Il chimico due volte vincitore del Premio Nobel Linus Pauling considerava la vitamina C quasi una panacea a; pertanto, ha affermato che dosi elevate di vitamina C potrebbero combattere una serie di malattie, incluso il cancro. Inoltre credeva che la vitamina C avrebbe fatto scomparire completamente l’influenza dalla faccia della terra.
I coronavirus (CoV) sono virus RNA di senso ampio, avvolgenti e positivi che infettano un’ampia gamma di vertebrati e causano malattie di significato medico e veterinario. I virus della corona respiratoria umana sono noti dagli anni ’60 in circolazione in tutto il mondo e causano infezioni respiratorie con sintomi piuttosto lievi, suggerendo che sono ben adattati all’ospite umano.
Tuttavia, i coronavirus zoonotici , come la sindrome respiratoria acuta grave (SARS) e la sindrome respiratoria del Medio Oriente coronavirus (MERS-CoV), possono causare gravi infezioni del tratto respiratorio con elevata mortalità [1].
Patologia polmonare durante grave infezione da coronavirus
I tipi di cellule primarie presenti nel tratto respiratorio inferiore sono le cellule epiteliali alveolari e i macrofagi alveolari (AM). Le AM non sono solo suscettibili alle infezioni, ma rilasciano anche una quantità significativa di virus infettivo.
Gli esami patologici di campioni ottenuti da pazienti deceduti per SARS hanno rivelato un danno alveolare diffuso, accompagnato da prominente iperplasia delle cellule epiteliali polmonari e presentazione di macrofagi alveolari e interstiziali attivati.
Sorprendentemente, queste manifestazioni polmonari sono state di solito riscontrate dopo la clearance della viremia e in assenza di altre infezioni opportunistiche. Pertanto, le risposte infiammatorie locali dovute all’eccessiva risposta immunitaria dell’ospite potrebbero causare danni alveolari [2].
In un modello murino di infezione da SARS, replicazione virale veloce e robusta accompagnata da una risposta ritardata IFN di tipo I (interferone). Di conseguenza, l’espressione IFN di tipo I era appena rilevabile nella maggior parte dei tipi di cellule.
Le cellule dendritiche plasmacitoidi sono una notevole eccezione. Utilizzano TLR7 (recettore toll-like 7) per rilevare gli acidi nucleici virali e possono indurre una robusta espressione IFN di tipo I a seguito dell’infezione da coronavirus.
La replicazione estremamente rapida di SARS-CoV insieme all’imminente, ma ritardata, risposta IFN di tipo I ha causato un’infiammazione polmonare estesa. Ciò è stato accompagnato dall’afflusso di monociti-macrofagi infiammatori, che sono attratti da mediatori infiammatori.
Inoltre, i macrofagi stessi hanno inoltre prodotto alti livelli di mediatori infiammatori attraverso la stimolazione IFN di tipo I, con conseguente ulteriore afflusso di macrofagi in un circuito di feedback patologico. Complessivamente, l’accumulo massiccio di macrofagi infiammatori patogeni ha aumentato la gravità della SARS.
Inoltre, la disregolazione immunitaria indotta dall’IFN di tipo I impone l’apoptosi delle cellule T, che normalmente promuove la clearance del virus, con conseguente riduzione del numero di cellule T CD8 e CD4 specifiche del virus [1, 3].
Attivazione delle cellule immunitarie effettrici
La rapida cinetica della replicazione della SARS-CoV e il ritardo relativo nella segnalazione IFN di tipo I possono favorire l’accumulo di macrofagi infiammatori M1 suggerendo che l’antagonismo mirato di questa via migliorerebbe i risultati nei pazienti con gravi infezioni da coronavirus [2].
In particolare, il romanzo coronavirus del 2019 (COVID-19) si comporta più come SARS-CoV; di conseguenza è stato chiamato SARS-CoV-2, progredendo rapidamente con sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS) e shock settico, che sono stati infine seguiti da insufficienza multipla di organi a causa della tempesta di citochine indotta da virus nel corpo [4].
In risposta all’infezione i macrofagi devono reagire rapidamente con un notevole scoppio pro-infiammatorio per uccidere i microrganismi e reclutare ulteriori cellule immunitarie nell’infezione
luogo. Un forte aumento del tasso di glicolisi è strettamente associato al fenotipo infiammatorio nei macrofagi. I macrofagi attivati e i linfociti T effettori vengono spostati sull’elevato tasso glicolitico e sull’elevato assorbimento di glucosio, anche in condizioni ricche di ossigeno, che viene chiamato “effetto Warburg”, dopo l’attivazione immunitaria, simile alle cellule tumorali. L’effetto di Warburg è associato a diversi processi cellulari, come angiogenesi, ipossia, polarizzazione dei macrofagi e attivazione delle cellule T. Questo fenomeno è intimamente collegato a diversi disturbi, tra cui sepsi, malattie autoimmuni e cancro [5].
