Метопролол у тяжелобольных пациентов с COVID-19

7.09.2021

Источник: J Am Coll Cardiol.

Аннотация

Фон

Тяжелая форма коронавирусной болезни-2019 (COVID-19) может прогрессировать до острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС), который включает альвеолярную инфильтрацию активированными нейтрофилами. Было показано, что бета-блокатор метопролол уменьшает обострение воспаления при инфаркте миокарда.

Цели

Целью этого исследования было оценить влияние метопролола на воспаление альвеол и функцию дыхания у пациентов с ОРДС, ассоциированным с COVID-19.

Методы

В общей сложности 20 пациентов с COVID-19 с ОРДС на инвазивной ИВЛ были рандомизированы в группу метопролола (15 мг в день в течение 3 дней) или контрольную группу (без лечения). Всем пациентам проводился бронхоальвеолярный лаваж (БАЛ) до и после приема метопролола / контроля. Безопасность введения метопролола оценивали с помощью инвазивного гемодинамического и электрокардиографического мониторинга и эхокардиографии.

Полученные результаты

Прием метопролола протекал без побочных эффектов. Исходно содержание нейтрофилов в БАЛ не различалось между группами. Напротив, пациенты, рандомизированные для приема метопролола, имели значительно меньше нейтрофилов в БАЛ на 4-й день (медиана: 14,3 нейтрофилов / мкл [Q1, Q3: 4,63, 265 нейтрофилов / мкл] против медианы: 397 нейтрофилов / мкл [Q1, Q3: 222, 1346 нейтрофилов]. / мкл] в группе метопролола и контрольной группе соответственно; P = 0,016). Метопролол также снижает содержание внеклеточных ловушек нейтрофилов и других маркеров воспаления легких. Оксигенация (PaO2: FiO2) значительно улучшилась после 3 дней лечения метопрололом (медиана: 130 [Q1, Q3: 110, 162] против медианы: 267 [Q1, Q3: 199, 298] на исходном уровне и на 4-й день, соответственно; P = 0,003), тогда как у контрольных испытуемых он не изменился. Пациенты, получавшие метопролол, проводили меньше дней на инвазивной ИВЛ, чем пациенты в контрольной группе (15,5 ± 7,6 против 21,9 ± 12,6 дней; P = 0,17).

Выводы

В этом пилотном исследовании внутривенное введение метопролола пациентам с ОРДС, связанным с COVID-19, было безопасным, уменьшало обострение воспаления легких и улучшало оксигенацию. Переназначение метопролола для лечения ОРДС, связанного с COVID-19, по-видимому, является безопасной и недорогой стратегией, которая может облегчить бремя пандемии COVID-19.

Ключевые слова: неотложная помощь, ОРДС, COVID, метопролол.

Аббревиатуры и акронимы: ОРДС, острый респираторный дистресс-синдром; БАЛ, бронхоальвеолярный лаваж; COVID-19, коронавирусная болезнь-2019; ICU (ОИТ), отделение интенсивной терапии; IMV (ИМВ), инвазивная механическая вентиляция легких; NET, внеклеточная ловушка нейтрофилов

Центральная иллюстрация

Коронавирусная болезнь-2019 (COVID-19), вызванная тяжелым острым респираторным синдромом-коронавирусом-2 (SARS-CoV-2), представляет собой продолжающуюся пандемию, от которой страдают более 145 миллионов человек во всем мире и на сегодняшний день погибло более 3 миллионов человек. . По оценкам, от 6% до 18% случаев COVID-19 прогрессируют до острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС), требующего госпитализации в отделение интенсивной терапии (ОИТ) и инвазивной механической вентиляции (IMV) (1). В настоящее время отсутствуют специфические методы лечения ОРДС, ассоциированного с COVID-19.

На ранних стадиях инфекции SARS-CoV-2 иммунная система хозяина активируется, чтобы блокировать прогрессирование заболевания. Однако в некоторых случаях быстрая репликация SARS-CoV-2 в дыхательных путях вызывает обострение воспалительной реакции и цитокиновый шторм (2). Эта ситуация приводит к прогрессированию ОРДС вместе с другими клиническими осложнениями, такими как септический шок, микротромбы, коагулопатия и полиорганная дисфункция (3).

ОРДС различной этиологии (4), в том числе инфекция SARS-CoV-2 (5,6), сильно зависит от действия нейтрофилов. Активированные нейтрофилы способствуют повреждению альвеол, высвобождая предварительно сохраненные медиаторы воспаления (активные формы кислорода и миелопероксидазу [MPO]) и взаимодействуя с другими клетками, такими как тромбоциты, для индукции микротромбов. Кроме того, образование внеклеточных ловушек нейтрофилов (NET) и сильно повреждающих гистонов активирует инфламмасомы и запускает высвобождение провоспалительных цитокинов (7). NET, высвобождаемые из активированных нейтрофилов, инфильтрированных альвеолами, увеличивают воспаление легких и уровни провоспалительных цитокинов в сыворотке крови, что приводит к обширному повреждению легких и микротромботическим явлениям у пациентов с COVID-19 (2,3,8,9).

Несмотря на огромное влияние COVID-19 во всем мире, существует нехватка эффективных методов лечения для предотвращения перехода от умеренного к тяжелому заболеванию и улучшения прогноза. Учитывая сильное давление, которое COVID-19 оказывает на отделения интенсивной терапии во всем мире, существует острая необходимость в определении методов лечения, которые позволили бы сократить количество дней в отделениях интенсивной терапии. Наиболее востребованными являются вмешательства, способные смягчить иммунную дисрегуляцию, связанную с COVID-19 (10). Привлекательным кандидатным подходом является использование терапии, направленной на хозяина, которая появилась в последние годы в качестве адъювантной стратегии для ограничения повреждений во время инфекционного или стерильного обострения воспаления.

