The pathogenesis of coronavirus disease 2019 (COVID-19) is characterized by enhanced platelet activation and diffuse hemostatic alterations, which may contribute to immunothrombosis/thromboinflammation and subsequent development of target-organ damage. Thrombopoietin (THPO), a growth factor essential to megakaryocyte proliferation, is known to prime platelet activation and its concentrations increase in several critical diseases. Furthermore, several data suggest that interleukin (IL)-6 is one of the most important inflammatory mediators which led to explore the potential therapeutic role of IL-6 inhibitors. In this study, we aimed to evaluate THPO and IL-6 concentrations in COVID-19 patients at the time of admission in Emergency Department (ED), and to investigate their potential use as diagnostic and prognostic biomarkers. In addition, we sought to explore the role of THPO in priming platelet activation in COVID-19 patients. THPO and IL-6 circulating levels were higher in COVID-19 patients than in healthy subjects as in severe than in mild COVID-19 patients. THPO concentrations correlated with those of IL-6, and decreased 24 hours after the administration of tocilizumab, an IL-6 receptor blocking antibody, showing that the increase of THPO levels depends on IL-6-stimulated hepatic synthesis. In vitro, plasma obtained from COVID-19 patients, but not from healthy subjects, primed platelet activation and these effects were reduced by inhibiting THPO activity. Our findings suggest that THPO may concur to increase platelet activation in COVID-19 patients, and that may be potentially useful as a biomarker for the diagnosis and for the severity assessment of COVID-19 contributing to design and plan a personalized and host-directed treatment for COVID-19 patients.
La patogenesi della malattia da coronavirus 2019 (COVID-19) è caratterizzata da una maggiore attivazione piastrinica e da diffuse alterazioni emostatiche che possono contribuire all'immunotrombosi/tromboinfiammazione e al successivo sviluppo di danno d’organo. La Trombopoietina (THPO), un fattore di crescita essenziale per la maturazione e proliferazione dei megacariociti, è nota avere un effetto “priming” sull'aggregazione piastrinica e sull'interazione leucociti-piastrine. Inoltre, le concentrazioni di THPO aumentano in diverse malattie critiche, quali l'ischemia cardiaca acuta e la sepsi, rappresentando un potenziale biomarcatore diagnostico e prognostico. Inoltre, diversi dati suggeriscono che l'interleuchina (IL)-6 è uno dei più importanti mediatori infiammatori coinvolti in questi fenomeni, il che ha portato a esplorare il potenziale ruolo terapeutico degli inibitori dell'IL-6. L’obiettivo di questo studio prospettico di coorte è stato quello di studiare le concentrazioni di THPO e IL-6 nei pazienti COVID-19 al momento della prima valutazione clinica nel Dipartimento di Emergenza (ED) e di indagare il loro potenziale utilizzo come biomarcatori diagnostici e prognostici. Inoltre, è stato esplorato in vitro il ruolo della THPO nell’aggregazione piastrinica e nell'interazione leucociti-piastrine in campioni di plasma ottenuti da pazienti COVID-19. Abbiamo arruolato 66 pazienti con sintomi correlati al COVID-19, di cui 47 con COVID-19 confermato e 19 in cui il COVID-19 è stato escluso (No COVID-19). Come controlli, abbiamo reclutato 18 soggetti sani. In vitro, abbiamo valutato gli effetti del plasma di pazienti COVID-19 o di controlli sani sulla funzione piastrinica in plasma ricco di piastrine o in sangue intero ottenuto da donatori sani e il ruolo della THPO è stato studiato indirettamente bloccandone l'attività biologica mediante l’utilizzo del recettore ricombinante umano della THPO (rhTHPOR) e dell’anticorpo neutralizzante diretto contro il THPOR (Ab αTHPOR). I livelli di THPO erano più elevati nei pazienti COVID-19 rispetto a quelli dei No COVID-19 e dei soggetti sani. Studiando la THPO come marcatore diagnostico per il COVID-19 mediante statistiche ROC (receiver-operating characteristic), abbiamo trovato un'area sotto la curva (AUC) di 0,73, con un valore di cut-off ottimale di 42,60 pg/mL. L'IL-6 era più alta nei pazienti con COVID-19 rispetto ai soggetti sani, ma non differiva tra i pazienti con COVID-19 e quelli No COVID-19. Inoltre i pazienti COVID-19 con malattia grave presentavano concentrazioni di THPO più elevate rispetto a quelli con malattia lieve. Valutando la THPO come biomarcatore di severità mediante l'analisi ROC, abbiamo riscontrato un'AUC di 0,71, con un valore