COVID-19 si imunitatea innascuta Joi, mart. 18 2021 

şoc septic geomarz 3:16 pm

COVID-19 and the human innate immune system

Please cite this article as: Schultze, J.L., Aschenbrenner, A.C., COVID-19 and the human innate immune system, Cell (2021), doi: https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.02.029.

Rezumat

Patrunderea SARS-CoV-2 in populatia umana reprezinta o criza imensa atit din punct de vedere medical cit si economic. Sistemul imun inascut, ca prima linie de aparare imuna, joaca un rol central cin combaterea noului virus. Autorii prezinta aici un cadru conceptual a interactiunii dintre sistemul mun inascut si noul virus in lumina datelor acumulate in primul an de pandemie. Se revad dovezi ca variabilitatea interumana a scomponentelor sistemului imun innascut este este elementul de baza al heterogenicitatii evolutiei bolnavilor, heterogenicitate evidentiata pe tot parcursul acestui an. O mai buna intelegere a mecanismelor fiziopatologice atit la nivel celular cit si la nivel de mediatori solubili din imunitatea inascuta sint esentiale ptru dezvoltarea unor marker diagnostici si a unor strategii terapeutice care au ca tinta COVID-19. Totusi sint necesare inca multe studii care sa lamureasca toate aspectele.

Introducere

  • COVID-ul este o boala cu o foarte mare heterogenicitate. Se pune intrebrea caror factori se datoreazaa aceasta. Este stiut ca circa 10-20% dintre cazurile simptomatice au sansa sa dezvolte o forma grava cu risc de deces.
    Factori care pot influenta heterogenicitatea
  1. – legati de virus
  2. – legati de gazda
  3. – legati de mediu

Dintre factorii care pot influenta infectiozitatea si riscul de deces

  1. – divesitatea genetica a virusului
  2. – evolutia genetica a virusului
  3. – variatia infectiozitatii acestuia
  4. – coinfectii

Dar toate acestea nu explica heterogenicitatea bolii. 

Exista multe mutatii care scad infectiozitatea virusului dar si unele care o cresc cum este mutatia D614G care este regasita in grupul de mutatii care definesc cele doua variante de SARS-CoV-2 relativ recente : B.1.1.7 si B.1.1.351. 

Heterogenicitatea pare sa depinda de doua grupuride factori

  1. – factori de mediu (mediul de viata, nutritie, mediul social, disponibilitatea si calitatea serviciilor de sanatate, conditii de locuit, instructie…)
  2. – gazda

Gazda pare sa fie factor decisiv pentru

  • severitatea bolii
  • rata de infectare
  • conscintele medicale pe termen lung

Seveitatea mai mare a bolii la batrini si frecventa ei crescuta arata spre un posibil deficit de lunga durata a repsunsului imun adaptativ atit prin celule T cit si B. (Ceea ce este in opozitie cu epidemia de gripa din 2 009 cind virstnicii au facut boala mai rar decit tinerii pentru ca posedau un  raspuns imun adaptativ instruit pe parcursul vietii. ) In actuala pandemie este posibil sa existe o protectie imunitara dobindita incrucisata prin infectarea anterioara cu alte coronavirusuri situatie identificata mai ales la tineri (Lipsitch 2 020).

Un raspuns imun adecvat la SARS-CoV-2 necesita ambele brate ale sitemului imun atit cel inascut cit si cel adaptativ sau dobindit. 

Rolul important al sistemului imun inascut in severitatea bolii a fost demonstrat de studii recente complexe care s-au adresat geneticii (van der Made 2020, Severe Covid-19 GWAS group 2020, Zhang 2020),  harti de interactiua a proteinelor virale cu factori de-ai gazdei (Gordon 2020), analiza de inalta rezolutie a single-cell omics (Chua 2020, Schulte-Schrepping 2020).   

Importanta raspunusului imun inascut
Raspunsul imun celular autonom al celulei infectate presupune doua componente

  1. receptorii si coreceptorii care premit patrunderea in celula
  2. mecanismul celular care determina ciclul vital viral

Viruusul intilneste populatia umana care este un amestec de variante genetice. Procesul de infectare si replicare virala poate duce la schimbari genetice majore la nivelul corpilor virali. Unele dintre variantele virale aparute astfel poa avea avantaje evolutive importante. Procesul este tot mai amplu si poate sa se accelereze spectaculos avind in vedere numarul in crestere a subietilor umani implicati (de prdinul dutelor de milione in acest moment n.r.) Este extrem de important sa se realizeze o suprveghere cit mai stricta a indivizilor infectati pentru a face posibila modificarea precoce a respunsului imun la virus.

A. Patrunderea intracelulara a SARS-CoV-2

Pasul acesta se relizeaza prin afinitatea prot S pentru ACE2 singur sau in asociere cu TMPRSS2 (o serin proteaza), NRP1 (Neutropilin 1) si alte prteaze (printre care Furin).
Asocierea ACE2 si TMPRSS2 poate fi factorul cel mai important in pasul aceste. Cei doi receptori au fost identificati la nivelul mucoasei nazale in celulele (goblet cells, anumite subtipuri de ciliated cells) dar si la nivelul intregului arbore respirator. La nivelul membranei alveolare asocierea a fost identificata epiteliile alveolare de tip II.

