Hemostatische disbalans in ernstige SARS-CoV-2-gevallen: trombotische activiteit
In deze serie bespreek ik de hemostatische disnbalans die kenmerkend is voor ernstige gevallen van SARS-CoV-2. Zoals kan worden geleerd van de SARS-CoV-1-epidemie (2003) en de enorme hoeveelheid kennis die sinds 2003 wordt uitgebreid, zou de focus bij verslechtering niet voornamelijk moeten liggen op "SARS als longziekte"; in geen geval mag de sleutelrol van stollingsstoornissen als reactie op ontstekingen worden onderschat.
Het drievoudige mechanisme dat betrokken is bij zeer besmettelijke ziekten zoals SARS, bestaat uit hemostatische, inflammatoire en trombotische reacties, die recentelijk zijn erkend (The era of thromboinflammation: Platelets are dynamic sensors and effector cells during infectious diseases, Frontiers in Immunology, 13 September 2019). In dit medisch-technische bericht bespreek ik achtereenvolgens:
1. Voorspellende factoren voor SARS-CoV-2-geassocieerde trombo-inflammatie;
2. Mechanismen die ten grondslag liggen aan trombocytopenie;
2.1 Von Willebrand Factor- ADAMTS-13 (metalloprotease) mechanisme in trombotische trombocytopenische purpura (TTP);
3. Interactie van endotheliumschade en consumptie van bloedplaatjes;
3.1 NET's: Neutrophil Extracellulair Traps: overdrijving van een normaal ontstekingsproces?
4. Dynamica van (pro) trombine en fibrine;
4.1 Ontstekingsgevolgen van trombine, bevordering van microvasculaire trombose, DIC en MOF;
4.2 Fibrinolyse ontregelt de barrièrefunctie van fibrine, wat resulteert in ophoping van leukocyten geassocieerd met ischemie;
4.3 Urokinase-route: de rol van overexpressie van Serpine1 bij stolling en ontsteking van fibrine;
4.4 Diffuse alveolaire schade (DAD);
4.5 Longfibrose;
5. Zeldzame gevallen van trombose: antifosfolipide-antilichamen (COVID-19);
6. Behandeling met LMWH (heparine) van hypercoagulante patiënten
1. Prognostische factoren van SARS-CoV-2-geassocieerde trombo-inflammatie (ontsteking)
1.1 Prognostische factoren voor de ernst van SARS-1- en SARS-2-gevallen
In een cohortonderzoek onder 191 ernstig zieke SARS-CoV-2-patiënten, laag aantal lymfocyten, ernstige lymfopenie, leukocytose (verhoogde witte bloedcellen), verhoogde alanineaminotransferase (ALT, ernstig verhoogd door een beschadigde lever), lactaatdehydrogenase (LDH), hoge gevoeligheid troponine I, creatininekinase, verhoogde D-dimeerwaarden, serumferritine, IL-6, verlengde protrombinetijd en procalcitonine werden waargenomen in gevallen van ernstige verslechtering (Clinical course and risk factors for adult inpatients with COVID-19 in Wuhan: China: a retrospective cohort study, The Lancet, 9 March 2020). Verhoogde D-dimeerwaarden van meer dan het dubbele van de bovengrens van normaal is een prognostische marker voor het risico op veneuze trombo-embolie (Pulmonary embolism in patients with COVID-19: Time to change the paradigm of CT, Thrombosis Research, June 2020). Het niveau van inflammatoir IL-6 was extreem hoog bij ernstig zieke COVID-19-patiënten (Detectable Serum SARS-CoV-2 viral load (RNAaemia) is closely correlated with drastically elevated interleukin 6 (IL-6) level in critically ill COVID-19 patients, Clinical Infectious Diseases, 17 April 2020).
Overeenkomsten worden gevonden in een SARS-CoV-studie uit 2004. Voorspellende factoren voor respiratoir falen waren aanvankelijk absoluut aantal neutrofielen (ANC), piek CK-niveau, piek CRP-niveau. piek LDH-niveau en laagste aantal lymfocyten. De meeste patiënten hadden verhoogde C-reactieve proteïnespiegels en lymfopenie, andere veel voorkomende abnormale bevindingen waren leukopenie, trombocytopenie en verhoogde aminotransferase, lactaatdehydrogenase en creatininekinase (Clinical Manifestations, Laboratory Findings and Treatment Outcomes of SARS patients, Emerging Infectious Diseases, May 2004).
In een onderzoek met 85 ernstige gevallen van SARS-CoV-2 had 81,2% van de patiënten bij opname significant lage eosinofielen (witte bloedcellen), 60% had neutrofielen boven het normale bereik, 77,6% van de patiënten had lymfocyten onder het normale bereik en 78,8% van de patiënten had albumine onder het normale bereik. Verhoogde procalcitonine van meer dan 0,5 was geassocieerd met een overlijdenskans van 93%. Er wordt verondersteld dat eosinofilopenie mogelijk verband houdt met uitputting van CD8 T-cellen, waardoor SARS-CoV-2-geïnfecteerde patiënten met lagere niveaus van IL-5 , een interleukine dat betrokken is bij de proliferatie van eosinofielen (Clinical features of 85 fatal cases of COVID-19 from Wuhan: A retrospective observational study, 3 April 2020).
1.2 Meest typische factoren geassocieerd met SARS-CoV-2-gerelateerd trombotisch risico
Bij opname vertonen patiënten met een ernstige progressie van SARS-CoV-2 verhoogde D-dimereniveaus en fibrine / fibronogeen-afbraakproducten, maar afwijkingen in de protrombinetijd, partiële tromboplastinetijd en het aantal bloedplaatjes komen niet vaak voor. Hoewel het aantal bloedplaatjes geleidelijk afneemt, is er geen bloeding gemeld, ongeacht het optreden van DIC. De hypothese is dat dit duidt op een lokale expressie van DIC, pulmonale vasculaire trombose met daaropvolgende activering van fibrinolyse. Longtrombose kan protrombotische endotheeldisfunctie veroorzaken, die een ontstekingscascade veroorzaakt via complement en cytokine-afgifte en bloedstolling met vasculaire microthrombose die lokale consumptie-coagulopathie veroorzaakt (Pulmonary thrombosis in 2019-nCoV pneumonia?, Journal of Thrombosis and Haemostasis, 15 April 2020).
Verhogingen in PT zijn beperkt, terwijl aPTT normaal is bij opname. 10 dagen na opname zijn progressieve DIC, verlaagd fibrinogeen, verhoogd D-dimeer en verhoogde PT gemeld. Het niveau van ontsteking bij opname wordt aangegeven door verhoogde niveaus van IL-6, gecorreleerd met verhoogde fibrinogenen (COVID-19 and its implications for thrombosis and anticoagulation, American Society for Hematology, 27 April 2020). Trombocytopenie wordt in 12% van de gevallen gemeld. Fibrinolytische uitschakeling vindt plaats bij sepsis. Het patroon van protrombische coagulopathie dat wordt opgemerkt bij SARS-CoV-2-patiënten verschilt van wat wordt opgemerkt bij sepsis, waar het trombocytenaantal gewoonlijk wordt verlaagd (The procoagulant pattern of patients with COVID-19 acute respiratory distress syndrome, Journal of Thrombosis and Haemostasis, 17 April 2020).
1.3 Aantal bloedplaatjes: progressieve afname als indicator voor verslechtering
Interessant is dat sommige casestudy's aantonen dat bij opname van patiënten met SARS-CoV-2, de protrombinetijd, het aantal bloedplaatjes en de geactiveerde partiële tromboplastinetijd binnen het normale bereik liggen, terwijl de D-dimeerniveaus doorgaans verhoogd zijn (Acute aorto-iliac and mesenteric arterial thromboses as presenting features of COVID-19, Letter to British Journal of Haematology, 30 April 2020). In 2003 was trombocytopenie de meest opvallende bevinding in ernstige klinische cursussen. Het aantal bloedplaatjes was progressief afgenomen in 90% van de ernstigste gevallen, wat erop wijst dat er gedissemineerde intravasculaire coagulatie optreedt na beschadiging van de pulmonale capillaire vliezen veroorzaakt door inflammatoire bloedplaatjesaggregatie en microthrombusvorming (Prognostic factors for SARS: a clinical analysis of 165 cases, Clinical Infectious Diseases, Vol. 38 Issue 4, 15 Februari 2004).
