια ως προς την πρόγνωση των βαρέως πασχόντων ασθενών. Επίσης, στη μελέτη συμπεριλήφθηκαν και 29 βαρέως πάσχοντες ασθενείς με COVID-19 που έλαβαν μια δόση δεξαμεθαζόνης (6mg) πριν από τη δειγματοληψία. Παρατηρήθηκε πως η χορήγηση δεξαμεθαζόνης επηρέασε τα επίπεδα ορισμένων από τους ενδοθηλιακούς βιοδείκτες. Στους βαρέως πάσχοντες ασθενείς που έλαβαν δεξαμεθαζόνη και κατέληξαν παρατηρήθηκαν υψηλότερα επίπεδα πρεσεψίνης, διαλυτού VCAM-1, και suPAR σε σχέση με τους ασθενείς που επιβίωσαν, ενώ οι παραπάνω βιοδείκτες παρουσίασαν επίσης καλή προγωστική ικανότητα. Φαίνεται πως οι ενδοθηλιακοί βιοδείκτες πρεσεψίνη, διαλυτό VCAM-1, και suPAR μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως δείκτες πρόγνωσης βαρέως πασχόντων ασθενών με COVID-19, ασχέτως της χορήγησης δεξαμεθαζόνης. Τέλος, τα επίπεδα διαλυτού EPCR μετρήθηκαν κατά την εισαγωγή 84 COVID-19 ασθενών στο νοσοκομείο και 11 εξωτερικών ασθενών με επιβεβαιωμένη λοίμωξη SARS-CoV-2. Παρατηρήθηκε πως οι ασθενείς που νοσηλεύθηκαν είχαν υψηλότερα επίπεδα sEPCR, ενώ το sEPCR σε συνδυασμό με δείκτες όπως το BMI, η ηλικία και τα δ-διμερή παρουσίασαν υψηλή προγνωστική ικανότητα ως προς την ανάγκη νοσηλείας των ασθενών. Συμπεράσματα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματά μας, βρέθηκε σύνδεση μεταξύ της φλεγμονώδους ενεργοποίησης και της ενδοθηλιακής δυσλειτουργίας στην εκδήλωση της νόσου COVID-19. Αρκετοί από τους επιλεγμένους βιοδείκτες που εξετάστηκαν επέδειξαν καλή προγνωστική ικανότητα ασχέτως της θεραπείας που έλαβαν οι ασθενείς και παρείχαν σημαντικές πληροφορίες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στην κλινική πράξη. Η πλήρης κατανόηση των μηχανισμών που εμπλέκονται πίσω από την ενεργοποίηση της έκκρισης των παραπάνω ενδοθηλιακών βιοδεικτών θα μπορούσε να βοηθήσει στη διαλογή των ασθενών και την αξιολόγηση του κινδύνου για κάθε ασθενή ξεχωριστά.