TMPRSS2 are o raspindire tisulara mai arga

  • – arborele respirator
  • – cornee
  • – esofag
  • – ileon
  • – colon
  • – vezica biliara
  • – caile biliare principale

CELULELE IMUNE

Pina in prezent nu sint date certe ca cei doi receptori mentionati s-ar gasi si pe celulele imune.

S-au folosit tehnici de mare finete care au avut ca scop identificarea ARN-ului viral in celule sistemului imun.

  • 1. sc-RNA-seq
  • Single cell RNA sequencing
  • Consta in secventializarea transcriptomului (RNA) de la o singura celula.
  • Prin aceasta tehnica s-a evidentiat ca activare genelor din grupul ISGs (interferon stimulating genes) nu se realizeaza prin ACE2 ci printr-o varinata trunchiata a acestuia delta-ACE2. Aceasta nu leaga prteina S si nici nu functioneaza ca o carboxipetidaza.
  • 2. Viral-Trak
  • O tehnica derivata din cea de mai sus care tinteste direct transcriptomul viral
  • Prin aceasta s-a identificat in BAL (lchidul de lavaj bronho alveolar) trascriptom viral DOAR in celule derivate din progenitoarele epiteliale si ciliate si doar un singru studiu a identificat RNA viral in macrofage fara sa se poata preciza cum a ajuns acolo (direct sau dupa fagocitare).
  • In plus, in vitro, celule derivate din monocite (macrofage si celule dentritice) pot fi infectate cu SARS-CoV-2 dar nu are loc replicarea virala. Pornind de la aceasta observatie s-a sugerat ca exitenta unei co-infectii ar determina fenotipul clinic al manifestarii si evolutiei bolii. Co-infectia cu metapneumovirus uman a fost identificata a un caz cu evolutie grava. Evident, sint necesare studii ample in acest sens.

Desi a fost identificat ARN viral in creier si retina sitemul imun acesta nu pare sa fie legat de sitemul imun.

PLACENTA

Aceasta pare sa fie o tinta prin celulele sale non-imune (sincitiotrofoblast pentru trimestrul I si trofoblastul extravilozitar pentru timestrul II). Pe aceste celule au fost idenificatie receptri ACE2 si TMPRSS2. Nu exsita date care sa sugereze transmiterea infectiei cu SARS-CoV-2 cate fat. Se vorbeste despre protectia imuna conferita de mama. Sint necesare studii care sa aduca lumna in aceasta problema.

TROMBOCITELE

Au receptori ACE2 si TMPRSS2

Expunerea in vitro a trombocitelor la proteina S activeaza coagularea prin:

  • – stimuarea agregarii
  • – release a granulelor dense
  • – up-reglarea markerilor de activare (PAC-1, CD62P)
  • – platelet spreading (the process by which adherent platelets first flatten at sites of vascular injury and increase their contact area by deformation of the plasma membrane)
  • – retractia cheagului

La nivel de trombocite virusul faciliteaza eliberarea de factori de coagulare, secretia de citokine proinflamatorii, formarea de agregate leuco-trombocitare…

Alti receptori (ca CD 147 sau BSG) in afara de cei mentionati nu par sa aib rol important in procesul discutat.

Per global, exsita putine date din care sa se deduca ca celulele sitemului imun inascut reprezinta tinta primara a infectarii cu SARS-CoV-2.

Virusul mai este si decelat rar in plasma (este posibil ca trombocitele sa aiba rol de burete pentru corpii virali).

B. Modificarile citokinice si raspunsul imun celular

Alarmarea sistemului imun- Recunoasterea raspunsului imun si evaziunea imuna

Etapa de aderare celulara virala si patrundere a acestuia intrecelular sint relativ cunoscute. Evenimentele intracelulare sint mai putin cunoscute.
Receptorii de tip PRRs (pattern recofnition receptors)

Se gasesc pe celule ale sistemului imun inascut (celule dendritice, monocite, neutrofile si celule endoteliale)

Recunosc structuri de tip PAMPs si DAMPs. Sub numele de PAMPs se definesc structuri moleculare specifice unor agenti patogeni infetiosi (bacterii, virusi, fungi) iar sub numele de DAMPs se definesc structuri moleculare cu potential risc pentru organism dar care provin din alte surse decit cele mentionate (cum ar fi fragmente celulare, organite celulare, continut citoplasmatic… )

Receptorii PRRs mediaza initierea raspunsului imun adaptativ si secretia de citokine.

In COVID este posibila implicarea urmatorilo receptori de tip PRRs

  • – TLR3 si TLR 7
  • – RIG-I (retinoic acid inducible gene 1)
  • – MDA5 (melanom differentiation associated gene 5)

Toti acestia au ca urmare producerea de interferon de tip I.