Un altro aspetto interessante dell’induzione della glicolisi nelle cellule immunitarie attivate è il ruolo dell’enzima glicolitico, gliceraldeide-3-fosfato deidrogenasi (GAPDH). È stato dimostrato che GAPDH si lega all’RNA codificante IFNγ, reprimendo la sua traduzione.
Tuttavia, GAPDH si dissocia dall’IFNγ mRNA, permettendo la sua traduzione, dopo l’attivazione della glicolisi [6]. Inoltre, a causa della stimolazione della via glicolitica nelle cellule immunitarie attivate, il loro TCA si interrompe.
Pertanto, si verifica un accumulo di determinati metaboliti, incluso il succinato. Il succinato, a sua volta, può aumentare l’attivazione dipendente dal fattore inducibile dall’ipossia di geni bersaglio, come IL-1β e GLUT1 [7]. Il trasportatore di glucosio, GLUT1, è necessario per la riprogrammazione metabolica, l’attivazione e l’espansione dei linfociti effettori e dei macrofagi M1 [7, 8].
Interazione tra macrofagi e cellule epiteliali alveolari di tipo II (ATII)
Gli IFN di tipo I (interferoni di tipo I) prodotti da quasi tutti i tipi di cellule svolgono un ruolo vitale nella difesa dell’ospite contro l’infezione virale e l’immunosorveglianza del cancro. In risposta ai recettori per il riconoscimento di pattern di prodotti virali, come i recettori di tipo I (RIG-I) inducibili dall’acido retinoico (RIG-I), trasmettono la via di segnalazione a valle per innescare la produzione di IFN di tipo I nelle cellule epiteliali alveolari.
Rilevando gli RNA virali citosolici, gli RLR subiscono cambiamenti conformazionali, oligomerizzazione ed esposizione dei domini CARD per reclutare un adattatore di segnalazione chiamato proteina di segnalazione mitocondriale antivirale (MAVS). Il dominio transmembrana (TM) di MAVS è necessario per la sua localizzazione della membrana esterna mitocondriale. Una volta attivato, il MAVS sviluppa una struttura funzionale simile a un prione nei mitocondri, portando alla fosforilazione dell’IRF3 e alla successiva trascrizione e IFN di tipo I [9].
I macrofagi attivati producono grandi quantità di lattato, che vengono esportati da MCT4 [5]. Le cellule epiteliali alveolari importano lattato, creando una navetta di lattato tra macrofagi e cellule ATII e lo usano come substrato per la produzione di energia ossidativa mitocondriale (ATP) [10]. Nelle cellule ATII, il lattato inibisce la localizzazione mitocondriale MAVS, l’associazione RLR-MAVS e l’aggregazione di MAVS e l’attivazione della segnalazione a valle legandosi al dominio TM di MAVS. Pertanto, il lattato rilasciato dai macrofagi può attenuare la risposta immunitaria innata dell’ospite diminuendo la produzione di IFN di tipo I per la clearance virale [9].
Meccanismo d’azione proposto di vitamina C ad alte dosi nelle cellule immunitarie effettrici
La vitamina C è nota come un co-fattore antiossidante ed enzimatico essenziale per reazioni fisiologiche, come produzione di ormoni, sintesi di collagene e potenziamento immunitario. Gli esseri umani non sono in grado di sintetizzare la vitamina C; pertanto, devono acquisire vitamina C da fonti alimentari [11]. La vitamina C viene trasportata attraverso le membrane cellulari dal co-trasportatore di vitamina C di sodio (SVCT).
Inoltre, la vitamina C si ossida spontaneamente sia a livello intracellulare che extracellulare alla sua forma biologicamente inattiva, il deidroascorbato (DHA) [11, 12]. Il DHA è instabile a pH fisiologico e, a meno che non sia ridotto di nuovo alla vitamina C dal glutatione (GSH), può essere irreversibilmente idrolizzato.
Pertanto, il DHA viene ridotto a vitamina C dopo l’importazione a spese di GSH, tioredossina e NADPH (ridotto nicotinamide adenina dinucleotide fosfato). Di conseguenza, la produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS) aumenta all’interno delle cellule immunitarie attivate (simili alle cellule tumorali) a causa della riduzione dei sistemi di evacuazione dei ROS che coinvolgono coppie redox, come NADPH / NADP + e GSH / GSSG (disolfuro di glutatione). Pertanto, la vitamina C ad alte dosi, a differenza dell’assunzione generale, agisce come pro-ossidante in modo dipendente dal tipo di cellula [12].
La sepsi è caratterizzata da infiammazione sistemica, aumento dello stress ossidativo, insulino-resistenza e ipossia periferica. Sorprendentemente, una sepsi grave ha provocato un aumento di ~ 43 volte nell’espressione di GAPDH [13]. GAPDH è un enzima sensibile al redox che può diventare limitativo della frequenza quando la glicolisi è sovraregolata nel contesto dell’effetto Warburg, come lo è sia nelle cellule tumorali [12] che nelle cellule immunitarie attivate.