Антагонисты бета-адренорецепторов (β-блокаторы) на протяжении многих десятилетий используются для лечения сердечно-сосудистых состояний, таких как гипертония, аритмии и инфаркт миокарда (11). Наблюдательные ретроспективные исследования установили связь между терапией β-адреноблокаторами и увеличением выживаемости у пациентов в критическом состоянии, вызванной различными состояниями, такими как сепсис (12, 13, 14), острая дыхательная недостаточность (15), тяжелая черепно-мозговая травма (16,17). ) и другие (18,19). Недавние открытия показывают, что β1-селективный блокатор метопролол оказывает прямое действие на нейтрофилы, смягчая их пагубные эффекты во время обострения воспаления (20). Было показано, что в контексте ишемии / реперфузии (острого инфаркта миокарда) нацеливание метопролола на нейтрофилы оказывает сильное кардиозащитное действие как на животных моделях, так и на пациентах (20, 21, 22, 23). Совсем недавно наша группа продемонстрировала, что метопролол (но не другие клинически доступные внутривенные β-адреноблокаторы) устраняет вызванное нейтрофилами обострение воспаления, взаимодействие нейтрофилов и тромбоцитов и образование NET на мышиной модели острого повреждения легких, вызванного ЛПС (24). Эти экспериментальные данные побудили нас исследовать, может ли лечение метопрололом внутривенно уменьшить воспаление легких - и, в конечном итоге, улучшить прогноз - у пациентов с ОРДС, ассоциированным с COVID-19.

Методы

Дизайн исследования и популяция

Пилотное исследование MADRID-COVID (внутривенное введение метопролола при респираторном дистрессе из-за COVID-19) было одобрено этическим комитетом больницы Fundación Jiménez Díaz (регистрационный номер Eudract 2020-002310-41). Все пациенты или их близкие родственники дали письменное согласие на участие. Критериями включения были возраст 18-80 лет, подтвержденная rt-PCR инфекция SARS-CoV-2 (либо мазок из носа, либо бронхоальвеолярный лаваж), инвазивная механическая вентиляция ≤72 часов, частота сердечных сокращений ≥60 уд / мин и инвазивное систолическое артериальное давление. ≥120 мм рт. Критерии исключения включали длительную госпитализацию (> 5 дней) до включения в исследование, сопутствующую острую сердечную недостаточность, фракцию выброса левого желудочка <50%, систолическую дисфункцию правого желудочка, сопутствующую легочную эмболию, умеренно-тяжелую болезнь периферических артерий, умеренно-тяжелую болезнь клапанов сердца, ХОБЛ средней степени тяжести или активное лечение β-адреноблокаторами до включения в исследование. В общей сложности 20 пациентов с ОРДС, вторичным по отношению к инфекции SARS-CoV-2 при IMV, были включены и рандомизированы для внутривенного введения метопролола тартрата (Recordati) (3 болюса по 5 мг, с интервалом 2 минуты, ежедневно в течение 3 дней; n = 12) или контрольной группе. (без лечения; n = 8). Через две минуты после каждого болюса измеряли кровяное давление и частоту сердечных сокращений, и если они превышали установленные пределы, вводили следующий болюс.

Рандомизация была стратифицирована по возрасту (≤59 лет против> 59 лет), анамнезу гипертонии (да / нет) и количеству циркулирующих нейтрофилов (<6000 против ≥6000). Образцы жидкости и крови бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ) были взяты у пациентов при рандомизации (исходный уровень) и через 24 часа после введения третьей дозы метопролола / контроль (день 4). Основная цель исследования заключалась в оценке влияния метопролола на маркеры воспаления (в основном инфильтрацию нейтрофилов и НЭО). Основными вторичными целями были оценка влияния метопролола в течение нескольких дней на инвазивную искусственную вентиляцию легких и дней в ОИТ после рандомизации, а также на функцию легких. Основным критерием безопасности были гемодинамические осложнения (кардиогенный шок, тяжелая гипотензия или тяжелая брадикардия / атриовентрикулярная блокада).

Поскольку это было пилотное исследование, размер выборки был рассчитан на основе способности идентифицировать изменения в воспалении легких (инфильтрация нейтрофилов). Основываясь на предыдущих экспериментальных исследованиях, мы предположили, что 20 пациентов будет достаточно, чтобы обнаружить значительный биологический эффект метопролола в этом контексте.

Проточная цитометрия образцов БАЛ

Для исследований проточной цитометрии (FCM) образцы БАЛ (8 мл) были предварительно инактивированы 2 мл реагента стабилизации клеточного антигена, содержащего формальдегид (TransFix, Cytomark Ltd). Затем образцы центрифугировали (5 минут при 540 g), супернатант удаляли и осадок клеток ресуспендировали в 200 мкл забуференного фосфатом физиологического раствора. После этого 100 мкл клеточной суспензии окрашивали в течение 15 минут при комнатной температуре следующей цветовой комбинацией: изотиоцианат флуоресцеина против человеческого CD15, CD33-фикоэритрин и CD3-V-450 и CD45-V-500 (Becton Dickinson Biosciences). После окрашивания добавляли 2 мл лизирующего раствора FACS (Becton / Dickinson Biosciences), и после 5 минут инкубации образец центрифугировали и ресуспендировали в 100 мкл забуференного фосфатом физиологического раствора. Перед сбором добавляли флуоресцентный краситель DRAQ5 (Biostatus Limited) (25,26) и микросферы Perfect-COUNT (Cytognos SL) (27) для отбора ДНК-положительных клеток и подсчета клеток соответственно. Образцы обрабатывали на проточном цитометре FACSCanto II (Becton Dickinson Biosciences), оборудованном программным обеспечением FACSDiva (Becton Dickinson Biosciences), и получали информацию обо всех событиях, соответствующих ядросодержащим клеткам, присутствующим в окрашенной аликвоте образца.