Producerea de Interferon I urmeaza acleasi cai fie ca este declansata RIG-I si MDA5 sau de TLR3 si TLR7.
Activarea la nivel de mitocondrie a caii MAVS (mithocondrial antivaral signaling proteine) urmata de activarea TRAT3 (TNF associated factor 3), TBK1 (membru al familei TRAF asociat cu NFkB activator binding kinase1) impreuna cu IKK (inhibitor a NFkB kinase-epsilon). Urmeaza fosforilarea IRF-3 si IRF-7 (care sint niste reglatori). Toate aceste evnimente au ca rezultat transcriptia de Interferon tip I si activarea ISGs (Interferon stimulated genes).

Interferonul rezultat actioneaza pe calea IFNAR (receptori proprii interferonului – IFN), JAK1 si Tyk2 activind STAT1 si STAT 2 dar si IRF 9. Rezulta un complex moelcular care este translatat in nucelu unde se leaga de ISREs (elemete de raspuns stimulate de IFN) din genom. Sint activate sute de elemente de tip ISREs care, ulterior se autoactiveaza in bucla.

Acest raspuns interferonic este marcat heterogen si depinde de

  • – starea functionala anterioara a celulei
  • – tipul de celula
  • – mediul extrecelular local
  • – microorganismul implicat

Abilitatea reglarii fine a raspunsului interferonic este cruciala. Orice abatere (in plus sau in minus) de la echilibrul necesar este sau poate deveni fatala.

Faza urmatoare – de la furtuna citikonica la imunosupresie

Factorii solubili (citokine, chemochine, factori de crestere, factori de inhibite, hormoni, metaboliti) influenteaza atit sitemul imun inascut local cit si pe cel sistemic. Celulele sistemului imun inascut functioneasa si ca receptori de semnale chimice cit si ca mitatori. Semnalele chimice solubile (factorii solubili) sint factori care modelelaza cursul bolii prin 1. declansarea eliberarii celulelor imunitatii insacute din maduva osoasa de unde ajung i ncirculatie 2. recrutarea lor in tesutul inflamt si infectat si 3. prin modelarea motilitatii lor locale si a functiei lor. Fenomenul se realizeaz prin combinarea a doua elemente 1. timing (cinetica) si 2. concentratiile (dynamics) a factorilor solubili enumerati mai sus.

Furtuna citokinica si sindromul eliberarii de citokine (cytokine storm si cytokine release syndrom – CRS)

Descriere

SARS-CoV-2 se ataseaza (prin ACE2) de penumocitele de tip II unde induc o replicare virala masiva care este concomitenta cu eliberarea de citokine proinflamatorii (IL-1, IL-6, IL-8, TNF). Sursa majora a acestora ar fi macrofagele derivate din monocite dar nu si cele derivate din celulele dendritice.

S-a identificat ca la formele severe se activeaza mai ales calea NF-kB. Acumularea mediatorilor proinfalmatori ai acestei cai poate induce o acumulare de neutrofile si macrofage in tesutul pulmonar cu autointretinerea procesului inflamator. In sprijinul acestei ipoteze vine identificarea in BAL a urmatoarelor chemochine : CCL2, CCL3, CCL4, CXCL10 si in circulatia sanguina a : IL1, IFN gamma, IL-17, TNF, IP-10, MCLP-1, G-CSF, GM-CSF, IL-1RA, CCL2, CCL3, CCL5, CCL8, CXCL1, CXCL8, CXCL9, CXCL 16.

Aceasta elibeare este mai evidenta in a dousa saptamina de evolutie si mai ampla la pacientii cu evolutie grva.

La nivelul plaminului se instaleaa fenomene de tip ARDS cu edem local, apoptoza a celulelor epiteliale la care se aduga si leziuni vasculare locale iar in final fenomene sistemice cu leziuni vasculare de tip MSOF.

Cesterea concentratiilor citokinice sistemice este insotita de cresteri ai unor paramatri de laborator ca: transmainaze, LDH, CRP, feritina, d-dimeri si IL6, TNF (ultimii doi sint si markeri ai prezentei de celule imune circulante). TNF-ul si IFN-ul gamma declanseaza moarte celulara masiva prin toate cele trei mecanisme: propt0ze, apoptoza si necroza ceea ce duce la leziuni tisulare extinse.

Cresterea IFN gamm este semn limpede de COVID.

Furtuna citokinica poate sa survina in contextul unei infectii dar si in afara ei.
Elementul cheie al evolutiei grave este absenta declansarii mecanismelor de limitare a inflamtiei.

Copiii pot dezvolta forme usoare de boala dar dupa 1-2 luni sa instaleze un sindrom de MSOF denumit MIS-C (multisystem inflamatory syndrom in children). Dar si o vasculita sistemica cunoscuta ca sindromul Kawasaki.