Oltre a ossidare e inibire GAPDH, il ROS elevato può anche portare al danno al DNA e all’attivazione della poli (ADP-ribosio) polimerasi (PARP). L’attivazione di PARP porta al consumo di NAD + (nicotinamide adenina dinucleotide) dopo il trattamento con vitamina C. Significativamente, NAD + è richiesto per l’attività enzimatica di GAPDH come co-fattore; pertanto, la riduzione di NAD + riduce ulteriormente l’attività enzimatica GAPDH.
Complessivamente, l’inibizione del GAPDH indotta da vitamina C ad alte dosi riduce la generazione di ATP e piruvato che induce una crisi energetica (Figura), portando infine alla morte cellulare [11, 12]. In altre parole, l’inibizione di GAPDH può portare alla perdita di attività delle cellule immunitarie effettrici e alla relativa immunosoppressione.
Questi risultati forniscono una logica meccanicistica per esplorare l’uso terapeutico della vitamina C per prevenire l’iperattivazione infiammatoria nelle cellule mieloidi e linfoidi.
Trattamento endovenoso con alte dosi di vitamina C per la malattia 2019-nCoV
I risultati delle meta-analisi sono stati dimostrati che il trattamento endovenoso (IV) con alte dosi di vitamina C ha benefici significativi nel trattamento della sepsi e dello shock settico. La sepsi è una sindrome da disfunzione d’organo pericolosa per la vita innescata da una reazione infiammatoria sistemica ospite distruttiva ai microrganismi patogeni e ai loro prodotti. L’ARDS, condizione devastante e per lo più letale, si sviluppa facilmente anche in pazienti con risposta infiammatoria sistemica, come la sepsi [14].
Rolipram, un tipico inibitore della fosfodiesterasi-4, può inibire la produzione di TNFα nei macrofagi attivati e frenare la risposta infiammatoria acuta. Rolipram è stato suggerito come nuovo trattamento farmacologico per sepsi e shock settico a causa dei suoi potenti effetti immunosoppressori [15]. Per analogia, gli effetti benefici della vitamina C endovenosa ad alto dosaggio nella sepsi e nello shock settico sono molto probabilmente dovuti ai suoi effetti immunosoppressivi.
Mentre le cellule immunitarie effettrici dipendono dalla glicolisi per le loro funzioni bioenergetiche, le cellule epiteliali polmonari usano la fosforilazione ossidativa mitocondriale per produrre ATP. Pertanto, il trattamento con vitamina C ad alte dosi agisce come un antiossidante per le cellule immunitarie, ma come antiossidante per le cellule epiteliali polmonari. Inoltre, il trattamento con vitamina C può proteggere l’immunità innata dell’ATII attraverso l’inibizione della secrezione di lattato, prodotta dalle cellule immunitarie attivate.
In connessione con il ruolo proossidante della vitamina C, che richiede concentrazioni farmacologiche (millimolari) piuttosto che fisiologiche (micromolari), rivalutare l’infusione ad alte dosi di vitamina C sarebbe una scelta tempestiva per le ARDS correlate a COVID-19.
Complessivamente, i pazienti con diagnosi di COVID-19 e ricoverati in ospedale con difficoltà respiratorie e biomarcatori anormali sembrano essere candidati per un breve periodo di trattamento con vitamina C per via endovenosa ad alta dose nei primi periodi della malattia. Tuttavia, la preoccupazione che può sorgere con il trattamento con alte dosi di vitamina C è la morte cellulare osmotica delle cellule immunitarie, ma non l’apoptosi, che potrebbe generare un’infiammazione locale nel mezzo alveolare.
Pertanto, il trattamento con glucocorticoidi EV deve essere aggiunto per attenuare le possibili complicanze infiammatorie del trattamento con alte dosi di vitamina C. Il regime di trattamento precedentemente sperimentato e relativamente ben tollerato per la vitamina C endovenosa ad alte dosi potrebbe essere la somministrazione
di 50 mg / per chilogrammo di peso corporeo ogni 6 ore per 4 giorni [14] con una limitazione del glucosio. Inoltre, l’idrocortisone 50 mg IV ogni 6 ore per 7 giorni deve essere aggiunto per combattere l’infiammazione indotta dalla terapia.
La vitamina C se usata come agente parenterale ad alte dosi può agire pleiotropicamente come un proossidante per attenuare l’espressione del mediatore pro-infiammatorio, migliorare la clearance del fluido alveolare e agire come antiossidante per migliorare le funzioni delle cellule epiteliali.
| Adnan EROL, MD. Erol Project Development House per i disturbi del metabolismo energetico Silivri-Istanbul, Turchia Email: [email protected] Parole chiave: Sars-CoV-2; Covid-19; Vitamina C; GAPDH; Macrofago |
Astratto
La polmonite COVID-19 sembra essere una lesione polmonare causata dalle cellule effettrici immunitarie dell’iperattivazione. La vitamina C ad alte dosi può provocare immunosoppressione a livello di questi effettori. Pertanto, la vitamina C per via endovenosa ad alte dosi potrebbe essere una scelta sicura e vantaggiosa per il trattamento nelle prime fasi di COVID-19.
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