Данные были проанализированы с помощью программного обеспечения INFINICYT (Cytognos SL). Анализ FCM включал идентификацию ядерных клеток на первом этапе путем окрашивания DRAQ5. Популяции лейкоцитов идентифицировали с помощью стратегии стробирования, основанной на прямом разбросе, боковом разбросе и экспрессии CD45. Нейтрофилы и макрофаги были идентифицированы по их относительно более высоким светорассеивающим свойствам, их уникальному паттерну экспрессии CD45 и экспрессии CD15 (нейтрофилов) и CD33 (альвеолярных макрофагов). Лимфоциты также идентифицировали по их экспрессии CD45 и свойствам прямого и бокового рассеяния. Популяции нейтрофилов, макрофагов и лимфоцитов определяли количественно как процент от общего числа событий CD45.

Анализ хемокинов ELISA

Образцы инактивировали инкубацией в конечной концентрации 0,2% SDS на 0,1% Tween-20 и термообработкой при 60 ° C в течение 15 минут. Образцы плазмы и бесклеточного БАЛ анализировали с помощью наборов ELISA человека на фактор фон Виллебранда (RAB0556-1KT, Sigma) и хемокиновый моноцитарный хемоаттрактантный белок (MCP) -1 (orb315028, Biorbyt), интерлейкин (IL) -6 (orb219452, Biorbyt) и IL-8 (orb315028, Biorbyt).

Маркеры нетоза

Всего было измерено 3 биомаркера NETosis: цитруллинированный гистон-3 (Cit-H3), комплексы MPO-ДНК и внеклеточная ДНК. Для Cit-H3 и MPO-DNA ELISA образцы сначала инактивировали суспензией в 0,2% SDS на 0,1% Tween-20 и термообработкой при 60 ° C в течение 15 минут. Для измерения внеклеточной ДНК образцы инактивировали тепловой обработкой при 60 ° C в течение 1 часа.

Cit-H3 измеряли с помощью набора для ELISA (клон 11D3, Cayman, 501620). Количественная оценка комплексов МПО-ДНК была основана на ранее описанном протоколе (28,29), в котором используются несколько реагентов из набора ELISA для обнаружения гибели клеток (Roche, 11544675001), но включается 96-луночный планшет с высоким связыванием EIA / RIA с различным покрытием в течение ночи. при 4 ° C с антителом против МПО человека (Bio-Rad, 0400-0002). Бесклеточную ДНК измеряли с использованием набора для анализа дцДНК Quant-iT PicoGreen (Invitrogen, Thermo Fisher Scientific, P11496).

Визуализация нейтрофилов и NET в BAL

NET визуализировали окрашиванием по Гимзе образцов БАЛ (30,31). Образцы BAL центрифугировали в течение 10 минут при 2500 оборотах в минуту. Осадок ресуспендировали и распределяли для окрашивания раствором Гимзы. Затем образцы инактивировали и фиксировали в течение 10 минут при комнатной температуре с помощью спрея-фиксатора на спиртовой основе для цито-диагностики (спрей-фиксатор M-Fix). Для анализа изображений фиксированные образцы были оцифрованы с помощью сканера (Nanozoomer-RS C110730, Hamamatsu) и проанализированы с использованием программного обеспечения для анализа изображений NDP view (Hamamatsu).

Статистический анализ

Данные были проанализированы с помощью Graphpad Prism версии 8.4 и RStudio. Из-за небольшого размера выборки все распределения считались ненормальными, и для статистического анализа применялись непараметрические тесты. Парные сравнения между образцами до и после лечения (базисные и 4 дня) проводились с помощью парного рангового критерия Вилкоксона. Сравнение условий лечения (носитель против метопролола) в начале или после лечения проводилось с помощью непарного U-критерия Манна-Уитни. Для гемодинамики и функциональных параметров во время введения метопролола различия на исходном уровне или до введения болюсов рассчитывались с помощью непараметрического критерия хи-квадрат Фридмана с поправкой на тест Дурбина-Коновера для парных сравнений. Для категориальных данных процентное соотношение сравнивалось точными методами. Различия считались статистически значимыми при значениях P ниже 0,05.

Полученные результаты

Характеристики пациента

В период с 19 октября 2020 г. по 19 января 2021 г. в исследование было включено 20 пациентов; 12 были рандомизированы в группу метопролола, а 8 - в группу контроля. Не было межгрупповых различий по исходным характеристикам (таблица 1). Все пациенты получали лечение во время поступления в ОИТ кортикостероидами (дексаметазон 6 мг в день), антикоагулянтами, мелатонином и ацетилцистеином. Перед включением в исследование все пациенты (за исключением 1 в группе метопролола) получали болюсную и поддерживающую дозу кортикостероидов (метилпреднизолон и / или дексаметазон) в палате до поступления в отделение интенсивной терапии без различий между группами.

Таблица 1

Patient Characteristics at Randomization

	All	Metoprolol	Control	P Value
Age, y	60 (53.8, 68)	60 (57.8, 68.5)	58.5 (43.3, 65.8)	0.354
Male	13 (65.0)	8 (66.7)	5 (62.5)	1.000
BMI, kg/m2	27.1 (25.3, 31.1)	26.8 (25.1, 30.4)	27.1 (26.2, 31.5)	0.422
Comorbidities
Hypertension	6 (30.0)	4 (33.3)	2 (25.0)	1.000
Diabetes	2 (10.0)	2 (16.7)	0 (0.0)	0.648
Smokers	3 (15.0)	1 (8.3)	2 (25.0)	0.701
Dyslipidemia	6 (30.0)	4 (33.3)	2 (25.0)	1.000
Previous treatment
RAS inhibitors	5 (25.0)	3 (25.0)	2 (25.0)	1.000
Anticoagulants	0 (0.0)	0 (0.0)	0 (0.0)	1.000

Values are median (Q1, Q3) or n (%).