Trombocytopenie (laag aantal bloedplaatjes die bijdragen tot stolling na bloeding) en verhoogde D-dimeer (fibrine-afbraak) niveaus kunnen worden verklaard door overmatige activering van de stollingscascade en bloedplaatjes. Naast endotheeldysfunctie, activeren Von Willebrand Factor (VWF) activering, het vrijkomen van weefselfactoren en activering van de Toll-like receptor (TLR) homeostatische onbalans. Bloedplaatjes zijn essentieel om een ontstekingsreactie op te wekken door verbinding van witte bloedcellen en stolling (The era of thromboinflammation: platelets are dynamic sensors and effector cells during infectious diseases, Frontiers in Immunology, 13 September 2019).
2. Mechanismen die ten grondslag liggen aan trombocytopenie bij SARS-CoV-2
Drie mechanismen waarmee coronavirussen het hematopoëtische systeem verstoren, worden verondersteld. Ze kunnen op elkaar inwerken. De eerste hypothese is dat SARS-CoV-2, net als andere coronavirussen, beenmergcellen en bloedplaatjes binnendringt via aminopeptidase CD13, aanwezig op epitheelcellen, en vervolgens groeiremming en apoptose induceert, wat leidt tot remming van hematopoëse (vorming van bloedcellen en bloedplaatjes), resulterend in trombocytopenie. Activering van het macrofaagsysteem (de rekrutering en afgifte van inflammatoire cytokines) verbruikt rode bloedcellen. Na de activering van T-cellen (transportcellen) veroorzaakt een ontstekingssoep met IL-6 immuunschade aan het longweefsel. Schade aan capillair weefsel verscheurt megakaryocyten (waarin bloedplaatjes worden geproduceerd) en blokkeert bloedplaatjes, waardoor de afgifte van bloedplaatjes in het longsysteem wordt belemmerd. Opgemerkt moet worden dat IL-6, SARS-eiwitten ORF3a en ORF8a (de eiwitten van SARS-CoVs) en een verscheidenheid aan cytokines bijdragen aan epitheliale en vasculaire permeabiliteit, waardoor de inflammatoire cascade verder toeneemt.
Een tweede verondersteld mechanisme is dat antilichamen op plaatjesoppervlakken worden gedetecteerd door het reticulo-endotheliale systeem (RES), een deel van het immuunsysteem dat zich in het endotheelweefsel bevindt. De vernietiging van bloedplaatjes is het gevolg van het feit dat bloedplaatjes worden bekleed met antilichamen tegen bloedplaatjes.
Een derde hypothese verklaart de algemene klinische bevindingen in ernstige gevallen van SARS-CoV-2. Beschadigde pulmonale endotheelcellen activeren bloedplaatjes in de longen, aggregeren microthrombi, gevolgd door consumptie van bloedplaatjes. Dit lijkt verenigbaar te zijn met DIC gezien in SARS-CoV-2-gevallen (Mechanisms of thrombocytopenia in COVID-19 patients, Annals of Hematology, 30 March 2020).
Het is opmerkelijk dat wanneer de Von Willebrand-factor uit muizen wordt geslagen, er geen adenovirus-geïnduceerde trombocytopenie optreedt. Virusgeïnduceerde trombocytopenie hangt hoogstwaarschijnlijk af van de interactie tussen bloedplaatjes en Von Willebrand Factor, een stollingsfactor die betrokken is bij de hechting van bloedplaatjes aan het beschadigde subendohelium (Adenovirus-induced thrombocytopenia: the role of the van Willebrand factor and P-selectin in mediating accelerated platelet clearance, Blood Vol. 109 Issue 7, 1 April 2007). Geactiveerd endothelium reguleert VCAM-1, een eiwit dat de adhesie van leukocyten aan vasculair endotheel medieert. Virale ontsteking activeert endotheelcellen, stimuleert de vorming van van endotheelcellen afgeleide microdeeltjes (MP's), die geassocieerd zijn met een verhoogde afgifte van ultra-groot moleculair gewicht von Willebrand Factor (ULVWF) plasmamultimeren. Endotheel microdeeltjes zijn betrokken bij de regulering van de bloedstroom, ontsteking, transport en coagulatie
(Endothelial Microparticle-Derived Reactive Oxygen Species: Role in endothelial signaling and vascular function, Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2016:5047954).
2.1 Von Willebrand Factor- ADAMTS-13 (metalloprotease) mechanisme in trombotische trombocytopenische purpura (TTP)
De hemostatische functie van de Von Willebrand Factor (VWF), aangebracht op het subendotheel, is het rekruteren van bloedplaatjes voor beschadigde bloedvaten door te binden aan het bloedplaatjes GP Ib-IX-V-complex. VWF wordt opgeslagen in megakaryocyten / bloedplaatjes en in door histamine geactiveerde endotheelcellen. Na stimulatie van het endotheel worden ultragrote multimeren van de VWF (ULVWF) vrijgegeven, die stevig aan bloedplaatjes binden. De afgifte van hyperreactieve ULVWF wordt gemodereerd door ADAMTS-13, een metalloprotease met trombospondinemotief. ADAMTS-13 splijt Von Willebrand-factoren. Als dit mechanisme niet werkt vanwege een tekort aan ADAMTS-13, treedt trombotische trombocytopenische purpura (TTP) op. De verworven vorm van TTP is het resultaat van antilichamen die zijn gericht tegen ADAMTS-13. Een inherente 'zwakte' van ADAMTS-13 is de afwezigheid van een transmembraan domein; een oplosbare vorm van ADAMTS-13 hecht aan het A3-domein van VWF (ADAMTS-13 interacts with the endothelial cell-derived Ultra-large von Willebrand Factor, Journal of Biological Chemistry, 8 August 2003, Vol. 278, No.32).
ADAMTS-13 voorkomt de vorming van trombi. Deze metalloprotease is de sleutel bij het downreguleren van trombose en ontsteking. Een tekort aan ADAMTS-13 vormt op zichzelf geen TTP of ischemische beroerte, maar veroorzaakt wel dat de protromobotische toestand wordt versterkt door andere ADAM-metalloproteasen, cytokines en MMP's.
3. Interactie van endotheelbeschadiging en consumptie van bloedplaatjes
Schade aan het endotheel weefsel wordt geassocieerd met Multisystem Organ Failure (MOF), zoals onlangs gemeld in een ernstig geval van COVID-19. Endotheliumdysfunctie wordt genoemd als de belangrijkste determinant van microvasculaire disfunctie, door te verschuiven naar verbeterde vaatvernauwing met daaropvolgende orgaanischemie, ontsteking met weefseloedeem en een pro-coagulante toestand. Bovendien wordt verondersteld dat inductie van apoptose en pyroptose een sleutelrol speelt bij endotheelcelletsel, waardoor de microcirculatie in vaatbedden wordt verstoord (Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19, The Lancet, 20 April 2020). Beschadigd longweefsel en pulmonale endotheelcellen resulteren in de bloedplaatjesaggregatie in de longen, terwijl de vorming van trombi op de beschadigde plaats de consumptie van bloedplaatjes kan veroorzaken. Langdurige ventilatie kan longfibrose veroorzaken. Een verder verhoogde consumptie van bloedplaatjes en verminderde productie van bloedplaatjes kan leiden tot trombocytopenie (Thrombocytopenia in patients with SARS, Immune Hematology, April 2005; 10(2)).