In afara de citokine si chemochine au mai fost investigate di diverse omics-uri. Scopul acestor investigatii a fost identificarea altor efectori sistemici, a unor posibili biomarkeri sau tinte terapeutice.

Proteomics-urile si matabolomics-uriel au aratat o crestere a kynurinelor si o reducere importanta a lipidelor. Rolul lor exact nu este inc a bine definit.
In ceea ce priveste reducerea lipidelor aceasta se menifesta prin deficit de

  • – sfingomieline
  • – glicerofosofolipide
  • – coline si derivati

Aceste eficite pot exlica alterarea functiilor celulelor sitemului imun inascut mai ales a celor dervate din monocite.
Respectivele deficite functionale sint

  • – la nivel de signal transmition
  • – reglarea cresterii celulare
  • – reglarea secretiei de citokine
  • – migrarea celulara
  • -adeziune
  • – apoptoza
  • – senescenta
  • – raspuns inflamtor

Proteine implicate in metabolismul acizilor grasi (FETUB, CETP) care sint supresoare ale inflamatiei sint scazute in ser. Mai este scazut si factorul PI6, un supresor al chemotactismului.

Reactantii proteici de faza acuta a inflamatiei (APPs) care sint implicati in raspunsul imun precoce antivaral, au fost gasiti crescuti in fromele severe de COVID.

  • – CRP
  • – S100A8/A9 – o alarmina
  • – Amiloizii serici A-1 (SAA1) si congenerii SAA2, SAA4
  • – Componenta P a amiloidului seric (SAP/APCS)
  • – alfa 1 antichimotripsina (SERPIN A3)

De asemenea au fost gasite crescute compnente ale complementului (C6, factorul B, properdina, carboxipepridaza N cathalotic chain).

S-a mai isentificat si trombocitopenie insotita de reducere a PPBP (platelet derived chemochine proplatelet basic proteine) si PF4.

In concluzie, toate aceste modificari atentioneaza asupra interactiunii complexe intre gazda si agentul patogen mai ales in boala severa. Starea poate fi bine descrisa de sintagma „sepsis viral”. Up-reglarea mediatorilor proinflamatori reprezinta doar o componenta a unui dezechilibru de amploare a raspunsului imun inascut.

Modificari in compartimentul celular al sistemului imun inascut

Prezenta virusului in mucoasa respiratorie este decelata de celulele imune rezidente in tesut. Dupa identificarea lui, respectivele celule emit semnale chimice care duc la recrutarea altor celule proces care are ca scop eliminarea virusului de la locul de patrundere. Cheia succesului si a prevenirii diesminarii infectiei virale este o reactie imuna inascuta adecata la nivelul mucoasei respiratorii din teritoriul arborelui respirator superioar.

Raspunsul local este definit de modificaari celulare si trnscriptionale

  • – Epiteliile mucoasei naso-faringiene elibeseaza citokine/chemokine (CXCL1, CXCL3, CXCL6, CXCL15, CXCL16, CXCL17) care aduc local celule imune (Monocite, Macrofage, Neutrofile). Pacientii cu evolutei severa exprima concentratii crescute de mediatori si cretere a numarului de celule (predominent Neurofile).
  • – In zona inferioara a cailor respiratorii si in palmin au fost identificate in numar mare macrofage proinflamatorii. Acestea pot declansa recrutarea si diferentierea de monocite si granulocite. Calea aceasta nu a fost suficient investigata.
  • – Pentru pacientii gravi este tipica evidentierea in BAL a unei concentratiicrescute de neutrofile si celule NK care mege paralel cu concentratii redese de celule dendritice si T. In compartimetul celular Mo/Mfg au fost identificate subpopulatii care exprima gene pro-fibrotice (TREM2, TGFB2, SPP1).
  • – La pacientii non-severi este tipic ca in BAL sa se gaseasca un numar crescut de celule T din categoria CD8+.
  • – In trorentul circulator al pacientului grav s-a identificat ca in etapele precoce de evolutie neutrofille sint crescute iar leucocitele semnificativ reduse (la limita de 1 000 sau sub).

 

GISAID Marți, mart. 16 2021 

şoc septic geomarz 8:49 pm

On January 10, 2020, the first whole-genome sequences of SARS-CoV-2 were made available on GISAID, which enabled global responses to the pandemic,[6] including the development of the first vaccines[7] and diagnostic tests[8] to detect SARS-CoV-2.

https://en.wikipedia.org/wiki/GISAID

 