BMI = body mass index; RAS = renin-angiotensin system.

Из пациентов, рандомизированных для приема метопролола, 11 получали все запланированные внутривенные дозы (15 мг в день в течение 3 дней). Оставшийся пациент получил 15 мг метопролола в первые 2 дня, но не в третий, потому что частота сердечных сокращений была <50 ударов в минуту из-за усиленной седации (начало приема пропофола). БАЛ проводился без осложнений у всех пациентов до и через 24 часа после лечения. Клинические лабораторные анализы на исходном уровне и после лечения представлены в дополнительной таблице 1.

Сердечно-сосудистая безопасность внутривенного введения метопролола пациентам с ОРДС на ИВЛ

В целом доказано, что внутривенное введение β-адреноблокаторов безопасно, за исключением пациентов с острой помпой. Учитывая сердечно-сосудистые эффекты метопролола, пациенты наблюдались инвазивно и с помощью эхокардиографии до и каждый день после инъекции метопролола / контроля. Как и ожидалось, метопролол значительно снижал частоту сердечных сокращений (P <0,01) и систолическое артериальное давление, измеренное инвазивно (P <0,05), хотя оба показателя оставались в пределах физиологического диапазона (дополнительная таблица 2). Эхокардиография не показала ухудшения показателей сердечной функции после лечения метопрололом (дополнительная таблица 3). В целом было показано, что внутривенное введение метопролола безопасно и не вызывает побочных эффектов у пациентов с тяжелой формой COVID-19 с ОРДС на IMV.

Введение метопролола ослабляет вызванное нейтрофилами воспаление легких.

Чтобы оценить способность метопролола ослаблять нейтрофильно-опосредованное обострение воспаления легких, мы проанализировали популяции лейкоцитов в образцах БАЛ с помощью проточной цитометрии на исходном уровне и на 4-й день. На исходном уровне метопролол и контрольная группы не показали различий в содержании нейтрофилов в БАЛ (дополнительный рисунок 1). Напротив, на 4 день (после 3 дней лечения метопрололом / контрольной группой) содержание нейтрофилов было значительно ниже в БАЛ у пациентов из группы метопролола, чем у пациентов, рандомизированных в контроль (медиана: 14,3 нейтрофилов / мкл [Q1, Q3: 4,63, 265 нейтрофилов / мкл] против медианы: 397 нейтрофилов / мкл [Q1, Q3: 222, 1346 нейтрофилов / мкл]; P = 0,016). На 4-й день БАЛ у пациентов, получавших метопролол, также имел более низкое общее содержание воспалительных клеток и более низкое содержание моноцитов / макрофагов, тогда как лимфоциты не различались между группами (рис. 1А). Мы дополнительно исследовали влияние метопролола на МСР-1 в БАЛ, поскольку было показано, что этот хемокин способствует развитию легочного фиброза на поздних стадиях ОРДС (32,33). MCP-1 в бесклеточном БАЛ был значительно ослаблен после 3 дней лечения метопрололом (медиана: 298 пг / мл [Q1, Q3: 236, 350 пг / мл] против медианы: 203 пг / мл [Q1, Q3: 175, 258 пг / мл] для исходного уровня и на 4-й день соответственно; P = 0,009), тогда как у контрольных пациентов он оставался неизменным (рис. 1B). Напротив, изменения в IL-8 и -6 в бесклеточном БАЛ не различались между группами лечения (дополнительный рисунок 2).

Metoprolol Disrupts COVID-19–Associated Exacerbated Lung Inflammation

(A) Day 4 inflammatory cell populations in BAL from control and metoprolol-treated severe COVID-19 patients. Dots represent individuals and bars and error bars show mean values (boxes) ± SD (error bars). ∗P < 0.05 by unpaired Student's t-test. (B) Attenuation of MCP-1 in cell-free BAL from metoprolol-treated patients. (C) Attenuation of neutrophil hyperactivation biomarkers (Cit-H3 and MPO-DNA complexes) in cell-free BAL from metoprolol-treated patients. Data are presented as individuals’ (dots) paired data between days 1 and 4. ∗∗P < 0.01 by paired Student's t-test. (D)Representative images of Giemsa-stained BAL samples from control and metoprolol-treated patients at day 4. Scale bar, 50 μm. Control, n = 8; metoprolol, n = 12. BAL = bronchoalveolar lavage; Cit-H3 = citrullinated histone-3; COVID-19 = coronavirus disease-2019; MCP = monocyte chemoattractant protein; MPO = myeloperoxidase.

Чрезмерная активация нейтрофилов в легких связана с образованием NET и высвобождением активных форм кислорода и протеолитических ферментов, которые могут вызывать тяжелые эпителиальные и эндотелиальные повреждения (2,34). Чтобы изучить, снижает ли разрушающий воспаление эффект метопролола продукцию этих побочных продуктов активации нейтрофилов, мы измерили маркеры NETosis Cit-H3 и комплексы MPO-ДНК. Уровни обоих маркеров снизились на 4-й день БАЛ у пациентов, получавших метопролол (P = 0,005 и P = 0,086 по сравнению с исходным уровнем, соответственно), тогда как изменений в БАЛ у контрольных пациентов не наблюдалось (рис. 1С). Более низкое образование NET и воспалительное содержание в группе метопролола было подтверждено окрашиванием по Гимзе (рис. 1D). Мы не обнаружили различий в содержании внеклеточной ДНК (дополнительный рисунок 3), что, вероятно, отражает ее неспецифический характер как биомаркера НЕТоза (3).

