SARS-CoV-2–triggered neutrophil extracellular traps mediate COVID-19 pathology

Flávio P. Veras(Universidade de São Paulo), Marjorie Cornejo Pontelli(Universidade de São Paulo), Camila M. Silva(Universidade de São Paulo), Juliana E. Toller-Kawahisa(Universidade de São Paulo), Mikhael de Lima(Universidade de São Paulo), Daniele C. Nascimento(Universidade de São Paulo), Ayda Henriques Schneider(Universidade de São Paulo), Diego B. Caetité(Universidade de São Paulo), Lucas Tavares(Universidade de São Paulo), Isadora Marques Paiva(Universidade de São Paulo), Roberta Costa(Universidade de São Paulo), David F. Cólon(Universidade de São Paulo), Ronaldo B. Martins(Universidade de São Paulo), Ítalo A. Castro(Universidade de São Paulo), Glaucia M. Almeida(Universidade de São Paulo), Maria Isabel Fernandes Lopes(Universidade de São Paulo), Maíra Nilson Benatti(Universidade de São Paulo), Letícia Pastorelli Bonjorno(Universidade de São Paulo), Marcela C Giannini(Universidade de São Paulo), Rodrigo Luppino Assad(Universidade de São Paulo), Sérgio C. L. Almeida(Universidade de São Paulo), Fernando Crivelenti Vilar(Universidade de São Paulo), Rodrigo de Carvalho Santana(Universidade de São Paulo), Valdes Roberto Bóllela(Universidade de São Paulo), Maria Auxiliadora‐Martins(Universidade de São Paulo), Marcos de Carvalho Borges(Universidade de São Paulo), Carlos Henrique Miranda(Universidade de São Paulo), Antônio Pazin‐Filho(Universidade de São Paulo), Luis Lamberti P. da Silva(Universidade de São Paulo), Larissa D. Cunha(Universidade de São Paulo), Dario S. Zamboni(Universidade de São Paulo), Felipe Dal‐Pizzol(Universidade do Sul de Santa Catarina), Luiz Osório Leiria(Universidade de São Paulo), Li Siyuan(Universidade de São Paulo), Sabrina Setembre Batah(Universidade de São Paulo), Alexandre Todorovic Fabro(Universidade de São Paulo), Thaís Mauad(Universidade de São Paulo), Marisa Dolhnikoff(Universidade de São Paulo), Amaro Nunes Duarte‐Neto(Universidade de São Paulo), Paulo Hilário Nascimento Saldiva(Universidade de São Paulo), Thiago M. Cunha(Universidade de São Paulo), José C. Alves‐Filho(Universidade de São Paulo), Eurico Arruda(Universidade de São Paulo), Paulo Louzada‐Júnior(Universidade de São Paulo), Renê Donizeti Ribeiro de Oliveira(Universidade de São Paulo), Fernando Q. Cunha(Universidade de São Paulo)
The Journal of Experimental Medicine
September 1, 2020
Cited by 969Open Access
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Abstract

Severe COVID-19 patients develop acute respiratory distress syndrome that may progress to cytokine storm syndrome, organ dysfunction, and death. Considering that neutrophil extracellular traps (NETs) have been described as important mediators of tissue damage in inflammatory diseases, we investigated whether NETs would be involved in COVID-19 pathophysiology. A cohort of 32 hospitalized patients with a confirmed diagnosis of COVID-19 and healthy controls were enrolled. The concentration of NETs was augmented in plasma, tracheal aspirate, and lung autopsies tissues from COVID-19 patients, and their neutrophils released higher levels of NETs. Notably, we found that viable SARS-CoV-2 can directly induce the release of NETs by healthy neutrophils. Mechanistically, NETs triggered by SARS-CoV-2 depend on angiotensin-converting enzyme 2, serine protease, virus replication, and PAD-4. Finally, NETs released by SARS-CoV-2-activated neutrophils promote lung epithelial cell death in vitro. These results unravel a possible detrimental role of NETs in the pathophysiology of COVID-19. Therefore, the inhibition of NETs represents a potential therapeutic target for COVID-19.


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