Schema mecanismului de infectare celulara cu SARS-CoV-2 Joi, mart. 11 2021 

şoc septic geomarz 9:04 pm

The illustration depicts the major steps in the viral lifecycle and in the development of immune responses. (1) Attachment of the SARS-CoV-2 virion to the cell surface via interactions with the ACE2 cellular receptor. (2) Entry into the cell. Viral proteins can be recognised by pattern recognition receptors (eg, TLR3, TLR4, and TLR7), leading to the release of danger-associated molecular patterns, the inflammatory response, and the activation of innate anti-viral pathways. (3) Membrane fusion and release of RNA into the cell. (4) RNA translation to produce viral proteins. (5) RNA genome is copied and attached to the nucleocapsid protein. (6) Assembly of daughter SARS-CoV-2 virions. (7) Recognition of the spike glycoprotein and nucleocapsid protein (structural proteins) by the B-cell receptor. (8) B cell produces spike glycoprotein-binding antibodies and neutralising antibodies targeting the RBD region of the spike glycoprotein. (9) Viral uptake by APCs. (10) Presentation of antigens, including epitopes from structural and non-structural proteins, to T cells. (11) Activation of Th cells. (12) Activation of CTLs. (13) Th cells produce cytokines (mainly IFNγ, IL-2, and TNFα). (14) CTL recognition and killing of infected cells. ACE2=angiotensin-converting enzyme 2. APC=antigen-presenting cell. CTL=cytotoxic T lymphocyte. RBD=receptor-binding domain. SARS-CoV-2=severe acute respiratory syndrome coronavirus 2. Th=T-helper. TLR=toll-like receptor. TNF=tumour necrosis factor.

 

Impactul asupra reactiei la vaccin a mutatiilor proteinei S Marți, mart. 9 2021 

şoc septic geomarz 4:11 pm

The impact of Spike mutations on SARS-CoV-2 neutralization

Chloe Rees-Spear, Luke Muir, Sarah A. Griffith, Judith Heaney, Yoann Aldon, Jonne
L. Snitselaar, Peter Thomas, Carl Graham, Jeffrey Seow, Nayung Lee, Annachiara
Rosa, Chloe Roustan, Catherine F. Houlihan, Rogier W. Sanders, Ravindra K.
Gupta, Peter Cherepanov, Hans J. Stauss, Eleni Nastouli, on behalf of the SAFER
Investigators, Katie J. Doores, Marit J. van Gils, Laura E. McCoy

Revista Cell
Aceptat 1 martie 2 021

Rezumat

Vaccinurile anti SARS-CoV-2 disponibile s-au axat pe generarea de anticorpi neutralizanti pentru proteina S. Aparitia noilor variate B.1.1.7, B.1.351 ai P.1puna problema eficientei acestor vaccinuri impotriva lor. Solutiile de anticorpi monoclonali par sa piarda din eficacitate dar nu si cele de anticorpi policlonali.

Introducere
Activitatea neutralizanta a serului coreleaza de obicei bine cu protectia antivirala atit dupa vaccinare cit si dupa boala. Totusi, factorul care pare sa fie mai important este largimea specturului de neutralizare si nu potenta acestuia. Faptul se datoreaza importantei variatii a antigenelor virale. Ca exemplu se da cazul infctiei gripale in care variatia antigenica virala este importanta prin drfitul imunogenic al capului hemaglutininei specifice acestui grup de virusi. Este cunoscut faptul ca in fiecare an apare un virus gripal cu antigenicitate diferita fata de cel al anulnui anterior. In cazul SARS-CoV-2 vaccinurile produse sint eficiente in producerea de anticorpi neutralizanti dar apare problema noilor tulpini aparute. Aceste tulpini noi implica modificari ale proteinei S, cea mai folosita tinta antigenica pentru vaccinuri. Intrebarea care se pune este cit de eficiente sint vaccinurile fata de noile tulpini.

Autorilor li s-a parut logic sa analizeze variatia aminoacizilor la cea mai apropiata ruda si anume SARS-CoV (virusul responsabil de epidemia de SARS din urma cu mai multi ani). Cele doua virusuri inrudite prezinta diferente notabile in dinamica transmiterii si evolutia bolii DAR ambele folosesc receptorul ACE2 ca poarta de intrare in celulele umane si au in comun circa 75% dintre aminoacizii Spike. Amindoi virusii folosesc aceeasi regiune de pe Spikes pentru legarea de ACE2 (RBD de pe subunitatea S1 a Spike ). Exista o variatie importanta a aminoacizilor din aceasta zona ceea ce explica de ce majoritatea serului anit COVID-19 anu efect nautralizant slab sau absent impotriva SARS-CoV. Totusi, au fost izolati anticorpi monoclonali care au capacitatea de neutralizare incrucisata.

Dupa secventializarea initiala a virusului s-a putut constata ca au aparut mutatii care au gnerat noi variante virale. Una dintre acestea este varianta B.1.1.7 identificata in Anglia si care imclude multiple mutatii atit inRBD cit si domeniul N-terminal (NTD) al proteinei S. Ambele zone sint tinta antigenior neutralizanti. De asemenea s-a inregistrat si varianta sudafricana (B.1.351) si cea braziliana (P.1). Amnidoua aceste din urma prezinta o delitie a trei aa-s in zona Orf1ab si mutatii in RBD (E484K si N501Y). Rapoarte anterioare indica ca daca mutatia N501Y din RBD a B.1.1.7 nu compromite neutralizare modificarea purtata de B.1.351 pare sa o afecteze.

