«Роль компонентов системы фибринолиза в патогенезе развития фиброза лёгких при COVID-19»

Сегодня мы знаем, что фиброз лёгких является тяжёлым осложнением не только при течении коронавирусной инфекции, но и впоследствии – через несколько месяцев после заболевания: даже при благоприятных условиях после выписки пациентов из стационара у них развивается фиброз.
Фибринолитика – одно из давних направлений работы нашей лаборатории, руководителем которой является академик В.А. Ткачук. Впервые эту тему предложил академик Е.И. Чазов. Он сделал поистине революционное открытие, когда первым в мире внедрил фибринолитическую терапию при инфаркте миокарда. Это было в середине 1970-х гг., такой подход позволил существенно, в разы, снизить смертность от инфаркта. С тех пор под его руководством было создано несколько лабораторий и несколько научных направлений, которые изучают свойства фибринолитиков в крови, где разрабатываются препараты на основе этих белков, в частности – пуролаза, гемаза и мини-плазмин. Эти препараты созданы в нашем Кардиоцентре.
Если представить систему гемостаза, можно выделить три основных блока: коагуляция, фибринолиз и агрегация тромбоцитов. Эти процессы находятся в организме в динамическом равновесии: белки, участвующие в процессе коагуляции, активируют фибринолиз и наоборот – активные компоненты фибринолиза запускают каскад коагуляции, не допуская ни гиперкоагуляции, ни гиперфибринолиза. Так, белок плазминоген благодаря действию активаторов, которыми являются тканевой активатор плазминогена t-PA и урокиназный активатор плазминогена u-PA, превращается в протеазу с широкой субстратной специфичностью. Благодаря его функции, происходит разрушение фибрина до Д-димер фибрина. У этой системы есть свои ингибиторы, у плазмина это а2-антиплазмин.
Были обнаружены принципиальные свойства урокиназной системы не в сосудистом русле, а в ткани сосудов. На тот момент это были, образно говоря, «неудобные результаты», которые говорили о том, что урокиназа, как фибринолитик в крови и протеаза в тканях, осуществляет отрицательное ремоделирование сосудов. Аппликация урокиназы в активной терапевтической высокой дозе вызывает сужение просвета и увеличивает толщину неоинтимы сосуда. Когда мы стали исследовать, почему это может происходить, какие механизмы здесь задействованы – клеточные или молекулярные, было обнаружено, что урокиназа имеет свойства хемокина и цитокина. Добавление урокиназы в разных концентрациях и в разных её доменах (у неё есть несколько доменов) вызывает хемотаксис гладкомышечных клеток сосудов лёгких. То есть, скорее всего, аппликация урокиназы вызывает миграцию клеток, которые, в общем-то, и определяют отрицательное ремоделирование. Более того - урокиназа увеличивает экспрессию гладкомышечного актина. Чем выше концентрация урокиназы в тканях, тем выше концентрация альфа-актина в клетке, влияющая на отрицательное ремоделирование. Скорее всего, там есть рецептор, определяющий сигнальный эффект урокиназы в сосудах и в других тканях. И действительно, такой рецептор был найден – он называется uPAR.
Урокиназа имеет несколько доменов. Она связывается со своим рецептором uPAR через домен, подобный фактору роста. С помощью другого домена урокиназа активирует плазминоген, плазмин, протеазу с широкой субстратной специфичностью. Родственным урокиназе является тканевой активатор плазминогена – tPA, но, в отличие от урокиназы, на него отсутствует рецептор. Поэтому использование tPA не вызывает негативных отрицательных эффектов. Плазмин в дальнейшем осуществляет и фибринолиз, и ремоделирование матрикса, поскольку, помимо сродства к фибрину, он имеет ещё сродство ко многим белкам, задепонированным в матриксе. Это позволяет высвобождать белки и, в том числе, факторы роста, которые там задепонированы. Такой активный внеклеточный протеолиз делает возможным миграцию клеток по градиенту этих процессов.
Рецептор урокиназы uPAR является трёхдоменным белком, но на мембране он заякорен остатками жирных кислот. Благодаря такому строению, он обладает очень высокой латеральной подвижностью в мембране, и это позволяет ему взаимодействовать с целым рядом белков на мембране, каким-то образом модулировать и изменять их функцию и внутриклеточную сигнализацию. Связывание урокиназы с рецептором запускает внутриклеточную сигнализацию, которая увеличивает адгезию клеток. Более того, взаимодействие урокиназы с рецептором может увеличить продукцию активных форм кислорода. Таким образом, могут реализовываться цитокиновые свойства урокиназы. Природа придумала уникальный механизм, который убирает избыточный протеолиз. Когда урокиназа связывается с рецептором, она очень активна: в 200 раз увеличивается её сродство к плазминогену. И чтобы этой чрезмерной активности не было в клетках появился LRP-белок, осуществляющий эндоцитоз многих рецепторов клетки.