Чтобы определить, связана ли ослабленная инфильтрация иммунных клеток в легких с системным эффектом, мы оценили изменения в циркулирующих уровнях хемокинов, которые, как известно, заметно повышены у пациентов с тяжелой формой COVID-19 (34). Трехдневное лечение метопрололом было связано со значительным снижением циркулирующих концентраций провоспалительного цитокина IL-8 (медиана: 94,4 пг / мл [Q1, Q3: 72,1, 168 пг / мл] против медианы: 80,1 пг / мл. / мл [Q1, Q3: 69,5, 85,2 пг / мл] для исходного уровня и дня 4, соответственно; P = 0,003), тогда как в контроле изменений не наблюдалось (дополнительный рисунок 4). Метопролол не оказывал значительного влияния на уровни циркулирующего IL-6 (дополнительный рисунок 4) или маркеры нетоза (дополнительный рисунок 5).

Лечение метопрололом улучшает дыхательную функцию

Оксигенацию измеряли как соотношение между парциальным давлением артериального кислорода и фракционным вдыхаемым кислородом (PaO2: FiO2). Параметры оксигенации на исходном уровне и после лечения показаны в таблице 2. Исходно оксигенация была хуже у пациентов, рандомизированных для приема метопролола, чем в контрольной группе, несмотря на более высокий FiO2. После 3-дневного лечения метопрололом PaO2 значительно улучшился (медиана: 87,5 мм рт. Ст. [Q1, Q3: 78,8, 110 мм рт. соответственно; P = 0,017). Лечение метопрололом также значительно улучшило PaO2: FiO2 (медиана: 130 [Q1, Q3: 110, 162] против медианы: 267 [Q1, Q3: 199, 298] на исходном уровне и на 4-й день, соответственно; P = 0,007). Напротив, у контрольных субъектов PaO2 и PaO2: FiO2 ухудшились, хотя изменение не достигло статистической значимости (P = 0,107 и P = 0,363 по сравнению с исходным уровнем, соответственно) (Рисунки 2A и 2B).

Table 2

Baseline and Post-Treatment Ventilation Parameters

	Baseline			Day 4
	Metoprolol	Control	PValue	Metoprolol	Control	PValue
PaO2, mm Hg	87.5 (78.8, 110.0)	104.0 (93.0, 122)	0.105	108.0 (98.3, 139.0)	83.5 (77.3, 92.5)	0.004
PaCO2, mm Hg	48.5 (43.8, 52.5)	47 (41.5, 48.8)	0.562	51.0 (46.5, 53.3)	47.0 (45.3, 50.5)	0.353
PEEP, cm H2O	12.0 (10.0, 12.5)	13.0 (10.0, 14.0)	0.625	10.0 (9.00, 12.0)	11.0 (10.0, 12.0)	0.666
FiO2	0.60 (0.5, 0.75)	0.48 (0.44, 0.60)	0.241	0.40 (0.39, 0.53)	0.43 (0.40, 0.57)	0.634
PaO2/FiO2,	130 (110, 162)	223 (188, 242)	0.076	267 (199, 298)	163 (145, 209)	0.037
Lactic acid, mmol/L	1.3 (1.2, 1.8)	1.2 (0.98, 2.00)	0.785	1.4 (1.20, 1.73)	1.9 (1.50, 2.05)	0.094
pH	7.41 (7.38, 7.42)	7.42 (7.37, 7.45)	0.485	7.43 (7.40, 7.46)	7.41 (7.38, 7.44)	0.461

Values are median (Q1, Q3). Bold indicates statistical significance.

FiO2 = fraction of inspired oxygen; PaCO2 = partial pressure of carbon dioxide; PaO2 = partial pressure of oxygen; PEEP = positive end-expiratory pressure.

Metoprolol Rescues Pulmonary Function in ICU Patients With Severe COVID-19

(A and B) Improved oxygenation (PaO2 and PaO2:FiO2) in patients receiving metoprolol, but not those in the control group. Data are presented as individuals’ (dots) paired data between days 1 and 4. ∗P < 0.05, ∗∗P < 0.01 by paired Student's t-test. (C) Days spent by severe COVID-19 patients on IMV and in the ICU according to allocation to IV metoprolol or control (no treatment). Control, n = 8; metoprolol, n = 12. FiO2 = fraction of inspired oxygen; ICU = intensive care unit; IMV = invasive mechanical ventilation; PAFI = PaO2:FiO2 ratio; other abbreviations as in Figure 1.

Пациенты, рандомизированные для приема метопролола, проводили меньше дней на ИВЛ, хотя эта разница не достигла статистической значимости (15,5 ± 7,6 дней против 21,9 ± 12,6 дней в группе метопролола и контрольной группе соответственно; P = 0,17). Аналогичная тенденция наблюдалась в течение дней поступления в ОИТ после включения в исследование (14,5 ± 7,2 дня против 21,4 ± 13,4 дня в группе метопролола и контрольной группе, соответственно; P = 0,15) (рис. 2C). Все пациенты были выписаны из отделения интенсивной терапии, и по одному пациенту в каждой группе умер до выписки из больницы.

Обсуждение

Пандемия COVID-19 и связанная с ней ОРДС ложатся огромным бременем на системы здравоохранения. Помимо высокой смертности, ОРДС, связанное с COVID-19, приводит к длительной госпитализации в ОИТ, что способствует повышению заболеваемости выживших и высоким расходам на больницу. Текущий подход к этим пациентам в основном основан на защитном IMV (35,36), который обеспечивает достаточный газообмен при минимальном повреждении альвеол. За исключением дексаметазона, который показал многообещающие результаты в ранних испытаниях (37), не существует методов лечения, специально нацеленных на обострение воспаления при ОРДС (38).