di cut-off ottimale di 57,11 pg/mL. Anche l'IL-6 era più alta nei pazienti con malattia severa rispetto a quelli con forma lieve, con un'AUC per la forma severa di 0,83 e un valore di cut-off ottimale di 23 pg/ml. Le concentrazioni di THPO sono correlate con quelle di IL-6 (r=0,2963; p=0,043) e sono diminuite 24 ore dopo la somministrazione di tocilizumab, un anticorpo che blocca il recettore dell'IL-6, dimostrando che l'aumento dei livelli di THPO può dipendere dalla sintesi epatica stimolata dall'IL-6. In vitro, il plasma ottenuto da pazienti COVID-19, ma non da soggetti sani, ha esercitato un effetto “priming” sull'aggregazione piastrinica e sull’interazione leucociti-piastrine, e questi effetti sono stati ridotti dall’inibizione dall'attività della
RUOLO DELLA TROMBOPOIETINA NELL’ATTIVAZIONE PIASTRINICA IN PAZIENTI CON COVID-19: STUDI OSSERVAZIONALI IN VIVO E SPERIMENTALI IN VITRO
ORSINI, MARIANNA
2021/2022
Abstract
La patogenesi della malattia da coronavirus 2019 (COVID-19) è caratterizzata da una maggiore attivazione piastrinica e da diffuse alterazioni emostatiche che possono contribuire all'immunotrombosi/tromboinfiammazione e al successivo sviluppo di danno d’organo. La Trombopoietina (THPO), un fattore di crescita essenziale per la maturazione e proliferazione dei megacariociti, è nota avere un effetto “priming” sull'aggregazione piastrinica e sull'interazione leucociti-piastrine. Inoltre, le concentrazioni di THPO aumentano in diverse malattie critiche, quali l'ischemia cardiaca acuta e la sepsi, rappresentando un potenziale biomarcatore diagnostico e prognostico. Inoltre, diversi dati suggeriscono che l'interleuchina (IL)-6 è uno dei più importanti mediatori infiammatori coinvolti in questi fenomeni, il che ha portato a esplorare il potenziale ruolo terapeutico degli inibitori dell'IL-6. L’obiettivo di questo studio prospettico di coorte è stato quello di studiare le concentrazioni di THPO e IL-6 nei pazienti COVID-19 al momento della prima valutazione clinica nel Dipartimento di Emergenza (ED) e di indagare il loro potenziale utilizzo come biomarcatori diagnostici e prognostici. Inoltre, è stato esplorato in vitro il ruolo della THPO nell’aggregazione piastrinica e nell'interazione leucociti-piastrine in campioni di plasma ottenuti da pazienti COVID-19. Abbiamo arruolato 66 pazienti con sintomi correlati al COVID-19, di cui 47 con COVID-19 confermato e 19 in cui il COVID-19 è stato escluso (No COVID-19). Come controlli, abbiamo reclutato 18 soggetti sani. In vitro, abbiamo valutato gli effetti del plasma di pazienti COVID-19 o di controlli sani sulla funzione piastrinica in plasma ricco di piastrine o in sangue intero ottenuto da donatori sani e il ruolo della THPO è stato studiato indirettamente bloccandone l'attività biologica mediante l’utilizzo del recettore ricombinante umano della THPO (rhTHPOR) e dell’anticorpo neutralizzante diretto contro il THPOR (Ab αTHPOR). I livelli di THPO erano più elevati nei pazienti COVID-19 rispetto a quelli dei No COVID-19 e dei soggetti sani. Studiando la THPO come marcatore diagnostico per il COVID-19 mediante statistiche ROC (receiver-operating characteristic), abbiamo trovato un'area sotto la curva (AUC) di 0,73, con un valore di cut-off ottimale di 42,60 pg/mL. L'IL-6 era più alta nei pazienti con COVID-19 rispetto ai soggetti sani, ma non differiva tra i pazienti con COVID-19 e quelli No COVID-19. Inoltre i pazienti COVID-19 con malattia grave presentavano concentrazioni di THPO più elevate rispetto a quelli con malattia lieve. Valutando la THPO come biomarcatore di severità mediante l'analisi ROC, abbiamo riscontrato un'AUC di 0,71, con un valore di cut-off ottimale di 57,11 pg/mL. Anche l'IL-6 era più alta nei pazienti con malattia severa rispetto a quelli con forma lieve, con un'AUC per la forma severa di 0,83 e un valore di cut-off ottimale di 23 pg/ml. Le concentrazioni di THPO sono correlate con quelle di IL-6 (r=0,2963; p=0,043) e sono diminuite 24 ore dopo la somministrazione di tocilizumab, un anticorpo che blocca il recettore dell'IL-6, dimostrando che l'aumento dei livelli di THPO può dipendere dalla sintesi epatica stimolata dall'IL-6. In vitro, il plasma ottenuto da pazienti COVID-19, ma non da soggetti sani, ha esercitato un effetto “priming” sull'aggregazione piastrinica e sull’interazione leucociti-piastrine, e questi effetti sono stati ridotti dall’inibizione dall'attività della| File | Dimensione | Formato | |
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