Caratterizzazione dell'immunofenotipo di pazienti critici affetti da insufficienza respiratoria acuta de novo

INTRODUCTION Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) is a clinical syndrome characterized by severe rapid-onset dyspnea, hypoxemia, and diffuse pulmonary infiltrates leading to respiratory failure. The main causes of ARDS are pneumonia, including viral pneumonia from COVID-19 (CARDS), and sepsis. The most severe forms of ARDS are associated with profound immune alterations; however, current knowledge about the immunophenotype of ICU patients undergoing mechanical ventilation or extracorporeal support is still limited. HYPOTHESIS Patients with severe forms of ARDS admitted to the ICU exhibit profound alterations in their immunophenotype. OBJECTIVE The aim of this study is to analyze the immunophenotype and T-mediated immune response of patients with CARDS and compare it with that of patients with ARDS MATERIALS AND METHODS A total of 32 patients admitted to the ICU were enrolled, including 19 with COVID-19-associated ARDS (CARDS group) and 13 with ARDS associated with sepsis/septic shock (ARDS group). Eight healthy subjects vaccinated against SARS-CoV-2 served as the control group (control group). Plasma and PBMCs were isolated from whole blood of each subject and stored at -80°C until analysis. The concentrations of IL-6, IL-10, TNFα, IFNγ, and CXCL8 in the plasma were measured using ELISA assays. PBMCs were analyzed by flow cytometry to evaluate the main markers expressed with or without stimulation by the SARS-CoV-2 spike protein. RESULTS Regardless of stimulation with the spike protein, both patient groups showed higher plasma concentrations of IL-6, TNFα, and CXCL8 compared to healthy controls. Additionally, they exhibited marked T lymphopenia, affecting all lymphocyte subpopulations (CD4+, CD8+, T-naive, memory, and natural killer cells). Compared to ARDS patients, T lymphocytes from CARDS patients were highly anergic, as evidenced by reduced expression of TCRαβ. ARDS patients showed higher production of IL-17 by CD4+ and CD8+ cells and perforin by CD8+ cells. DISCUSSION Despite having higher plasma levels of pro-inflammatory cytokines and chemokines, both CARDS and ARDS patients exhibit an immunophenotype characterized by profound anergy compared to healthy subjects. Specifically, T lymphocytes from CARDS patients show reduced expression of TCRαβ. ARDS patients have a higher expression of IL-17-producing CD4+ and CD8+ lymphocytes. The immunophenotypic alterations in patients with acute respiratory failure may underlie increased susceptibility to nosocomial infections and the study of new immunomodulatory therapies.

INTRODUZIONE La Sindrome da Distress Respiratorio Acuto (ARDS) è una sindrome clinica caratterizzata da dispnea severa a rapida insorgenza, ipossiemia ed infiltrati polmonari diffusi che portano a insufficienza respiratoria. Le cause principali di ARDS sono le polmoniti, comprese quelle virali da COVID-19 (CARDS), e la sepsi. Le forme più gravi di ARDS si associano a profonde alterazioni immunitarie, tuttavia le attuali conoscenze sull’immunofenotipo dei pazienti in ICU, sottoposti a ventilazione meccanica o supporto extracorporeo, sono ancora limitate. IPOTESI I pazienti affetti da forme severe di ARDS ricoverati in ICU presentano una profonda alterazione dell’immunofenotipo. OBIETTIVO Lo scopo del presente studio è quello di analizzare l’immunofenotipo e la risposta immunitaria T-mediata dei pazienti con CARDS e confrontarlo con quello dei pazienti affetti da ARDS da altre cause. MATERIALI E METODI Sono stati arruolati 32 pazienti ricoverati in ICU, 19 affetti da CARDS (gruppo CARDS) e 13 affetti da ARDS associata sepsi/shock settico (gruppo ARDS). 8 soggetti sani e vaccinati contro SARS-CoV-2 rappresentano il gruppo controllo (gruppo controllo). Da sangue intero di ciascun soggetto sono stati isolati plasma e PBMCs, conservati a -80°C fino al momento dell’analisi. La concentrazione di IL-6, IL-10, TNFα, IFN e CXCL8 è stata valutata nel plasma tramite saggi ELISA. I PBMCs sono stati analizzati tramite citofluorimetria a flusso, per valutarne i principali marcatori espressi dopo stimolazione o meno con proteina spike del virus SARS-Cov-2. RISULTATI Indipendentemente dalla stimolazione o meno con Spike, i due gruppi di pazienti presentano una concentrazione plasmatica maggiore di IL-6, TNFα e CXCL8 rispetto ai sani. Inoltre, presentano una marcata linfopenia T che si ripercuote su tutte le sottopopolazioni linfocitarie (CD4+, CD8+, T-naive, memory e natural killer). Rispetto ai pazienti ARDS, i linfociti T dei pazienti CARDS sono fortemente anergici, come evidenziato dalla ridotta espressione del TCRαβ. I pazienti ARDS presentano una maggiore produzione di IL-17 da parte dei CD4+ e CD8+ e di Perforina da parte dei CD8+. DISCUSSIONE I pazienti CARDS e ARDS pur avendo un rilascio plasmatico maggiore di citochine pro-infiammatorie e chemochine, presentano un immunofenotipo anergico rispetto ai soggetti sani. In particolare, i linfociti T dei pazienti CARDS hanno ridotta espressione del TCRαβ. I pazienti ARDS hanno maggiore espressione di linfociti CD4+ e CD8+ produttori di IL-17. Le alterazioni dell’immunofenotipo dei pazienti affetti da insufficienza respiratoria acuta potrebbero essere alla base della maggiore suscettibilità alle infezioni nosocomiali e dello studio di nuove terapie immuno-modulatorie.