Роль свободно-радикального окисления, гипоксии и их коррекции в патогенезе COVID-19


DOI: https://dx.doi.org/10.18565/therapy.2020.5.187-194

А.В. Щулькин, А.А. Филимонова

ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России
В представленном обзоре подробно рассмотрены патогенез коронавирусного заболевания 2019 (COVID-19), особенности вируса SARS-CoV-2. С учетом большого значения в развитии этой инфекции окислительного стресса и гипоксии целесообразно применение антиоксидантов и антигипоксантов в комплексном лечении COVID-19, что может оказаться полезным и существенно улучшить течение заболевания.
Ключевые слова: COVID-19, коронавирусы, окислительный стресс, гипоксия
Полный текст статьи доступен
в "Библиотеке Врача"

Литература


  1. Yang X., Yu Y., Xu J. et al. Clinical course and outcomes of critically ill patients with SARS-CoV-2 pneumonia in Wuhan, China: a single-centered, retrospective, observational study. Lancet Respir Med. 2020; 8(5): 475–81. doi: https://doi.org/10. 1016/S2213-2600(20)30079-5.

  2. Banerjee A., Kulcsar K., Misra V. et al. Bats and Coronaviruses. Viruses. 2019; 11(1): 41. doi: 10.3390/v11010041.

  3. Mehta P., McAuley D.F., Brown M. et al. COVID-19: consider cytokine storm syndromes and immunosuppression. Lancet. 2020; 395(10229): 1033–34. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30628-0.

  4. Bosch B.J., van der Zee R., de Haan C.A., Rottier P.J. The coronavirus spike protein is a class I virus fusion protein: structural and functional characterization of the fusion core complex. J Virol. 2003; 77(16): 8801–11. doi: 10.1128/jvi.77.16.8801-8811.2003.

  5. Li W., Moore M.J., Vasilieva N. et al. Angiotensin-converting enzyme 2 is a functional receptor for the SARS coronavirus. Nature. 2003; 426(6965): 450–54. doi: 10.1038/nature02145.

  6. Wrapp D., Wang N., Corbett K.S. et al. Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Science. 2020; 367(6483): 1260–63. doi: 10.1126/science.abb2507.

  7. South A.M., Diz D.I., Chappell M.C. COVID-19, ACE2, and the cardiovascular consequences. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2020; 318(5): H1084–H1090. doi: 10.1152/ajpheart.00217.2020.

  8. Деев Р.В. Клеточная трансплантация в программе лечения COVID-19: пересадка стволовых стромальных (мезенхимальных) клеток. Гены и Клетки. 2020; 2: 9–17.

  9. Sims A.C., Baric R.S., Yount B. et al. Severe acute respiratory syndrome coronavirus infection of human ciliated airway epithelia: role of ciliated cells in viral spread in the conducting airways of the lungs. J Virol. 2005; 79: 15511–24. doi:10.1128/JVI.79.24.15511-15524.2005.

  10. Mason R.J. Pathogenesis of COVID-19 from a cell biology perspective. Eur Respir J. 2020; 55(4): 2000607. doi: 10.1183/13993003.00607-2020.

  11. Li G., Fan Y., Lai Y. et al. Coronavirus infections and immune responses. J Med Virol. 2020; 92(4): 424–32. doi: 10.1002/jmv.25685.

  12. Hancock A.S., Stairiker C.J., Boesteanu A.C. et al. influenza A virus infection reveals in vivo Wnt pathway downregulation. J Virol. 2018; 92: e01325–18. doi: 10.1128/JVI.01325-18.

  13. 13. Xie J., Covassin N., Fan Z. et al. Association between hypoxemia and mortality in patients with COVID-19. Mayo Clin Proc. 2020; S0025–6196(20)30367-0. doi: 10.1016/j.mayocp.2020.04.006.