В этом исследовании мы представляем влияние трехдневного внутривенного введения метопролола на воспаление легких у пациентов с COVID-19 с ОРДС. Пилотное исследование MADRID-COVID показывает следующее: 1) внутривенное введение клинически одобренного β-блокатора метопролола тартрата безопасно в данном клиническом контексте; 2) лечение метопрололом снимает обострение воспаления легких, связанное с этим заболеванием; и 3) разрушительный эффект на обострение воспаления связан с лучшей оксигенацией и, как следствие, меньшим количеством дней в IMV и в отделении интенсивной терапии (центральная иллюстрация). Эти данные свидетельствуют о том, что использование метопролола для лечения ОРДС у пациентов с COVID-19 является безопасной и недорогой стратегией с потенциалом улучшения результатов.

Central Illustration

Metoprolol Repurposing for Treating ARDS in Critically Ill COVID-19 Patients

Reduced lung inflammation was associated with a significant improvement in oxygenation and fewer days on mechanical ventilation and of intensive care unit admission. Repurposing metoprolol for the treatment of acute respiratory distress syndrome associated with coronavirus disease-2019 (COVID-19) appears to be a safe and inexpensive strategy that can alleviate the burden of the COVID-19 pandemic.

Настоящее исследование основано на нашем обширном опыте в области ишемии / реперфузионного повреждения миокарда. Ранее мы продемонстрировали, что метопролол защищает сердце во время продолжающегося инфаркта миокарда, подавляя нейтрофилы и снимая обострение воспаления (20,24). Выявление этого кардиозащитного механизма дало возможность использовать метопролол для лечения других острых состояний, в которых играет роль обострение воспаления, как в случае ОРДС, связанного с COVID-19. Настоящее исследование подчеркивает важность знания механизма действия давно зарекомендовавших себя лекарств для определения других потенциальных показаний.

Пациенты с тяжелой формой COVID-19 поступают с двусторонней пневмонией, которая может привести к респираторному дистресс-синдрому, требующему IMV. Связанный с COVID-19 ОРДС характеризуется активной инфильтрацией нейтрофилов в альвеолярное пространство, что способствует обострению воспаления, что приводит к цитокиновому шторму и гипоксемии (8,34). Таким образом, инфильтрация нейтрофилов является основным фактором плохого прогноза для этих пациентов. Таким образом, смягчение иммунной дисрегуляции является основным терапевтическим средством лечения и профилактики тяжелого COVID-19.

В нескольких исследованиях была проверена потенциальная польза β-адреноблокаторов при сепсисе / септическом шоке. Данные ретроспективных наблюдений свидетельствуют о том, что пациенты, поступившие с септическим шоком и ранее получавшие поддерживающую терапию β-адреноблокаторами, имеют лучший жизненный прогноз, чем те, кто не принимал β-блокаторы до госпитализации (13). Кроме того, в небольших проспективных клинических исследованиях была проверена эффективность внутривенных бета-адреноблокаторов у пациентов с сепсисом (12,39, 40, 41). Выводы большинства этих исследований заключаются в том, что β-адреноблокаторы обладают клиническими преимуществами.

При анализе различных экспериментальных моделей обострения воспаления мы совсем недавно показали, что не все β1-селективные блокаторы оказывают одинаковое влияние на биологию нейтрофилов. Из всех протестированных β-адреноблокаторов только метопролол значительно ослаблял обострение воспаления и уменьшал инфильтрацию нейтрофилов и взаимодействие с другими типами клеток (24). Эти результаты позиционируют метопролол как β-блокатор выбора в контексте обострения воспаления.

Настоящее исследование показывает, что трехдневное лечение метопрололом внутривенно снижает обострение воспаления у тяжелобольных пациентов с COVID-19 с ассоциированным ОРДС. Об этом свидетельствует ослабление инфильтрации иммунными клетками, особенно нейтрофилами, и снижение уровней связанных с ними провоспалительных и побочных продуктов НЕТоза (рис. 1), которые являются потенциальными факторами серьезного повреждения эпителия и эндотелия. Более низкая нейтрофильная инфильтрация у пациентов, получавших метопролол, сопровождалась значительным снижением циркулирующих уровней провоспалительного IL8, который оказывает хемотаксические и активирующие функции нейтрофилов, что свидетельствует о системном противовоспалительном эффекте этого лечения (дополнительный рисунок 4). Системные маркеры НЕТоза не были затронуты на 4-й день; однако нельзя исключать эффект в течение более длительного периода времени после лечения метопрололом (дополнительный рисунок 5). Улучшающий эффект метопролола на воспаление легких у пациентов с COVID-19 с ОРДС был связан с сильными показателями клинической пользы, продемонстрированной значительным улучшением оксигенации (PaO2: FiO2), не наблюдаемым у контрольных пациентов (рисунок 2). Эти результаты очень обнадеживают, но необходимы дальнейшие крупномасштабные испытания, чтобы подтвердить клинические преимущества метопролола в этом контексте. Учитывая, что нейтрофилы играют важную роль в патофизиологии ОРДС многих причин (не только связанных с COVID-19), дальнейшие крупные валидационные исследования могут включать широкий спектр пациентов с этим заболеванием.

Пилотное исследование MADRID-COVID продемонстрировало, что внутривенное введение клинически одобренного β-блокатора метопролола тяжелобольным пациентам с ОРДС, вызванным COVID-19, безопасно и разрушает обострение воспаления легких, связанное с этим заболеванием. Благоприятное воздействие на обострение воспаления было связано с улучшением оксигенации и незначительным сокращением количества дней на ИВЛ и в отделении интенсивной терапии. Внутривенное введение метопролола представляется многообещающим вмешательством, которое может улучшить прогноз тяжелобольных пациентов с COVID-19. Хотя эти данные необходимо подтвердить на более крупной выборке, метопролол - это клинически доступный и дешевый препарат (ежедневные расходы на лечение <2 евро), который может улучшить результаты у пациентов с тяжелой формой COVID-19.

