Роль белков сурфактанта SP-A и SP-D при вирусной инфекции, фокус на COVID-19

An immune response to invasion of viral pathogens is an integral part of maintaining the physiological functioning of the bronchopulmonary system and effective gas exchange. Collagen-containing C-type lectins (lung collectins) are some of the key proteins in the identification of viral particles. They have image-recognizing receptors that identify pathogen-associated molecular patterns, particularly viral glycoproteins. The surfactant proteins SP-A and SP-D, which are composed of trimerized units, belong to pulmonary collectins and oligomerize into higher-order structures. These proteins play an essential role in recognition and elimination of microbial pathogens (viruses, bacteria, fungi, parasites, nanoparticles, allergens) through a variety of mechanisms. Taking into account the burden of the novel coronavirus infection caused by the SARS-CoV-2 virus, it is important to consider the role of the surfactant proteins SP-A and SP-D in the pathogenesis of the immune response to viral invasion. Currently, there are data on the direct relationship between surfactant proteins and viruses belonging to the Coronaviridae family. The SP-A and SP-D proteins modulate inflammatory responses and cytokine synthesis, but prevent an excessive inflammatory response (cytokine storm). There is also an assumption that SARSCoV-2 directly suppresses and alters the production of surfactant proteins. Thus, the key pathogenetic role of the surfactant proteins SP-A and SP-D in the response to the viral pathogen SARS-CoV-2 is evident. Today, this is a promising area of translational medicine, which will contribute to a profound understanding of the pathogenesis of coronavirus infection for assessing the diagnostic and prognostic potentials of the surfactant proteins SP-A and SP-D in COVID-19. Additionally, it will help evaluate the therapeutic potential of recombinant fragments of human SP-A and SP-D. Неотъемлемой частью поддержания физиологического функционирования бронхолегочной системы и эффективного газообмена является иммунологический ответ на инвазию вирусных патогенов. Одними из ключевых белков, участвующих в идентификации вирусных частиц, являются представители семейства коллагенсодержащих лектинов типа С (легочные коллектины). Они обладают образ-распознающими рецепторами, которые идентифицируют ассоциированные с патогенами молекулярные паттерны, в частности, вирусные гликопротеины. К легочным коллектинам относятся белки сурфактанта SP-A и SP-D, которые состоят из тримеризованных единиц и олигомеризуются в структуры более высокого порядка. Эти белки играют ключевую роль в распознавании и элиминации микробных патогенов (вирусов, бактерий, грибов, паразитов, наночастиц, аллергенов) посредством разнообразных механизмов. С учетом бремени пандемии новой коронавирусной инфекции, вызванной SARS-CoV-2, крайне важно обратить внимание на роль белков сурфактанта SP-A и SP-D в патогенезе ответа на данную вирусную инвазию. В настоящее время известны указания на непосредственное взаимодействие белков сурфактанта и вирусов, принадлежащих к семейству Coronaviridae. Белки SP-A и SP-D модулируют воспалительные реакции и синтез цитокинов, при этом предотвращая чрезмерную воспалительную реакцию (цитокиновый шторм). Также существует предположение, что непосредственно SARS-CoV-2 подавляет и изменяет выработку белков сурфактанта. Таким образом, очевидна патогенетическая ключевая роль белков сурфактанта SP-A и SP-D в ответе на вирусный патоген SARS-CoV-2. Это на сегодняшний день является перспективным направлением трансляционной медицины как с точки зрения детального понимания патогенеза коронавирусной инфекции для оценки диагностических и прогностических потенциалов белков сурфактанта SP-A и SP-D при COVID-19, так и с точки зрения терапевтического потенциала рекомбинантных фрагментов человеческих SP-A и SP-D

Влияние курения на уровни сурфактантных белков SP-A и SP-D в крови у пациентов без бронхолегочных заболеваний