  14. 14. Halliwell B., Gutteridge J.M.C. Free radicals in biology and medicine (5 ed.) Clarendon Press. Oxford Published in 2015 by Oxford University Press; 2015.

  15. van den Brand J.M.A., Haagmans B.L., van Riel D. et al. The pathology and pathogenesis of experimental severe acute respiratory syndrome and influenza in animal models. J Comp Pathol. 2014; 151(1): 83–112. doi: 10.1016/j.jcpa.2014.01.004.

  16. Khomich O.A., Kochetkov S.N., Bartosch B., Ivanov A.V. Redox biology of respiratory viral infections. Viruses. 2018; 10(8): 392. doi: 10.3390/v10080392.

  17. Bedard K., Krause K.H. The NOX family of ROS-generating NADPH oxidases: physiology and pathophysiology. Physiol Rev. 2007; 87(1): 245–313. doi: 10.1152/physrev.00044.2005.

  18. To E.E., Broughton B.R., Hendricks K.S. et al. Influenza A virus and TLR7 activation potentiate NOX2 oxidase-dependent ROS production in macrophages. Free Radic Res. 2014; 48(8): 940–47. doi: 10.3109/10715762.2014.927579.

  19. Fink K., Duval A., Martel A. et al. Dual role of NOX2 in respiratory syncytial virus- and sendai virus-induced activation of NF-κB in airway epithelial cells. J Immunol. 2008, 180, 6911–22. doi: 10.4049/jimmunol.180.10.6911.

  20. Kaul P., Biagioli M.C., Singh I., Turner R.B. Rhinovirus-induced oxidative stress and interleukin-8 laboration involves p47-phox but is independent of attachment to intercellular adhesion molecule-1 and viral replication. J Infect Dis. 2000; 181(6): 1885–90. doi: 10.1086/315504.

  21. Snelgrove R.J., Edwards L., Rae A.J., Hussell T. An absence of reactive oxygen species improves the resolution of lung influenza infection. Eur J Immunol. 2006; 36: 1364–73. doi: 10.1002/eji.200635977.

  22. Amatore D., Sgarbanti R., Aquilano K. et al. Influenza virus replication in lung epithelial cells depends on redox-sensitive pathways activated by NOX4-derived ROS. Cell. Microbiol. 2015; 17(1): 131–45. doi: 10.1111/cmi.12343.

  23. Strengert M., Jennings R., Davanture S. et al. Mucosal reactive oxygen species are required for antiviral response: role of Duox in influenza a virus infection. Antioxid Redox Signal. 2014; 20(17): 2695–709. doi: 10.1089/ars.2013.5353.

  24. Oda T., Akaike T., Hamamoto T. et al. Oxygen radicals in influenza-induced pathogenesis and treatment with pyran polymer-conjugated SOD. Science 1989; 244: 974–76. doi: 10.1126/science.2543070.

  25. Cantu-Medellin N., Kelley E.E. Xanthine oxidoreductase-catalyzed reactive species generation: A process in critical need of reevaluation. Redox Biol. 2013; 1: 353–58. doi: 10.1016/j.redox.2013.05.002.

  26. Papi A., Contoli M., Gasparini P. et al. Role of xanthine oxidase activation and reduced glutathione depletion in rhinovirus induction of inflammation in respiratory epithelial cells. J Biol Chem. 2008; 283: 28595–606. doi: 10.1074/jbc.M805766200.

  27. Kim S., Kim M.J., Park D.Y. et al. Mitochondrial reactive oxygen species modulate innate immune response to influenza A virus in human nasal epithelium. Antivir. Res. 2015; 119: 78–83. doi: 10.1016/j.antiviral.2015.04.011.

  28. Berg R.M.G., Moller K., Bailey D.M. Neuro-oxidative-nitrosative stress in sepsis. J Cereb Blood Flow Metab. 2011; 31(7): 1532–44. doi: 10.1038/jcbfm.2011.48.