Ограничения исследования

Основное ограничение этого исследования - небольшой размер выборки. Исследование было направлено на выявление различий в воспалении легких, а не в клинических проявлениях. Еще одно ограничение - одноцентровый характер исследования. Это было открытое исследование, и лечащие врачи не скрывали назначения лечения. Наконец, мы не можем исключить систематическую ошибку отбора, приводящую к тому, что пациенты с очень плохим состоянием, по мнению врачей, не рассматриваются для включения.

Выводы

Наши результаты показывают, что внутривенное введение метопролола пациентам с тяжелым ОРДС, связанным с COVID-19, безопасно и снимает обострение воспаления легких, связанное с этим заболеванием. Уменьшение воспаления легких было связано со значительным улучшением оксигенации и тенденцией к меньшему количеству дней на ИВЛ и госпитализации в ОИТ. Использование метопролола для лечения ОРДС, связанного с COVID-19, является безопасным и дешевым вмешательством, которое может помочь облегчить огромное бремя личной и медицинской помощи, связанное с пандемией.

Перспективы

КОМПЕТЕНТНОСТЬ В ОБЛАСТИ УХОДА ЗА ПАЦИЕНТОМ И ПРОЦЕДУРНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ: У тяжелобольных пациентов с COVID-19, находящихся на искусственной вентиляции легких, внутривенное введение метопролола при поступлении в отделение интенсивной терапии безопасно и улучшает легочную функцию и клинический исход.

ПЕРСПЕКТИВЫ ПЕРЕВОДА: Необходимы будущие исследования с более крупными выборками, чтобы подтвердить пользу метопролола у пациентов в критическом состоянии с COVID-19 и, возможно, с ОРДС другой воспалительной этиологии.

Финансовая поддержка и раскрытие информации об авторах

Г-ну Клементе-Морагону оказывает стипендия Министерства науки и технологий (FPU2017 / 01932). CNIC поддерживается ISCIII, Ministerio de Ciencia e Innovación и Pro CNIC Foundation. Д-р Ибаньес поддерживается Европейской комиссией (грант ERC-CoG № 819775) и Министерством науки и инноваций Испании (MCN; грант «RETOS 2019» № PID2019-107332RB-I00). Д-р Оливер получает поддержку из средств Мадридской программы по обучению талантам (2017-T1 / BMD-5185). Все другие авторы сообщили, что у них нет отношений, имеющих отношение к содержанию этой статьи, которые следует раскрывать.

Благодарности

Авторы благодарят следующих за их важную поддержку во время этого исследования: Ноэми Эскалера, Росио Эскудеро и Антонио де Молина-Ирачета из CNIC; и Луис Ньето, Ана Мария Венегас, Хосе Туньон, Игнасио Корнехо, Сандра Засо и Федерико Рохо в Фонде Хименеса Диаса. Саймон Бартлетт выполнил монтаж на английском языке.

Использованная литература

1. Ritter M., Ott D.V.M., Paul F., Haynes J.D., Ritter K. COVID-19: a simple statistical model for predicting intensive care unit load in exponential phases of the disease. Sci Rep. 2021;11:5018.[PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

2. Middleton E.A., He X.Y., Denorme F. Neutrophil extracellular traps contribute to immunothrombosis in COVID-19 acute respiratory distress syndrome. Blood. 2020;136:1169–1179. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

3. Zuo Y., Yalavarthi S., Shi H. Neutrophil extracellular traps in COVID-19. JCI Insight. 2020;5[PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

4. Thompson B.T., Chambers R.C., Liu K.D. Acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med. 2017;377:562–572. [PubMed] [Google Scholar]

5. Cavalcante-Silva L.H.A., Carvalho D.C.M., Lima E.A. Neutrophils and COVID-19: the road so far. Int Immunopharmacol. 2021;90:107233. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

6. Borges L., Pithon-Curi T.C., Curi R., Hatanaka E. COVID-19 and neutrophils: the relationship between hyperinflammation and neutrophil extracellular traps. Mediators Inflamm. 2020;2020:8829674.[PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

7. Standiford T.J., Ward P.A. Therapeutic targeting of acute lung injury and acute respiratory distress syndrome. Transl Res. 2016;167:183–191. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

8. Chiang C.C., Korinek M., Cheng W.J., Hwang T.L. Targeting neutrophils to treat acute respiratory distress syndrome in coronavirus disease. Front Pharmacol. 2020;11:572009. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

9. Tomar B., Anders H.J., Desai J., Mulay S.R. Neutrophils and neutrophil extracellular traps drive necroinflammation in COVID-19. Cells. 2020;9:1383. doi: 10.3390/cells9061383. [PMC free article][PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

10. Schulte-Schrepping J., Reusch N., Paclik D. Severe COVID-19 is marked by a dysregulated myeloid cell compartment. Cell. 2020;182:1419–1440.e23. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

11. Martinez-Milla J., Raposeiras-Roubin S., Pascual-Figal D.A., Ibanez B. Role of beta-blockers in cardiovascular disease in 2019. Rev Esp Cardiol (Engl Ed) 2019;72:844–852. [PubMed] [Google Scholar]

12. Chacko C.J., Gopal S. Systematic review of use of beta-blockers in sepsis. J Anaesthesiol Clin Pharmacol. 2015;31:460–465. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

13. Tan K., Harazim M., Tang B., McLean A., Nalos M. The association between premorbid beta blocker exposure and mortality in sepsis-a systematic review. Crit Care. 2019;23:298. [PMC free article][PubMed] [Google Scholar]

14. Oliver E., Mayor F., Jr., D'Ocon P. Beta-blockers: historical perspective and mechanisms of action. Rev Esp Cardiol (Engl Ed) 2019;72(10):853–862. [PubMed] [Google Scholar]

15. Noveanu M., Breidthardt T., Reichlin T. Effect of oral beta-blocker on short and long-term mortality in patients with acute respiratory failure: results from the BASEL-II-ICU study. Crit Care. 2010;14:R198.[PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