Autorii au evaluat rolul pe care il poate avea fiecare aminoacid in facilizarea fenomenului de „escape” de anticorpii neutralizanti. O prima abordare a fost realizarea unor proteine S mutante prin schimbarea unor aminoacizi de la SARS-CoV-2 cu cei din SARS-CoV in pozitii echivalente. O adoua abordare a fost realizarea de proteine mutante folosind ca baza de pecare B.1.1.7. Au fost identificate numeroase mutatii care pot anihila neutralizarea de unii dintre anticorpii monoclonali (mAbs) care au ca tinta RBD din Spike. Totusi, autorii au demonstrat ca serul provenit de la pacienti (mai ales cei cu forme grave) are capacitate mai mare de neutralizare in cazurile clinice reale spectrul anticorpilor neutralizanti fiind mai larg.

Rezultate

Generarea de mutatii escape din SARS-CoV

Au fost identificate 56 de aminoacizi diferiti intre cele doua virusuri. Dintre acestia autorii au folosit doar 15 carea aveau sanse chimice mai mari sa prodiuca diferente importante. In aceste sit-uri s-au produs mutatii ale proteinei Spike de la SARS-CoV-2 cu aminoacizi specifici SARS-CoV. 12 dintre acestia care au dat „viral titer” au fost evaluate cu anticorpi monoclonali proveniti de la pacienti.
Urmeaza insiruirea mutatiilor identificate cu numele lor, caracteristicile si modul de imfluentare a capcitatii de neutralizare a mAbs.
Etapa urmatoare a fost testarea capacitatii de neutralizare a serurilor integrale provenind de la pacienti cu forma medii si usaore comparativ cu cele de la pacieti cu forme grave. Surpriza consta ca capacitatea de neutralizare este semnificativ mai scazuta pentru serurile provenite de la pacienti care au facut forme usoare de boala comparativ cu cele provenite de la pacienti cu forme grave.

S-au lut pe rind toate respectivele variante de proteina S si descrise din punctul de vedere al caracteristicilor chmice si cel al comportamentului fata de anticorpii neutralizanti identificati in seruri provenite de la pacienti reali.
Dupa aceea s-a analizt in acelasi mod protenia S a vriantei B.1.1.7
Articolul este amplu si amanuntit. Pentru doritori poate fi gasit in extenso la adresa de la inceputul materialului.
Concluzia este ca mutiile reale aparute ulterior nu s-au calcat decit in foarte mica masura pe cele generate de echipa acestui studiu.

 

Coronavirusuri / structura genetica Duminică, mart. 7 2021 

şoc septic geomarz 2:20 pm

 

COVID Duminică, mart. 7 2021 

şoc septic geomarz 2:11 pm

Cell 2 021

Alex Sette, Sharon Crotty

Adaptative immunity to SARS-CoV-2

Introducere

Sistemul imun are doua componente

componenta innascuta

componenta adaptativa: Lf.B, Lf.T CD4+, LfT. CD8+ 

CD4+: Are functia de a produce molecule ajutatoare si efectoare

CD8+: Are functia de killer pentru celulele infectate

Memoria sistemului imun adaptativ este elementul cheie pentru intelegerea vaccinarii.

Orice virus capabil sa produca o boala are un mecanism de evitare a acitvarii sistemului imun atit innascut cit si adaptativ.

Intr-o situatie ideala prezenta unu virus duce la antamarea sistemului imun innascut care are capacitatea de a recunoaste agentul patogen si a declansa un rapsuns de tip IFN-I (interferon de tip I) cu moleculele conexe (IL-12, IL-18 si alfa TNF).

RASPUNSUL  imun innascut

Are trei tinte

1. limitarea replicarii virale in celulele infectate

2. crearea unui mediu antiviral in  jurul celulelor infectate ceea ce presupune: recrutarea de efectori celulari ai sistemului imun innascut

3. priming the adaptative immune response

Primele doua mecanisme incetinesc replicarea virala iar al treilea este esential pentru declansarea raspunsului adaptativ.

Rapunsul adaptativ este lent. El necesita selectarea de celule virus-specifice dintr-un numar mare (circa 10 la puterea noua pentru fiecare tip) de celule naive atit T cit si B. Celulele imunocompetente se adreseaza fiecarei structuri virale. El necesita circa 6-10 zile dupa priming. Primul pas este producerea de celule naive dupa care acestea se diferentiaza in celule  imunocompetente efectoare. O data generat un numar suficient de celule efectoare acestea colaboreaza la eliminare corpilor virali din terentul circulator.

SARS-CoV-2 este foarte eficient in prevenirea sau intirzierea raspunsului imun innascut prin inhibarea IFN tip I si III (date experimentale si clinice). Fara declansarea acestui mecanism virusul are posibilitatea sa se multiplice pina la dezvoltarea raspunsului adaptativ (iar acesta este intirziat pentru ca mecanismul de priming este afectat). 