Every year, about six million people die from tobacco use. Respiratory epithelium is the first line of defense against exogenous invasion, in particular, harmful inhaled particles, pathogens and allergens. However, the epithelium of the respiratory tract is also a regulator of immunological and inflammatory reactions through secretion of inflammation and immune cell recruitment mediators. An important component of the pulmonary immune system is the surfactant, and, in particular, its proteins SP-A and SP-D, synthesized mainly by type II pneumocytes.Aim. To assess the levels of surfactant proteins SP-A and SP-D in the blood of smoking patients without bronchopulmonary diseases.Materials and мethods. The study included 59 patients admitted to the department of internal medicine with hypertension. The general group was divided into subgroups: non-smoking patients (n = 31) and healthy smokers (n = 28). All patients underwent clinical, functional, diagnostic and laboratory tests. The content of surfactant proteins SP-A and SP-D in the blood was determined by enzyme immunoassay.Results. The subgroups did not differ in sex, age, height, body weight, blood pressure, heart rate, respiratory rate, and the distribution of comorbidities. The subgroups differed in the platelet level; in other main parameters of complete blood count and blood biochemistry no differences were revealed. It was found that the blood levels of surfactant proteins SP-A and SP-D in the subgroup of healthy smokers were significantly higher in comparison with the subgroup of non-smoking patients. The correlation analysis revealed a direct relationship between surfactant proteins SP-A and SP-D and smoking (R = 0.360, p = 0.006, R = 0.274, p = 0.037), a negative correlation between SP-D protein and age (R = –0.315, p = 0.016), and a direct relationship between SP-A protein and diastolic blood pressure (R = 0.271, p = 0.039). In the non-smoking subgroup, a negative correlation between SP-D and age (R = –0.438, p = 0.016) and between SP-D and systolic blood pressure (R = –0.433, p = 0.017) was identified.Conclusion. The direct relationship between higher levels of the surfactant proteins SP-A and SP-D and smoking in the group of healthy smokers is justified (inflammatory changes, structural abnormalities in the lung parenchyma under the influence of cigarette smoke). The SP-D protein is more significant in comparison with the SP-A protein in vascular wall remodeling, lung tissue matrix, oxidative lung tissue damage, and apoptosis, which explains its negative correlation with age and systolic blood pressure.Актуальность. Ежегодно около 6 млн человек умирают из-за употребления табака. Дыхательный эпителий – первая линия защиты против экзогенной инвазии, в частности вредных вдыхаемых частиц, патогенов и аллергенов. Однако эпителий дыхательных путей является не просто физическим барьером, но и регулятором иммунологических и воспалительных реакций посредством секреции медиаторов воспаления и рекрутинга иммунных клеток. Важным компонентом легочной иммунной системы является сурфактант, в частности его белки SP-A и SP-D, синтезируемые в основном пневмоцитами II типа.Цель. Оценить уровень сурфактантных белков SP-A и SP-D в крови у курящих пациентов без наличия бронхолегочных заболеваний.Материалы и методы. В исследование включены 59 пациентов, госпитализированных в терапевтическое отделение по поводу гипертонической болезни. Общая группа разделена на подгруппы:  некурящие пациенты (n = 31) и «здоровые курильщики» (n = 28). Всем пациентам проведены клиническое, функционально-диагностическое и лабораторное исследования. Содержание сурфактантных белков SP- A и SP-D в крови определяли методом иммуноферментного анализа.Результаты. Подгруппы не различались по полу, возрасту, росту, массе тела, уровню артериального  давления, частоте сердечных сокращений, частоте дыхательных движений, а также по распределению  сопутствующей патологии. Сравниваемые подгруппы достоверно отличались по уровню тромбоцитов, по остальным основным параметрам общего анализа крови, биохимического анализа различий не отмечено. Выявлено, что уровень в крови сурфактантных белков SP-A и SP-D в подгруппе «здоровых курильщиков» достоверно выше в сравнении с подгруппой некурящих пациентов. При корреляционном анализе прямая связь получена для сурфактантных белков SP-A и SP-D и курения (R = 0,360; p = 0,006; R = 0,274; p = 0,037). Обратная корреляционная связь выявлена SP-D с возрастом (R = –0,315; p = 0,016) и прямая связь белка SP-A – с диастолическим артериальным давлением (R = 0,271; p = 0,039). В подгруппе некурящих получена обратная связь SP-D с возрастом (R = –0,438; p = 0,016) и систолическим артериальным  давлением (R = –0,433; p = 0,017).Заключение. Отмечены более высокий уровень сурфактантных белков SP-A и SP-D в группе курящих  пациентов, их прямая связь патогенетически обоснована (воспалительные изменения, структурные аномалии в паренхиме легких при воздействии сигаретного дыма). Белок SP-D более значим в сравнении с SP-A при ремоделировании сосудистой стенки, матрикса ткани легкого, при окислительном повреждении ткани легкого и апоптозе, что объясняет его обратную связь с возрастом и систолическим артериальным  давлением.

Surfactant proteins A and D: Role in the pathogenesis of community-acquired pneumonia and possible predictive perspectives

Community-acquired pneumonia is one of the most common infectious diseases and remains one of the leading causes of death in this group of diseases. Studies of community-acquired pneumonia are extremely relevant for modern clinical practice. One of the important role in the pathogenesis of bacterial, viral, fungal invasion in the system of a human lung system belongs to the pulmonary surfactant, in particular, its proteins SP-A and SP-D. This article reviews the well-known mechanisms of important biological properties of immunomodulatory activity of the proteins SP-A and SP-D in response to microbial infection in the lungs. The mechanisms of participation of surfactant proteins SP-A and SP-D in the cascade of reactions that lead to severe life-threatening complications in community-acquired pneumonia are considered. The use of serum levels of surfactant proteins SP-A and SP-D can help finding new diagnostic and prognostic approaches in patients with community-acquired pneumonia