De sleutelrol van ACE2-receptoren als toegangsplaats voor SARS-CoV-2 is verklarend. Gevonden in endotheelcellen, is de ACE2-receptor een doelwit voor inflammatoire celinfiltratie, endotheelcelapoptose (celdood). Inductie van celdood en pyroptose (Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19, The Lancet, 20 April 2020).
3.1 NET's: extracellulaire 'vallen' van neutrofielen: overdrijving van een normaal ontstekingsproces?
Bij detectie van pathogenen bevorderen geactiveerde bloedplaatjes de extracellulaire vallen (NET's) van neutrofielen. NET's bevatten enzymen van chromatine, histon en granulaat die worden uitgestoten door geactiveerde neutrofielen. Dit proces heet NETosis. P-selectine, afgeleid van bloedplaatjes, vergemakkelijkt interacties van plaatjes-neutrofielen tijdens de vroege fase van het NETosis-proces. Bloedplaatjes GPIba en integrine aIIbb3 zijn mediatoren van NETosis. Het vrijkomen van cathepsine G en serineprotease (waaronder TMPRSS2) door geactiveerde neutrofielen kan een overdreven activering van bloedplaatjes, coagulatie en trombose en endotheelbeschadiging veroorzaken (The era of thromboinflammation: Platelets are dynamic sensors and effector cells during infectious diseases, Frontiers in immunology, 13 September 2019).
Eosinofielen, mastcellen en macrofagen zouden in staat zijn NET's af te geven. Opmerkelijk is dat neutrofielen geprogrammeerde celdood ondergaan die moet worden onderscheiden van apoptose en necrotische celdood (Regulation of Innate Immune Responses by Platelets, Frontiers in immunology, 2019; 10: 1320). Ongecontroleerde NET-vorming draagt bij aan arteriële en veneuze trombose (Neutrophil Extracellular Traps: Villains and targets in arterial, venous and cancer-associated thrombosis, Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology September 2019, Vol. 39, Issue 9). NET-formaties werden waargenomen op de plaats van oppervlakkig geërodeerde plaques om bij te dragen aan trombusprogressie (Platelet Interaction with Innate Immune Cells, Karger Transfusion Medicine and Hemotherapy, March 2016; 43(2)).
Een stollingsprobleem als gevolg van overexpressie van Serpine1
Bij een juiste werking is het urokinase / coagulatiesysteem uitgebalanceerd: bij detectie van schade aan het endotheel veroorzaken cellen de afgifte van fibrine op de plaats van verwonding. Tijdens deze fase waarin het lichaam zijn weefsel moet herstellen, voorkomt Serpine1 de voortijdige afbraak van fibrine. Later in het proces moet fibrine worden opgelost. Hier worden tPA / PLAT en plasminogeen gebonden aan fibrine in de trombus, om PLAT te beschermen tegen remming door Serpine1, waardoor plasmaminegeneratie en fibrinolyse (afbraak van fibrinestolsels) mogelijk wordt. Remming van stikstofmonoxide induceert de expressie van Serpine1, wat uiteindelijk resulteert in fibrose. Overexpressie wordt veroorzaakt door factoren zoals de afgifte van inflammatoire cytokines, Ang II, Transforming Growth Factor-beta (TGF-beta), aldosteron en lipoproteïnen (Serpins in thrombosis, hemostasis and fibrinolysis, Journal of Thrombosis and Haemostasis, July 2007; 5).
4.4. Diffuse alveolaire schade (DAD)
Diffuse alveolaire schade (DAD) is waargenomen als een kenmerkend kenmerk in ernstige gevallen van SARS-CoV-2 (Pulmonary Fibrosis and COVID-19: the potential role for antifibrotic therapy, The Lancet Respiratory Medicine, 15 May 2020). Naast DAD wordt de aanwezigheid van microthrombi in longslagaders gerapporteerd (Thromboembolic Findings in COVID-19 Autopsies: Pulmonary Thrombosis or Embolism?, Annals of Medicine, 15 May 2020). Acute-fase DAD wordt gekenmerkt door hyaline membranen in de longblaasjes. Bij SARS-CoV-1-patiënten werden exsudatieve-fase DAD en verhoogde macrofagen, samen met oedeem, bloeding en hyaliene membraanvorming waargenomen tijdens het vroege stadium van infectie. 10 dagen na infectie vertoonden SARS-CoV-1-patiënten DAD die tot 100% van de long in beslag namen, evenals longfibrose, wat resulteerde in langdurig consistent verlies van longelasticiteit. Bloeding duidt op voortijdige afbraak van fibrineproducten, aangegeven door vasculaire lekkage in alveolaire ruimtes en ontwikkeling van DAD. In muizenmodellen met ernstige gevallen van SARS-infectie werd een verhoging van serumalbumine waargenomen (Mechanisms of SARS-Coronavirus-Induced Acute Lung Injury, mBio Microbiology ASM, July/August 2013, Vol. 4 Issue 4, e00271-13); ziek ook 'Serum prealbumin is a prognostic indicator in idiopathic pulmonary fibrosis', The Clinical Respiratory Journal, 18 May 2019).
Het risico op door heparine veroorzaakte trombocytopenie (HIT) is een complicerende factor. Trombose-gerelateerde trombocytopenie moet echter worden onderscheiden van HIT. Trombose en trombocytopenie zijn niet paradoxaal: wat wordt waargenomen is VTE met consumptie van bloedplaatjes vroeg in de loop van de ziekte, vóór toediening van heparine. Zelfs bij patiënten met HIT die anticoagulantia nodig hebben, worden lepirudine en argatroban beschouwd als veilige trombineremmers (Thrombocytopenia due to acute venous thromboembolism and its role in expanding the differential diagnosis of Heparin-Induced Thrombocytopenia, American Journal of Hematology 76:69-73 (2004). Naast de anticoagulerende eigenschappen, heeft heparine ook anti-aritmische effecten (Anticoagulant and antiarrhytmic effects of heparin in the treatment of COVID-19 patients, Journal of Thrombosis and Haemostasis, 14 May 2020).
In deze serie bespreek ik de hemostatische disnbalans die kenmerkend is voor ernstige gevallen van SARS-CoV-2. Zoals kan worden geleerd van de SARS-CoV-1-epidemie (2003) en de enorme hoeveelheid kennis die sinds 2003 wordt uitgebreid, zou de focus bij verslechtering niet voornamelijk moeten liggen op "SARS als longziekte"; in geen geval mag de sleutelrol van stollingsstoornissen als reactie op ontstekingen worden onderschat.
Het drievoudige mechanisme dat betrokken is bij zeer besmettelijke ziekten zoals SARS, bestaat uit hemostatische, inflammatoire en trombotische reacties, die recentelijk zijn erkend (The era of thromboinflammation: Platelets are dynamic sensors and effector cells during infectious diseases, Frontiers in Immunology, 13 September 2019). In dit medisch-technische bericht bespreek ik achtereenvolgens:
1. Voorspellende factoren voor SARS-CoV-2-geassocieerde trombo-inflammatie;
2. Mechanismen die ten grondslag liggen aan trombocytopenie;
2.1 Von Willebrand Factor- ADAMTS-13 (metalloprotease) mechanisme in trombotische trombocytopenische purpura (TTP);
3. Interactie van endotheliumschade en consumptie van bloedplaatjes;
3.1 NET's: Neutrophil Extracellulair Traps: overdrijving van een normaal ontstekingsproces?
4. Dynamica van (pro) trombine en fibrine;
4.1 Ontstekingsgevolgen van trombine, bevordering van microvasculaire trombose, DIC en MOF;
4.2 Fibrinolyse ontregelt de barrièrefunctie van fibrine, wat resulteert in ophoping van leukocyten geassocieerd met ischemie;
4.3 Urokinase-route: de rol van overexpressie van Serpine1 bij stolling en ontsteking van fibrine;
4.4 Diffuse alveolaire schade (DAD);
4.5 Longfibrose;
5. Zeldzame gevallen van trombose: antifosfolipide-antilichamen (COVID-19);
6. Behandeling met LMWH (heparine) van hypercoagulante patiënten
1. Prognostische factoren van SARS-CoV-2-geassocieerde trombo-inflammatie (ontsteking)
1.1 Prognostische factoren voor de ernst van SARS-1- en SARS-2-gevallen
In een cohortonderzoek onder 191 ernstig zieke SARS-CoV-2-patiënten, laag aantal lymfocyten, ernstige lymfopenie, leukocytose (verhoogde witte bloedcellen), verhoogde alanineaminotransferase (ALT, ernstig verhoogd door een beschadigde lever), lactaatdehydrogenase (LDH), hoge gevoeligheid troponine I, creatininekinase, verhoogde D-dimeerwaarden, serumferritine, IL-6, verlengde protrombinetijd en procalcitonine werden waargenomen in gevallen van ernstige verslechtering (Clinical course and risk factors for adult inpatients with COVID-19 in Wuhan: China: a retrospective cohort study, The Lancet, 9 March 2020). Verhoogde D-dimeerwaarden van meer dan het dubbele van de bovengrens van normaal is een prognostische marker voor het risico op veneuze trombo-embolie (Pulmonary embolism in patients with COVID-19: Time to change the paradigm of CT, Thrombosis Research, June 2020). Het niveau van inflammatoir IL-6 was extreem hoog bij ernstig zieke COVID-19-patiënten (Detectable Serum SARS-CoV-2 viral load (RNAaemia) is closely correlated with drastically elevated interleukin 6 (IL-6) level in critically ill COVID-19 patients, Clinical Infectious Diseases, 17 April 2020).
Overeenkomsten worden gevonden in een SARS-CoV-studie uit 2004. Voorspellende factoren voor respiratoir falen waren aanvankelijk absoluut aantal neutrofielen (ANC), piek CK-niveau, piek CRP-niveau. piek LDH-niveau en laagste aantal lymfocyten. De meeste patiënten hadden verhoogde C-reactieve proteïnespiegels en lymfopenie, andere veel voorkomende abnormale bevindingen waren leukopenie, trombocytopenie en verhoogde aminotransferase, lactaatdehydrogenase en creatininekinase (Clinical Manifestations, Laboratory Findings and Treatment Outcomes of SARS patients, Emerging Infectious Diseases, May 2004).
In een onderzoek met 85 ernstige gevallen van SARS-CoV-2 had 81,2% van de patiënten bij opname significant lage eosinofielen (witte bloedcellen), 60% had neutrofielen boven het normale bereik, 77,6% van de patiënten had lymfocyten onder het normale bereik en 78,8% van de patiënten had albumine onder het normale bereik. Verhoogde procalcitonine van meer dan 0,5 was geassocieerd met een overlijdenskans van 93%. Er wordt verondersteld dat eosinofilopenie mogelijk verband houdt met uitputting van CD8 T-cellen, waardoor SARS-CoV-2-geïnfecteerde patiënten met lagere niveaus van IL-5 , een interleukine dat betrokken is bij de proliferatie van eosinofielen (Clinical features of 85 fatal cases of COVID-19 from Wuhan: A retrospective observational study, 3 April 2020).
1.2 Meest typische factoren geassocieerd met SARS-CoV-2-gerelateerd trombotisch risico
Bij opname vertonen patiënten met een ernstige progressie van SARS-CoV-2 verhoogde D-dimereniveaus en fibrine / fibronogeen-afbraakproducten, maar afwijkingen in de protrombinetijd, partiële tromboplastinetijd en het aantal bloedplaatjes komen niet vaak voor. Hoewel het aantal bloedplaatjes geleidelijk afneemt, is er geen bloeding gemeld, ongeacht het optreden van DIC. De hypothese is dat dit duidt op een lokale expressie van DIC, pulmonale vasculaire trombose met daaropvolgende activering van fibrinolyse. Longtrombose kan protrombotische endotheeldisfunctie veroorzaken, die een ontstekingscascade veroorzaakt via complement en cytokine-afgifte en bloedstolling met vasculaire microthrombose die lokale consumptie-coagulopathie veroorzaakt (Pulmonary thrombosis in 2019-nCoV pneumonia?, Journal of Thrombosis and Haemostasis, 15 April 2020).
Verhogingen in PT zijn beperkt, terwijl aPTT normaal is bij opname. 10 dagen na opname zijn progressieve DIC, verlaagd fibrinogeen, verhoogd D-dimeer en verhoogde PT gemeld. Het niveau van ontsteking bij opname wordt aangegeven door verhoogde niveaus van IL-6, gecorreleerd met verhoogde fibrinogenen (COVID-19 and its implications for thrombosis and anticoagulation, American Society for Hematology, 27 April 2020). Trombocytopenie wordt in 12% van de gevallen gemeld. Fibrinolytische uitschakeling vindt plaats bij sepsis. Het patroon van protrombische coagulopathie dat wordt opgemerkt bij SARS-CoV-2-patiënten verschilt van wat wordt opgemerkt bij sepsis, waar het trombocytenaantal gewoonlijk wordt verlaagd (The procoagulant pattern of patients with COVID-19 acute respiratory distress syndrome, Journal of Thrombosis and Haemostasis, 17 April 2020).
1.3 Aantal bloedplaatjes: progressieve afname als indicator voor verslechtering
Interessant is dat sommige casestudy's aantonen dat bij opname van patiënten met SARS-CoV-2, de protrombinetijd, het aantal bloedplaatjes en de geactiveerde partiële tromboplastinetijd binnen het normale bereik liggen, terwijl de D-dimeerniveaus doorgaans verhoogd zijn (Acute aorto-iliac and mesenteric arterial thromboses as presenting features of COVID-19, Letter to British Journal of Haematology, 30 April 2020). In 2003 was trombocytopenie de meest opvallende bevinding in ernstige klinische cursussen. Het aantal bloedplaatjes was progressief afgenomen in 90% van de ernstigste gevallen, wat erop wijst dat er gedissemineerde intravasculaire coagulatie optreedt na beschadiging van de pulmonale capillaire vliezen veroorzaakt door inflammatoire bloedplaatjesaggregatie en microthrombusvorming (Prognostic factors for SARS: a clinical analysis of 165 cases, Clinical Infectious Diseases, Vol. 38 Issue 4, 15 Februari 2004).
Trombocytopenie (laag aantal bloedplaatjes die bijdragen tot stolling na bloeding) en verhoogde D-dimeer (fibrine-afbraak) niveaus kunnen worden verklaard door overmatige activering van de stollingscascade en bloedplaatjes. Naast endotheeldysfunctie, activeren Von Willebrand Factor (VWF) activering, het vrijkomen van weefselfactoren en activering van de Toll-like receptor (TLR) homeostatische onbalans. Bloedplaatjes zijn essentieel om een ontstekingsreactie op te wekken door verbinding van witte bloedcellen en stolling (The era of thromboinflammation: platelets are dynamic sensors and effector cells during infectious diseases, Frontiers in Immunology, 13 September 2019).
2. Mechanismen die ten grondslag liggen aan trombocytopenie bij SARS-CoV-2
Drie mechanismen waarmee coronavirussen het hematopoëtische systeem verstoren, worden verondersteld. Ze kunnen op elkaar inwerken. De eerste hypothese is dat SARS-CoV-2, net als andere coronavirussen, beenmergcellen en bloedplaatjes binnendringt via aminopeptidase CD13, aanwezig op epitheelcellen, en vervolgens groeiremming en apoptose induceert, wat leidt tot remming van hematopoëse (vorming van bloedcellen en bloedplaatjes), resulterend in trombocytopenie. Activering van het macrofaagsysteem (de rekrutering en afgifte van inflammatoire cytokines) verbruikt rode bloedcellen. Na de activering van T-cellen (transportcellen) veroorzaakt een ontstekingssoep met IL-6 immuunschade aan het longweefsel. Schade aan capillair weefsel verscheurt megakaryocyten (waarin bloedplaatjes worden geproduceerd) en blokkeert bloedplaatjes, waardoor de afgifte van bloedplaatjes in het longsysteem wordt belemmerd. Opgemerkt moet worden dat IL-6, SARS-eiwitten ORF3a en ORF8a (de eiwitten van SARS-CoVs) en een verscheidenheid aan cytokines bijdragen aan epitheliale en vasculaire permeabiliteit, waardoor de inflammatoire cascade verder toeneemt.