Когда начался ковид, появились публикации, в которых говорилось о том, что коронавирус для связи с эпителиальными клетками лёгких и эндотелиальными клетками сосудов использует рецептор АСЕ2. Но для подобного связывания необходим плазмин. Активная протеаза расщепляет АСЕ-белок таким образом, что взаимодействие АСЕ-белка коронавируса в разы увеличивается АСЕ2-рецептором. Нас заинтересовало: если система плазминогена так важна вирусу для проникновения в клетки, то, скорее всего, в патогенезе урокиназы плазминоген будет играть если не главную, то, по крайней мере, одну из основных ролей. Кроме того, плазминоген может расщеплять канал, осуществляющий внутриклеточный транспорт ионов натрия, что увеличивает отёк ткани. В патогенезе внедрения коронавируса в ткани и внутриклеточно участвует также TMPRSS2 - мембрано-связанная сериновая протеаза.
При осложнении респираторных вирусных инфекций всегда фигурируют лёгкие, но почему, например, при вирусе гриппа мы не видим таких фиброзных осложнений, а при коронавирусе – видим этот фиброз? Дело в том, что у каждого вируса – свой способ внедрения внутрь клетки. Например, при вирусе гриппа, зачастую вызывающего тяжёлые пневмонии, экспрессируется гемагглютинин на вирусные частицы. Он использует нейраминидазу, которая расщепляет на клетке хозяина рецепторы, содержащие сиаловую кислоту. Таким образом, осуществляется роллинг вируса в более низкие, образно говоря, отделы лёгких. Здесь отсутствует уракиназная система, поэтому мы и не видим осложнений, связанных с фиброзом и васкулитами, которые наблюдаются при COVID-19.
Когда мы стали сотрудничать с НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, развернувшим на своей территории ковидный госпиталь, мы стали анализировать многие параметры как в сыворотке, так и в ядросодержащих элементах крови, прежде всего – систему фибринолиза. Так мы обнаружили уникальный клинический показатель, ассоциированный с высоким риском смертности от COVID-19. На фракциях ядросодержащих клеток периферической крови увеличивается процент погибших лимфоцитов, но при этом резко уменьшается доля лимфоцитов с ранним апотозом. Это наблюдается у тяжёлых больных, находящихся в отделениях интенсивной терапии. Полученные данные позволили предположить: гибель лимфоцитов демонстрирует адекватность клеток иммунной системы. Но самое интересное - когда мы проанализировали белки плазминоген, ингибитор урокиназы PAI1, а также целую панель цитокинов (например, IL-17), то обнаружили, что у пациентов, находящихся в отделениях интенсивной терапии, по сравнению со здоровыми людьми и пациентами с лёгким течением ковида, в десятки раз снижена концентрация плазминогена. Например, у здорового человека концентрация составляет 200 мг/мл, а у больного тяжёлой формой COVID-19 – 18 мг/мл. Основной источник плазминогена – печень, в отличие от урокиназы, которая синтезируется всеми клетками организма. Нас удивило это расхождение: урокиназа есть, её много, а плазминогена нет. Второй интересный факт – снижение уровня PAI1 кореллируется со смертностью: чем меньше уровень – тем выше смертность. Очень интересные данные были получены по IL-17: его повышенный уровень также был ассоциирован с высоким уровнем смертности.
Какие же выводы можно сделать? Связывание и проникновение вируса SARS-Cov-2 в эпителиальные и эндотелиальные клетки зависит от активности системы активаторов плазминогена. Снижение уровня плазминогена у больных COVID-19 приводят к накоплению урокиназы (неактивной) в ткани лёгкого. У больных ковидом в лёгких снижена экспрессия uPAR в клетках, опосредующих регенерацию. Высокое содержание уровня урокиназы (неактивной) индуцирует эпителиально-мезенхимальный переход в ткани лёгких: увеличивается экспрессия IL-6 и транскрипционных факторов эпителиально-мезенхимального перехода, который является причиной развития фиброза.
Фиброз лёгких сопровождается увеличением экспрессии АСЕ2 рецептора. Его высокая экспрессия усиливает взаимодействие SARS-Cov-2 с эпителиальными клетками, ухудшая тяжесть течения и прогноз COVID-19, а накопление неактивной урокиназы приводит к развитию фиброза и увеличению экспрессии АСЕ2 в ткани лёгких.
Предложу вам гипотезу для обсуждения: лечение COVID-19 и профилактика осложнений путём восстановления системы плазминогена.

Полная запись доклада Е.В. Сёминой:
https://www.youtube.com/watch?v=f1n8zLO7QyI