In cazul SARS-CoV-2 intirzierea raspunsului innascut duce la infectia asimptomatica  (40% dintre subiecti) sau cu manifestari minime. Formele care nu necesita internare sint definite prin temenul “mild”.

Raspunsul IFN ineficinet se asociaza cu evolutia grava si risc letal crescut. 

Rezulta o patologie a raspunsului imun cu cresterea citokinelor printre care CXCL10, IL6, IL8.

Intirzierea declansarii raspunsului imun are doua mecanisme care pot functiona independent sau combinat: o evaziune foarte eficienta a virusului sau sau o deficineta a raspunsului innascut a subiectului. Ca uramre virusul are timp sa se multiplice si sa migreze in jos pe caile aeriene superioare, inferioare si plamin.

Batrinii au un pool redus de LfT naive. Ceea ce explica intirzierea raspunsului innascut. LfT naive devin competente si declanseaza producerea de Ac neutralizanti.

Lipsa LfT competente poate duce la ambalarea in cascada a mecanismului innascut (prin celelalte componente) cu scopul de a suplea deficitul celular. Aceasta ambalare duce la lezarea celulelor pulmonare.

– neutrofilie care este acompaniata de infiltrat pulmonar neutrofilic

– citokine si chemokine (cu efect proinflamator) produse in exces

B. Rapunsul imun adaptativ

Are trei componente

Ac specifici produsi de Lf B

LfT de tip CD4+ si CD8+

Cele trei componente nu sint uniform distribuite in populatie.

LfT CD4+

Raspunsul este prezent la toti pacientii cu covd. La om si la animale.

Este mai exprimat de cit cel cu CD8+

Se asociaza cu controlul infectiei primare cu SARS-CoV-2.

Exista LfT specifice fiecarei protenie virala. Au fost studiate proteinele S (cel mai mult), M si nucleocapsida dar si ORF3a sau nsp3. 40% dintre LfT CD4+ se adreseaza proteinei S.

Proteina M

o mica proteina multipass transmembranara

without high-affinity class II restricted T cells in the naive repertoire

Se speculeaza ca proteina M ar fi exprimata predominent in vivo sau in context imunologic particular.

LfT CD4+ produc

IFN gamma

TNF alfa

IL-2

Exista un subset de CD4+ (CD4-CTL) cu funtie citotoxica

In COVID acut 

Cele mai importante studii sint pe pacienti de ICU.

CD4+ pot fi detectate precoce (2-4zile dupa debutul simptomatologiei PSO)

Se asociaza puternic cu evolutia mai putin grava. (Spre deosebire de CD8+).

Functia CD4+ in infectia SARS-CoV-2

1. se diferentiaza in forma helper su effctor

2. instruiesc LfB

3. ajuta LfT CD8+ (Modalitatea exacta este necunoscuta si este implicata IL-12)

4. recruteaza celulele sistemului innascut

5. activitate antivirala directa

6. functia de reparare tisulara

Diferentire

Th1 Au activitate antivirala prin producerea de IFN gamma si citokinele conexe (IL-12, IL-18 si alfa TNF). In SARS-CoV-2 CD4+ NU se diferentiaza in Th2.

Thf (t folicular helper)

. au functia de a ajuta Lf B

. localizate in gangionii limfatici

. in SARS-CoV-2 exista o forma circulanta a cestora notata cu cTfh care apare in prioada acuta ainfectiei. Ele se asociaza cu 1/n cu gradul de severitate a bolii. [Ac neutralizanti nu se asociaza cu severitatea bolii]. O parte importanta a cTfh este de tip CD6+ si se asociaza cu originea in mucoasa respiratorie. Au fost observate in commun cold coronaviroze.

. sint necesare producerii de anticorpi neutralizanti

4. Recrutarea altor celule la locul prezentei Ag viral

. prin expresia de chemokine  (CCL3/4/5 cunoscute si ca MIP-1s, XCL1)

mecanism dependent de CCR2 (receptor de pe CD4+) care este asociat cu migrarea in mucoase. Exista varinatele CCR6+IL-22 si CCR6+-IL17 care genereaza respectiv IL-22, IL-17. IL-22 este factor de reparare tisulara.

b. LfT CD8+

Au ca functie elimiarea multor infectii virale prin distrugerea celulelor infectate.

In SARS-CoV-2 se asociaza cu evolutie favorabila. Forma lor circulanta este mai rara decit cea a CD4+

Se adreseaza antigenilor virali: S, nucleocapsida, M, ORF3

 Se dezvolta rapid in perioada acuta (1 zi PSO)

Cresc rapid paralel cu ctiokine cu functie citotoxica: IFN gamma, granzyme B, perforina, CD107a

Exista CD8+ cu memorie care au acelasi profil de expresie cu cele din perioada acuta.

c. Lf B

Marea majoritate a indivizlor infectati cu SARS-CoV-2 prezinta anticorpi in 5-15 zile PSO. CU 90% in 10 PSO.