Een tweede verondersteld mechanisme is dat antilichamen op plaatjesoppervlakken worden gedetecteerd door het reticulo-endotheliale systeem (RES), een deel van het immuunsysteem dat zich in het endotheelweefsel bevindt. De vernietiging van bloedplaatjes is het gevolg van het feit dat bloedplaatjes worden bekleed met antilichamen tegen bloedplaatjes.
Een derde hypothese verklaart de algemene klinische bevindingen in ernstige gevallen van SARS-CoV-2. Beschadigde pulmonale endotheelcellen activeren bloedplaatjes in de longen, aggregeren microthrombi, gevolgd door consumptie van bloedplaatjes. Dit lijkt verenigbaar te zijn met DIC gezien in SARS-CoV-2-gevallen (Mechanisms of thrombocytopenia in COVID-19 patients, Annals of Hematology, 30 March 2020).
Het is opmerkelijk dat wanneer de Von Willebrand-factor uit muizen wordt geslagen, er geen adenovirus-geïnduceerde trombocytopenie optreedt. Virusgeïnduceerde trombocytopenie hangt hoogstwaarschijnlijk af van de interactie tussen bloedplaatjes en Von Willebrand Factor, een stollingsfactor die betrokken is bij de hechting van bloedplaatjes aan het beschadigde subendohelium (Adenovirus-induced thrombocytopenia: the role of the van Willebrand factor and P-selectin in mediating accelerated platelet clearance, Blood Vol. 109 Issue 7, 1 April 2007). Geactiveerd endothelium reguleert VCAM-1, een eiwit dat de adhesie van leukocyten aan vasculair endotheel medieert. Virale ontsteking activeert endotheelcellen, stimuleert de vorming van van endotheelcellen afgeleide microdeeltjes (MP's), die geassocieerd zijn met een verhoogde afgifte van ultra-groot moleculair gewicht von Willebrand Factor (ULVWF) plasmamultimeren. Endotheel microdeeltjes zijn betrokken bij de regulering van de bloedstroom, ontsteking, transport en coagulatie
(Endothelial Microparticle-Derived Reactive Oxygen Species: Role in endothelial signaling and vascular function, Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2016:5047954).
2.1 Von Willebrand Factor- ADAMTS-13 (metalloprotease) mechanisme in trombotische trombocytopenische purpura (TTP)
De hemostatische functie van de Von Willebrand Factor (VWF), aangebracht op het subendotheel, is het rekruteren van bloedplaatjes voor beschadigde bloedvaten door te binden aan het bloedplaatjes GP Ib-IX-V-complex. VWF wordt opgeslagen in megakaryocyten / bloedplaatjes en in door histamine geactiveerde endotheelcellen. Na stimulatie van het endotheel worden ultragrote multimeren van de VWF (ULVWF) vrijgegeven, die stevig aan bloedplaatjes binden. De afgifte van hyperreactieve ULVWF wordt gemodereerd door ADAMTS-13, een metalloprotease met trombospondinemotief. ADAMTS-13 splijt Von Willebrand-factoren. Als dit mechanisme niet werkt vanwege een tekort aan ADAMTS-13, treedt trombotische trombocytopenische purpura (TTP) op. De verworven vorm van TTP is het resultaat van antilichamen die zijn gericht tegen ADAMTS-13. Een inherente 'zwakte' van ADAMTS-13 is de afwezigheid van een transmembraan domein; een oplosbare vorm van ADAMTS-13 hecht aan het A3-domein van VWF (ADAMTS-13 interacts with the endothelial cell-derived Ultra-large von Willebrand Factor, Journal of Biological Chemistry, 8 August 2003, Vol. 278, No.32).
ADAMTS-13 voorkomt de vorming van trombi. Deze metalloprotease is de sleutel bij het downreguleren van trombose en ontsteking. Een tekort aan ADAMTS-13 vormt op zichzelf geen TTP of ischemische beroerte, maar veroorzaakt wel dat de protromobotische toestand wordt versterkt door andere ADAM-metalloproteasen, cytokines en MMP's.
3. Interactie van endotheelbeschadiging en consumptie van bloedplaatjes
Schade aan het endotheel weefsel wordt geassocieerd met Multisystem Organ Failure (MOF), zoals onlangs gemeld in een ernstig geval van COVID-19. Endotheliumdysfunctie wordt genoemd als de belangrijkste determinant van microvasculaire disfunctie, door te verschuiven naar verbeterde vaatvernauwing met daaropvolgende orgaanischemie, ontsteking met weefseloedeem en een pro-coagulante toestand. Bovendien wordt verondersteld dat inductie van apoptose en pyroptose een sleutelrol speelt bij endotheelcelletsel, waardoor de microcirculatie in vaatbedden wordt verstoord (Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19, The Lancet, 20 April 2020). Beschadigd longweefsel en pulmonale endotheelcellen resulteren in de bloedplaatjesaggregatie in de longen, terwijl de vorming van trombi op de beschadigde plaats de consumptie van bloedplaatjes kan veroorzaken. Langdurige ventilatie kan longfibrose veroorzaken. Een verder verhoogde consumptie van bloedplaatjes en verminderde productie van bloedplaatjes kan leiden tot trombocytopenie (Thrombocytopenia in patients with SARS, Immune Hematology, April 2005; 10(2)).
De sleutelrol van ACE2-receptoren als toegangsplaats voor SARS-CoV-2 is verklarend. Gevonden in endotheelcellen, is de ACE2-receptor een doelwit voor inflammatoire celinfiltratie, endotheelcelapoptose (celdood). Inductie van celdood en pyroptose (Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19, The Lancet, 20 April 2020).
3.1 NET's: extracellulaire 'vallen' van neutrofielen: overdrijving van een normaal ontstekingsproces?
Bij detectie van pathogenen bevorderen geactiveerde bloedplaatjes de extracellulaire vallen (NET's) van neutrofielen. NET's bevatten enzymen van chromatine, histon en granulaat die worden uitgestoten door geactiveerde neutrofielen. Dit proces heet NETosis. P-selectine, afgeleid van bloedplaatjes, vergemakkelijkt interacties van plaatjes-neutrofielen tijdens de vroege fase van het NETosis-proces. Bloedplaatjes GPIba en integrine aIIbb3 zijn mediatoren van NETosis. Het vrijkomen van cathepsine G en serineprotease (waaronder TMPRSS2) door geactiveerde neutrofielen kan een overdreven activering van bloedplaatjes, coagulatie en trombose en endotheelbeschadiging veroorzaken (The era of thromboinflammation: Platelets are dynamic sensors and effector cells during infectious diseases, Frontiers in immunology, 13 September 2019).
Eosinofielen, mastcellen en macrofagen zouden in staat zijn NET's af te geven. Opmerkelijk is dat neutrofielen geprogrammeerde celdood ondergaan die moet worden onderscheiden van apoptose en necrotische celdood (Regulation of Innate Immune Responses by Platelets, Frontiers in immunology, 2019; 10: 1320). Ongecontroleerde NET-vorming draagt bij aan arteriële en veneuze trombose (Neutrophil Extracellular Traps: Villains and targets in arterial, venous and cancer-associated thrombosis, Arteriosclerosis, Thrombosis and Vascular Biology September 2019, Vol. 39, Issue 9). NET-formaties werden waargenomen op de plaats van oppervlakkig geërodeerde plaques om bij te dragen aan trombusprogressie (Platelet Interaction with Innate Immune Cells, Karger Transfusion Medicine and Hemotherapy, March 2016; 43(2)).