  29. Akaike T., Okamoto S., Sawa T. et al. 8-nitroguanosine formation in viral pneumonia and its implication for pathogenesis. Proc Natl Acad Sci USA. 2003; 100: 685–90. doi: 10.1073/pnas.0235623100.

  30. Lin C.W., Lin K.H., Hsieh T.H. et al. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 3C-like protease-induced apoptosis. FEMS Immunol Med Microbiol. 2006; 46: 375–80. doi: 10.1111/j.1574-695X.2006.00045.x.

  31. Padhan K., Minakshi R., Towheed M.A.B. et al. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 3a protein activates the mitochondrial death pathway through p38 MAP kinase activation J Gen Virol. 2008; 89(Pt 8): 1960–69. doi: 10.1099/vir.0.83665-0.

  32. Воронина Т.А. Антиоксиданты/антигипоксанты – недостающий пазл эффективной патогенетической терапии пациентов с COVID-19. Инфекционные болезни. 2020; 2: 97–102.

  33. Rajagopalan S., Kurz S., Munzel T. et al. Angiotensin II-mediated hypertension in the rat increases vascular superoxide production via membrane NADH/NADPH oxidase activation. Contribution to alterations of vasomotor tone. J Clin Invest. 1996; 97: 1916–23. doi: 10.1172/JCI118623.

  34. Zhang G.X., Lu X.M., Kimura S., Nishiyama A. Role of mitochondria in angiotensin II-induced reactive oxygen species and mitogen-activated protein kinase activation. Cardiovasc Res. 2007; 76: 204–12. doi: 10.1016/j.cardiores.2007.07.014.

  35. Chary M.A., Barbuto A.F., Izadmehr S. et al. COVID-19: therapeutics and their toxicities. Journal of Medical Toxicology. J Med Toxicol. 2020; 1–11. doi: 10.1007/s13181-020-00777-5.

  36. Cheng R.Z. Can early and high intravenous dose of vitamin C prevent and treat coronavirus disease 2019 (COVID-19)? Med Drug Discov. 2020; 5: 100028. doi: 10.1016/j.medidd.2020.100028.

  37. Horowitz R.I., Freeman P.R., Bruzzese J. Efficacy of glutathione therapy in relieving dyspnea associated with COVID-19 pneumonia: A report of 2 cases. Respir Med Case Rep. 2020; 30: 101063. doi: 10.1016/j.rmcr.2020.101063.

  38. Воронина Т.А. Мексидол: спектр фармакологических эффектов. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2012; 112(12): 86–90.

  39. Щулькин А.В. Современные представления об антигипоксическом и антиоксидантном эффектах Мексидола. Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. 2018; 12–2: 87–93.

  40. Щулькин А.В. Влияние Мексидола на развитие феномена эксайтотоксичности нейронов in vitro. Журнал неврологии и психиатрии им. С.С. Корсакова. 2012; 2: 35–39.

  41. Федин А.И. Неврологическая клиническая патология, ассоциированная с COVID-19. Доступ: http://neuronews.ru/index.php/rubriki/glavnaya-tema/item/3701-nevrologicheskaya-klinicheskaya-patologiya-assotsiirovannaya-s-covid-19 (дата обращения – 01.08.2020).


Об авторах / Для корреспонденции

Алексей Владимирович Щулькин, к.м.н., доцент, доцент кафедры фармакологии с курсом фармации ФДПО ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России. Адрес: 390000, г. Рязань, ул. Высоковольтная, д. 9. Тел.: 8 (920) 952-00-24. E-mail: alekseyshulkin@rambler.ru
Анастасия Александровна Филимонова, к.м.н., доцент кафедры сестринского дела ФГБОУ ВО «Рязанский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова» Минздрава России. Адрес: 390000,
г. Рязань, ул. Высоковольтная, д. 9. Тел.: 8 (920) 952-00-24. E-mail: anastasiyamolyanova2011@yandex.ru

К содержанию номера

Бионика Медиа