16. Cotton B.A., Snodgrass K.B., Fleming S.B. Beta-blocker exposure is associated with improved survival after severe traumatic brain injury. J Trauma. 2007;62:26–33. discussion 33-5. [PubMed] [Google Scholar]

17. Inaba K., Teixeira P.G., David J.S. Beta-blockers in isolated blunt head injury. J Am Coll Surg. 2008;206:432–438. [PubMed] [Google Scholar]

18. Christensen S., Johansen M.B., Tonnesen E. Preadmission beta-blocker use and 30-day mortality among patients in intensive care: a cohort study. Crit Care. 2011;15:R87. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

19. van der Jagt M., Miranda D.R. Beta-blockers in intensive care medicine: potential benefit in acute brain injury and acute respiratory distress syndrome. Recent Pat Cardiovasc Drug Discov. 2012;7:141–151.[PubMed] [Google Scholar]

20. Garcia-Prieto J., Villena-Gutierrez R., Gomez M. Neutrophil stunning by metoprolol reduces infarct size. Nat Commun. 2017;8:14780. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

21. Garcia-Ruiz J.M., Fernandez-Jimenez R., Garcia-Alvarez A. Impact of the timing of metoprolol administration during STEMI on infarct size and ventricular function. J Am Coll Cardiol. 2016;67:2093–2104. [PubMed] [Google Scholar]

22. Pizarro G., Fernandez-Friera L., Fuster V. Long-term benefit of early pre-reperfusion metoprolol administration in patients with acute myocardial infarction: results from the METOCARD-CNIC Trial (Effect of Metoprolol in Cardioprotection During an Acute Myocardial Infarction) J Am Coll Cardiol. 2014;63:2356–2362. [PubMed] [Google Scholar]

23. Ibanez B. Intravenous beta-blockers in STEMI: what you are about to do, do it quickly. Eur Heart J Acute Cardiovasc Care. 2020;9:459–461. [PubMed] [Google Scholar]

24. Clemente-Moragon A., Gomez M., Villena-Gutierrez R. Metoprolol exerts a non-class effect against ischaemia-reperfusion injury by abrogating exacerbated inflammation. Eur Heart J. 2020;41:4425–4440.[PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

25. Smith P.J., Wiltshire M., Errington R.J. DRAQ5 labeling of nuclear DNA in live and fixed cells. Curr Protoc Cytom. 2004 Chapter 7:Unit 7.25. [PubMed] [Google Scholar]

26. Martin R.M., Leonhardt H., Cardoso M.C. DNA labeling in living cells. Cytometry A. 2005;67:45–52.[PubMed] [Google Scholar]

27. Mandy F., Brando B. Enumeration of Absolute Cell Counts Using Immunophenotypic Techniques. Curr Protoc Cytom. 2000;13:6.8.1–6.8.26. [Google Scholar]

28. Kessenbrock K., Krumbholz M., Schonermarck U. Netting neutrophils in autoimmune small-vessel vasculitis. Nat Med. 2009;15:623–625. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

29. Zuo Y., Zuo M., Yalavarthi S. Neutrophil extracellular traps and thrombosis in COVID-19. J Thromb Thrombolysis. 2021;51:446–453. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

30. Malachowa N., Kobayashi S.D., Freedman B., Dorward D.W., DeLeo F.R. Staphylococcus aureus leukotoxin GH promotes formation of neutrophil extracellular traps. J Immunol. 2013;191:6022–6029.[PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

31. Vargas A., Boivin R., Cano P., Murcia Y., Bazin I., Lavoie J.P. Neutrophil extracellular traps are downregulated by glucocorticosteroids in lungs in an equine model of asthma. Respir Res. 2017;18:207.[PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

32. Hartl D., Griese M., Nicolai T. A role for MCP-1/CCR2 in interstitial lung disease in children. Respir Res. 2005;6:93. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

33. He C., Carter A.B. C(C)Learing the Role of Chemokines in Pulmonary Fibrosis. Am J Respir Cell Mol Biol. 2020;62:546–547. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

34. Pandolfi L., Fossali T., Frangipane V. Broncho-alveolar inflammation in COVID-19 patients: a correlation with clinical outcome. BMC Pulm Med. 2020;20:301. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

35. Haas C.F. Lung protective mechanical ventilation in acute respiratory distress syndrome. Respir Care Clin N Am. 2003;9:363–396. [PubMed] [Google Scholar]

36. Gong M.N., Ferguson N.D. Lung-protective ventilation in acute respiratory distress syndrome. How soon is now? Am J Respir Crit Care Med. 2015;191:125–126. [PubMed] [Google Scholar]

37. Villar J., Ferrando C., Martinez D. Dexamethasone treatment for the acute respiratory distress syndrome: a multicentre, randomised controlled trial. Lancet Respir Med. 2020;8:267–276. [PubMed] [Google Scholar]

38. Baudouin S.V. Manipulation of inflammation in ARDS: achievable goal or distant target? Thorax. 2006;61:464–465. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

39. Schmittinger C.A., Dunser M.W., Haller M. Combined milrinone and enteral metoprolol therapy in patients with septic myocardial depression. Crit Care. 2008;12:R99. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

40. Morelli A., Donati A., Ertmer C. Microvascular effects of heart rate control with esmolol in patients with septic shock: a pilot study. Crit Care Med. 2013;41:2162–2168. [PubMed] [Google Scholar]

41. Morelli A., Ertmer C., Westphal M. Effect of heart rate control with esmolol on hemodynamic and clinical outcomes in patients with septic shock: a randomized clinical trial. JAMA. 2013;310:1683–1691.[PubMed] [Google Scholar]

Ссылка: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8404624/

doi: 10.1016/j.jacc.2021.07.003