4. Dynamica van (pro) trombine en fibrine
4.1 Ontstekingsgevolgen van trombine bevorderende microvasculaire trombose, DIC en MOF
Verspreide intravasculaire coagulatie (DIC) en diepe veneuze trombose (DVT) worden expliciet genoemd in een review uit 1999 over het mechanisme tussen infectieziekten en stollingsstoornissen (Review: Infectious Diseases and Coagulation Disorders, The Journal of Infectious Diseases, 1 July 1999). Het is bekend dat microvasculaire trombi zich vormen na de omzetting van fibrinogeen in fibrine (Pathogenesis of disseminated intravascular coagulation in sepsis, JAMA, 1993 vol. 270). Microvasculaire trombose, falen van meerdere organen en bloeding treden op als gevolg van de consumptie van stollingsfactoren en activering van het fibrinolytische systeem. Hoewel DIC geassocieerd is met zowel de consumptie van bloedplaatjes als de stollingsfactor, zijn hemolytisch uremisch syndroom (HUS) en trombotische trombocytopenische purpura (TTP) niet geassocieerd met de consumptie van stollingsfactoren; HUS en TTP worden gekenmerkt door trombocytopenie (Par. 2.1 beschrijft het mechanisme van VWF en ADAMTS-13 onderliggende TTP).
De functie van protrombine is om de stolling te verbeteren door bloedplaatjes te activeren en door fibrinogeen om te zetten in fibrine. Hoewel trombine een noodzakelijk enzym is, draagt trombine ook bij aan verdere ontsteking. De beheersing van trombines door antitrombine III, weefselfactorroute-remmer en proteïne C-systeem wordt aangetast door infecties zoals SARS-CoV-2, die microthrombose, DIC en multisysteem-orgaanfalen bevorderen. Naast diepe veneuze trombose is een hoge prevalentie van acute longembolie gemeld (COVID-19 Complicated by Acute Pulmonary Embolism, Radiology: Cardiothoracic Imaging 2020:2(2):e200067).
4.1 Ontstekingsgevolgen van trombine bevorderende microvasculaire trombose, DIC en MOF
Verspreide intravasculaire coagulatie (DIC) en diepe veneuze trombose (DVT) worden expliciet genoemd in een review uit 1999 over het mechanisme tussen infectieziekten en stollingsstoornissen (Review: Infectious Diseases and Coagulation Disorders, The Journal of Infectious Diseases, 1 July 1999). Het is bekend dat microvasculaire trombi zich vormen na de omzetting van fibrinogeen in fibrine (Pathogenesis of disseminated intravascular coagulation in sepsis, JAMA, 1993 vol. 270). Microvasculaire trombose, falen van meerdere organen en bloeding treden op als gevolg van de consumptie van stollingsfactoren en activering van het fibrinolytische systeem. Hoewel DIC geassocieerd is met zowel de consumptie van bloedplaatjes als de stollingsfactor, zijn hemolytisch uremisch syndroom (HUS) en trombotische trombocytopenische purpura (TTP) niet geassocieerd met de consumptie van stollingsfactoren; HUS en TTP worden gekenmerkt door trombocytopenie (Par. 2.1 beschrijft het mechanisme van VWF en ADAMTS-13 onderliggende TTP).
De functie van protrombine is om de stolling te verbeteren door bloedplaatjes te activeren en door fibrinogeen om te zetten in fibrine. Hoewel trombine een noodzakelijk enzym is, draagt trombine ook bij aan verdere ontsteking. De beheersing van trombines door antitrombine III, weefselfactorroute-remmer en proteïne C-systeem wordt aangetast door infecties zoals SARS-CoV-2, die microthrombose, DIC en multisysteem-orgaanfalen bevorderen. Naast diepe veneuze trombose is een hoge prevalentie van acute longembolie gemeld (COVID-19 Complicated by Acute Pulmonary Embolism, Radiology: Cardiothoracic Imaging 2020:2(2):e200067).
4.2 Premature fibrinolyse ontregelt de barrièrefunctie van fibrine, resulterend in ophoping van leukocyten en neutrofielen geassocieerd met ischemie
Trombine-activering van endotheel- en immuun-effectorcellen induceert de aanmaak van groeifactoren, chemokines en cytokines en verandert de adhesie. Trombinestimulatie van endotheelcellen resulteert in de expressie van chemokines, waaronder IL-6, IL-8, plaatjesactiverende factor (PAT) en MCP-1, monocyten chemoattractant proteïne, proangiogene mediatoren (groeifactor-bèta), proadhesieve factoren zoals ICAM- 1, een intercellulair adhesiemolecuul en P-selectine. PPACK-alfa-trombine verbetert de rekrutering van leukocyten naar beschadigde endotheelplaatsen.
De binding van trombine aan bloedplaatjes GPIbα vermindert de activering van bloedplaatjes en vroege migratie van leukocyten. Fibrine bindt alfa-trombine en werkt als een fysieke barrière tegen leukocytenmigratie. Na fibrinolyse is de migratie van leukocyten naar de plaats van verwonding uitgebreid, wat suggereert dat fibrine de handel in leukocyten vertraagt. Het induceren van fibrinolyse door rt-PA (Plasminogen Activator) ontregelt de fysieke barrière-activiteit van fibrine, wat resulteert in verbeterde leukocytenmigratie en accumulatie van neutrofielen, geassocieerd met ischemie. De bevinding dat door plasminogeen-activator geïnduceerde fibrinolyse trombo-ontsteking veroorzaakt door ontregeling van de fysieke barrièrefunctie van fibrine, vormt een therapeutisch doelwit (Thrombin-dependent intravascular leukocyte trafficking regulated by fibrin and the platelet receptors GPIb and PAR4, Nature Communications 6, Article 7835, July 2015).
Trombine-activering van endotheel- en immuun-effectorcellen induceert de aanmaak van groeifactoren, chemokines en cytokines en verandert de adhesie. Trombinestimulatie van endotheelcellen resulteert in de expressie van chemokines, waaronder IL-6, IL-8, plaatjesactiverende factor (PAT) en MCP-1, monocyten chemoattractant proteïne, proangiogene mediatoren (groeifactor-bèta), proadhesieve factoren zoals ICAM- 1, een intercellulair adhesiemolecuul en P-selectine. PPACK-alfa-trombine verbetert de rekrutering van leukocyten naar beschadigde endotheelplaatsen.
De binding van trombine aan bloedplaatjes GPIbα vermindert de activering van bloedplaatjes en vroege migratie van leukocyten. Fibrine bindt alfa-trombine en werkt als een fysieke barrière tegen leukocytenmigratie. Na fibrinolyse is de migratie van leukocyten naar de plaats van verwonding uitgebreid, wat suggereert dat fibrine de handel in leukocyten vertraagt. Het induceren van fibrinolyse door rt-PA (Plasminogen Activator) ontregelt de fysieke barrière-activiteit van fibrine, wat resulteert in verbeterde leukocytenmigratie en accumulatie van neutrofielen, geassocieerd met ischemie. De bevinding dat door plasminogeen-activator geïnduceerde fibrinolyse trombo-ontsteking veroorzaakt door ontregeling van de fysieke barrièrefunctie van fibrine, vormt een therapeutisch doelwit (Thrombin-dependent intravascular leukocyte trafficking regulated by fibrin and the platelet receptors GPIb and PAR4, Nature Communications 6, Article 7835, July 2015).
4.3 Urokinase-route: de rol van overexpressie van Serpine1 bij de accumulatie en ontsteking van fibrine
Patiënten met SARS hebben een significant lager aantal bloedplaatjes en lymfocyten (Role of vascular cell adhesion molecules and leukocyte apoptosis in the lymphopenia and thrombocytopenia of patients with SARS, Microbes and Infection, January 2006, 8(1)). Er moet echter worden opgemerkt dat het nog steeds onduidelijk is of apoptose verantwoordelijk is voor de vermindering van bloedcellen. De urokinase-route kan de sleutel zijn. De functie van het urokinase-systeem is het reguleren van fibrinolytische en procoagulatieve reacties om bloeding en vasculaire permeabiliteit te voorkomen. Een studie uit 2013 meldt dat, na een SARS-CoV-1-infectie, overtollig fibrine waarschijnlijk werd gemedieerd door Serpine1-gestuurde remming van de urokinase- en weefseltype plasminogeenactivatoren (PLAU en PLAT) en door de plasmamineactiviteit te blokkeren door α2-plasmine-remmer. SARS ontregelt de profibrinolytische signalering van het urokinase-systeem en verhoogt de expressie van Serpine1 (ook: PAI-1 of Plasminogen activator-1). Fibrine-accumulatie stimuleert profibrotische groeifactoren en cytokines. Collageenafzetting en fibrose zijn het gevolg van fibroblast. Afbraakproducten van fibrine en fibrine verbeteren de vasculaire permeabiliteit, stimuleren de migratie van ontstekingscellen en rekruteren neutrofielen naar de longen.
PLAT dient als antiklontermiddel
Weefselplasminogeen-activator (PLAT of tPA), geremd door Serpine, dient als antiklontermiddel door de splitsing van plasminogeen in plasmine te bevorderen en de afbraak van fibrinestolsels te stimuleren. Dit verklaart waarom een gebrek aan Serpine1 leidt tot bloeding (bloeding). Serpine1-knockout-muizen bezwijken sneller aan SARS-CoV-infectie dan controlegroepen, terwijl de virale belasting niet wordt beïnvloed door Serpine1 (Mechanisms of SARS Coronavirus-Induced Acute Lung Injury, American Society for Microbiology, July/August 2013, Volume 4 Issue 4).
Patiënten met SARS hebben een significant lager aantal bloedplaatjes en lymfocyten (Role of vascular cell adhesion molecules and leukocyte apoptosis in the lymphopenia and thrombocytopenia of patients with SARS, Microbes and Infection, January 2006, 8(1)). Er moet echter worden opgemerkt dat het nog steeds onduidelijk is of apoptose verantwoordelijk is voor de vermindering van bloedcellen. De urokinase-route kan de sleutel zijn. De functie van het urokinase-systeem is het reguleren van fibrinolytische en procoagulatieve reacties om bloeding en vasculaire permeabiliteit te voorkomen. Een studie uit 2013 meldt dat, na een SARS-CoV-1-infectie, overtollig fibrine waarschijnlijk werd gemedieerd door Serpine1-gestuurde remming van de urokinase- en weefseltype plasminogeenactivatoren (PLAU en PLAT) en door de plasmamineactiviteit te blokkeren door α2-plasmine-remmer. SARS ontregelt de profibrinolytische signalering van het urokinase-systeem en verhoogt de expressie van Serpine1 (ook: PAI-1 of Plasminogen activator-1). Fibrine-accumulatie stimuleert profibrotische groeifactoren en cytokines. Collageenafzetting en fibrose zijn het gevolg van fibroblast. Afbraakproducten van fibrine en fibrine verbeteren de vasculaire permeabiliteit, stimuleren de migratie van ontstekingscellen en rekruteren neutrofielen naar de longen.
PLAT dient als antiklontermiddel
Weefselplasminogeen-activator (PLAT of tPA), geremd door Serpine, dient als antiklontermiddel door de splitsing van plasminogeen in plasmine te bevorderen en de afbraak van fibrinestolsels te stimuleren. Dit verklaart waarom een gebrek aan Serpine1 leidt tot bloeding (bloeding). Serpine1-knockout-muizen bezwijken sneller aan SARS-CoV-infectie dan controlegroepen, terwijl de virale belasting niet wordt beïnvloed door Serpine1 (Mechanisms of SARS Coronavirus-Induced Acute Lung Injury, American Society for Microbiology, July/August 2013, Volume 4 Issue 4).
Een stollingsprobleem als gevolg van overexpressie van Serpine1
Bij een juiste werking is het urokinase / coagulatiesysteem uitgebalanceerd: bij detectie van schade aan het endotheel veroorzaken cellen de afgifte van fibrine op de plaats van verwonding. Tijdens deze fase waarin het lichaam zijn weefsel moet herstellen, voorkomt Serpine1 de voortijdige afbraak van fibrine. Later in het proces moet fibrine worden opgelost. Hier worden tPA / PLAT en plasminogeen gebonden aan fibrine in de trombus, om PLAT te beschermen tegen remming door Serpine1, waardoor plasmaminegeneratie en fibrinolyse (afbraak van fibrinestolsels) mogelijk wordt. Remming van stikstofmonoxide induceert de expressie van Serpine1, wat uiteindelijk resulteert in fibrose. Overexpressie wordt veroorzaakt door factoren zoals de afgifte van inflammatoire cytokines, Ang II, Transforming Growth Factor-beta (TGF-beta), aldosteron en lipoproteïnen (Serpins in thrombosis, hemostasis and fibrinolysis, Journal of Thrombosis and Haemostasis, July 2007; 5).
4.4. Diffuse alveolaire schade (DAD)
Diffuse alveolaire schade (DAD) is waargenomen als een kenmerkend kenmerk in ernstige gevallen van SARS-CoV-2 (Pulmonary Fibrosis and COVID-19: the potential role for antifibrotic therapy, The Lancet Respiratory Medicine, 15 May 2020). Naast DAD wordt de aanwezigheid van microthrombi in longslagaders gerapporteerd (Thromboembolic Findings in COVID-19 Autopsies: Pulmonary Thrombosis or Embolism?, Annals of Medicine, 15 May 2020). Acute-fase DAD wordt gekenmerkt door hyaline membranen in de longblaasjes. Bij SARS-CoV-1-patiënten werden exsudatieve-fase DAD en verhoogde macrofagen, samen met oedeem, bloeding en hyaliene membraanvorming waargenomen tijdens het vroege stadium van infectie. 10 dagen na infectie vertoonden SARS-CoV-1-patiënten DAD die tot 100% van de long in beslag namen, evenals longfibrose, wat resulteerde in langdurig consistent verlies van longelasticiteit. Bloeding duidt op voortijdige afbraak van fibrineproducten, aangegeven door vasculaire lekkage in alveolaire ruimtes en ontwikkeling van DAD. In muizenmodellen met ernstige gevallen van SARS-infectie werd een verhoging van serumalbumine waargenomen (Mechanisms of SARS-Coronavirus-Induced Acute Lung Injury, mBio Microbiology ASM, July/August 2013, Vol. 4 Issue 4, e00271-13); ziek ook 'Serum prealbumin is a prognostic indicator in idiopathic pulmonary fibrosis', The Clinical Respiratory Journal, 18 May 2019).
4.5 Pulmonaire fibrose-mechanismen
Vermindering van STAT1, een belangrijk eiwit in door interferon gemedieerde immuniteitsreacties, zorgt ervoor dat SARS-CoV een aangeboren inflammatoire cascade induceert, waaronder grote hoeveelheden macrofagen, neutrofielen en eosinofielen (witte bloedcellen). Overmatige activering van M2-macrofagen resulteert in longfibrose. Bovendien stelt een verminderde ACE2 in het renine-angiotensinesysteem (RAS) Ang II in staat pulmonale hypertensie te induceren, waardoor het risico op pulmonale fibrose toeneemt. Terwijl de RAS rekrutering van neutrofielen in longweefsel induceert, kunnen neutrofielen, cytokines zoals IL-6 en tumornecrosefactor-alfa (TNF) en geïnfecteerde T-cellen longfibrose stimuleren.
Vermindering van STAT1, een belangrijk eiwit in door interferon gemedieerde immuniteitsreacties, zorgt ervoor dat SARS-CoV een aangeboren inflammatoire cascade induceert, waaronder grote hoeveelheden macrofagen, neutrofielen en eosinofielen (witte bloedcellen). Overmatige activering van M2-macrofagen resulteert in longfibrose. Bovendien stelt een verminderde ACE2 in het renine-angiotensinesysteem (RAS) Ang II in staat pulmonale hypertensie te induceren, waardoor het risico op pulmonale fibrose toeneemt. Terwijl de RAS rekrutering van neutrofielen in longweefsel induceert, kunnen neutrofielen, cytokines zoals IL-6 en tumornecrosefactor-alfa (TNF) en geïnfecteerde T-cellen longfibrose stimuleren.
Na detectie van vocht, bloedingen en fibrine in de longblaasjes, verhoogt een stollingscascade de afgifte van factoren, waaronder F10 die protrombine in trombine splitst (Blood clotting Factor 10. Thrombin activates fibrinogen to fibrin (The coagulation factors fibrinogen, thrombin and Factor XII in inflammatory disorders, Frontiers in Immunology, 2018:9:1731). De ophoping van bloedstolsels zet aan tot fibrinolyse, een systeem om fibrinevormingen te verwijderen door plasmines in plasminogenen te splitsen. Deze mechanismen die ten grondslag liggen aan fibrose en fibrineklaring verklaren waarom kleine stolsels worden gevonden in weefsel van met SARS-CoV-2 geïnfecteerde patiënten Een review uit 2015 benadrukt het belang van aandacht voor longfibrose bij opkomende coronavirusinfecties (Molecular pathology of emerging coronavirus infections, Journal of Pathology 2015: 235).
5. Zeldzame gevallen van trombose: antifosfolipide-antilichamen bij patiënten met COVID-19
Een casestudy van drie patiënten die op de IC zijn opgenomen, vermeldt de aanwezigheid van anticardiolipine IgA-antilichamen en anti-β2-glycoproteïne I IgA- en IgB-antilichamen. Deze antifosfolipide-antilichamen zijn gericht tegen fosfolipide-eiwitten, die zelden tot trombose leiden (Coagulopathy and antiphospholipidantibodies in patients with COVID-19, NEJM, 2020;382:e38). Desondanks zijn de zeldzame gevallen het vermelden waard, omdat rekening gehouden moet worden met een afwijkend ziektebeeld van dat van de meerderheid van de patiëntpopulatie.
Een casestudy van drie patiënten die op de IC zijn opgenomen, vermeldt de aanwezigheid van anticardiolipine IgA-antilichamen en anti-β2-glycoproteïne I IgA- en IgB-antilichamen. Deze antifosfolipide-antilichamen zijn gericht tegen fosfolipide-eiwitten, die zelden tot trombose leiden (Coagulopathy and antiphospholipidantibodies in patients with COVID-19, NEJM, 2020;382:e38). Desondanks zijn de zeldzame gevallen het vermelden waard, omdat rekening gehouden moet worden met een afwijkend ziektebeeld van dat van de meerderheid van de patiëntpopulatie.
6. Behandeling met LMWH - een beleid voor heparine met laag moleculair gewicht bij hypercoagulante patiënten
Behandeling met anticoagulantia met LMWH (heparine) wordt aanbevolen in het vroege stadium van de ziekte Hypothesis for potential pathogenesis of SARS-CoV-2 infection- a review of immune changes in patients with viral pneumonia, Emerging Microbes and Infections, 2020; 9(1)). Heparine heeft ontstekingsremmende eigenschappen (Anti-inflammatory effects of heparin and its derivates: a systemic review, Pharmacological Sciences, 12 May 2015). Bij patiënten met een duidelijk verhoogde D-dimeerwaarde, wordt aanpassing van LMWH geassocieerd met een lagere mortaliteit van 28 dagen (Anticoagulant treatment is associated with decreased mortality risk in severe coronavirus disease 2019 patients with coagulopathy, Journal of Thrombosis and Haemostasis, 27 March 2020). De richtlijnen van de International Society on Thrombosis and Haemostasis schrijven voor dat alle patiënten die opgenomen worden in het ziekenhuis, LMWH toegediend zouden moeten krijgen (Anticoagulant treatment is associated with decreased mortality risk in severe coronavirus disease 2019 patients with coagulopathy, Journal of Thrombosis and Haemostasis, 27 March 2020).
Behandeling met anticoagulantia met LMWH (heparine) wordt aanbevolen in het vroege stadium van de ziekte Hypothesis for potential pathogenesis of SARS-CoV-2 infection- a review of immune changes in patients with viral pneumonia, Emerging Microbes and Infections, 2020; 9(1)). Heparine heeft ontstekingsremmende eigenschappen (Anti-inflammatory effects of heparin and its derivates: a systemic review, Pharmacological Sciences, 12 May 2015). Bij patiënten met een duidelijk verhoogde D-dimeerwaarde, wordt aanpassing van LMWH geassocieerd met een lagere mortaliteit van 28 dagen (Anticoagulant treatment is associated with decreased mortality risk in severe coronavirus disease 2019 patients with coagulopathy, Journal of Thrombosis and Haemostasis, 27 March 2020). De richtlijnen van de International Society on Thrombosis and Haemostasis schrijven voor dat alle patiënten die opgenomen worden in het ziekenhuis, LMWH toegediend zouden moeten krijgen (Anticoagulant treatment is associated with decreased mortality risk in severe coronavirus disease 2019 patients with coagulopathy, Journal of Thrombosis and Haemostasis, 27 March 2020).
Het risico op door heparine veroorzaakte trombocytopenie (HIT) is een complicerende factor. Trombose-gerelateerde trombocytopenie moet echter worden onderscheiden van HIT. Trombose en trombocytopenie zijn niet paradoxaal: wat wordt waargenomen is VTE met consumptie van bloedplaatjes vroeg in de loop van de ziekte, vóór toediening van heparine. Zelfs bij patiënten met HIT die anticoagulantia nodig hebben, worden lepirudine en argatroban beschouwd als veilige trombineremmers (Thrombocytopenia due to acute venous thromboembolism and its role in expanding the differential diagnosis of Heparin-Induced Thrombocytopenia, American Journal of Hematology 76:69-73 (2004). Naast de anticoagulerende eigenschappen, heeft heparine ook anti-aritmische effecten (Anticoagulant and antiarrhytmic effects of heparin in the treatment of COVID-19 patients, Journal of Thrombosis and Haemostasis, 14 May 2020).
Volgende deel in deze reeks: interacties van MMP's, met name MMP9, ADAMTS-13 en VWF in ernstige SARS-CoV-2-gevallen
In deze "verslechteringsreeks" heb ik de betrokkenheid van Von Willebrand Factor-plaatjesbinding aan het beschadigde endothelium kort besproken, evenals de rol van ADAMTS-13 bij het temmen van de afgifte van overactieve ULVWF in het plasma. Ontregelde MMP's leveren een opmerkelijke bijdrage aan longfibrose. In het volgende bericht zal ik ingaan op de invloed van overexpressie van MMP-9 op de vorming van trombi en de rol van ADAMTS-13 bij trombose. Hoewel een gebrek aan ADAMTS-13 op zichzelf geen TTP of ischemische beroerte vormt, veroorzaakt een tekort aan ADAMTS-13 een protrombotische toestand die wordt versterkt door andere metalloproteasen en inflammatoire cytokines.
In deze "verslechteringsreeks" heb ik de betrokkenheid van Von Willebrand Factor-plaatjesbinding aan het beschadigde endothelium kort besproken, evenals de rol van ADAMTS-13 bij het temmen van de afgifte van overactieve ULVWF in het plasma. Ontregelde MMP's leveren een opmerkelijke bijdrage aan longfibrose. In het volgende bericht zal ik ingaan op de invloed van overexpressie van MMP-9 op de vorming van trombi en de rol van ADAMTS-13 bij trombose. Hoewel een gebrek aan ADAMTS-13 op zichzelf geen TTP of ischemische beroerte vormt, veroorzaakt een tekort aan ADAMTS-13 een protrombotische toestand die wordt versterkt door andere metalloproteasen en inflammatoire cytokines.