IgG antispike si IgG antinucelocapsida 

90% dintre anticorpii neutralizanti sint anti-S si anti-RBD

unii sint anti-NDT (N-terminaldomain)

IgG, IgA si IgM anti-spike se dezvolta SIMULTAN.

Ac neutralizanti provin din Lf B naive si nu din cele cu memorie.

Ac neutralizanti anti RBD apar precoce, sint foarte eficienti.

Ac se fixeaza pe virionii circulanti si se pot adreasa celulelor infectate.

Relatia dintre anticorpii neutralizanti, LfT h si severitatea COVID pare sa fie complexa si insuficeint inteleasa.

Protectie si patogenie

Infectarea cailor aeriene superioare (fome usoare) si a plaminilor (forme severe). Formele severe presupun disfunctia importanta a raspunsului imun impreuna cu o mare incarcare virala.

Mecanisme imunologice in controlul infectiei

Supersimplificat: Ac actioneaza extracelular iar LfT intracelular.
Deseori [Ac] nu coreleaza cu gravitatea bolii. Administarea de Ac monoclonali neutralizanti are eficacitate limitata.  Ceea ce inseamna ca declansarea raspunsului celula (LfT) are rol major in aparare. Administrarea de Ac monoclonali cistiga timp pentru dezvoltarea unui raspuns bun al organismului. Ac monoclonali nu au demonstrat ameliorarea evolutiei pts internati. 

Exista pacienti cu a-gamma globulinemie si LfB circulante absente care au avut evolutie buna ceea ce inseamna ca aici a avut prioritate raaspunsul celular.

Ac neutralizanti protejeaza fata de a doua infectie cu SARS-Cov-2.

In clinica este greu de evaluat direct rapunsul limfocitar. Ac circulanti nu coreleaza cu raspunsul celular. S-a cautat un marker citokinic util si acesta ar fi CXCL-10.

 Imunopatogenicitate (patologia indusa de imunitate) 

Uneori raspunsul imun la o infectie virala este mai agresiv decit virusul in sine.

Patologia indusa de sistemul imun innascut 

Este cea descrisa pina acum

2. Alte abordari

Celulele sint in centrul imunopaogenezei

Ipoteza Th2 bias 

Ipoteza unor celule T localizate pulmonar si nedetectabile in singe

Majoritatea datelor disponibile sugereaza ca sistemul imun innascut de la nivelul plaminului este principalul mediator al imunopatogenicitatii.

posibila implicare CD8+ dar nu exista date despre etaple precoce de veolutie 

Ipoteaz ADE

Raspunsul imun local

Nu se stie daca evenimentele imunologice locale au raspuns sanguin.

Anticorpi

Saliva   Nivelele de IgG si IgA anti S din saliva au evolutie paralela. IgA anti RBD este eficient in neutralizarea virionilor.

Plamin    Nu exsita studii directe sistematice ale imunitatii pulmonare  Se presupune ca IgA si IgG pulmonare se reflecta bine in singe.

LfT

Nivel scazut de LfT sa nivel sanguin este de rau augur.
BAL : LfT crescute in cazurile cu evolutie buna si scazute in cele cu evolutie proasta. Se sugeeaza mai degraba un efect protector decit imunopatogen.

Exsita organe (printre care si plaminul) in care stationeaza LfT in afara ganglionilor limfatici. Ele se numesc Trm (tussu resident memory cells)

Prezenta LfT in plamin a fost egata de virsta tinara si evolutia favorabila.

Neutrofilele crescute in singe si tesuturi sint semne de volutie severa. Desi sint necesare studii aprofundate.

Heterogenicitatea polulatiei in ceea ce priveste raspunsul adaptativ

[Ac] variaza pe o plaje extrem de intinsa 100 000 ori

Exsita diferente mari si la nivel de CD4+, CD8+

determinism genetic si umunitatea preexistenta.

Virsta

a. batrini

Comparatie cu 20 de ani

65 ani risc 90 x

75 ani risc 200 x

Limfocitele scad cu virsta

Nu exista imunopatogenicitate la batrini

b. copii

Risc scazut sa faca boala. Zic ei.

Sexul, rasa, etnia

nu prea exista diferente

Subienti sero-negativi atit Ac cit si celule. Pina la 10%. Predomina cei seronegativi pe ac.

Virus heterogenicitate

 Incarcatura virala si distributia tisulara.

Este o mare deficienta de date. Incarcatura virala poate sa varieze 100 000 de ori intre subiecti.

Durata persistentei ARN viral

scaun 0-42 zile 

epiteliul gut pina la 90 de zile

pacientii imunodeprimati pina la 100 de zile

Tesuturi in care au fost identificati corpi virali

cai respiratorii superioare

plamin

gut

cord

Nu este cunoscuta cauza heterogenicitatii. Depinde de virus sau de organismul gazda.

Long COVID = long haulers (purtatori de lunga durata)

Seghelel post-COVID acut:

frecvnete : oboseala, scaderea capacitatilor pulmonare, incapacitate partiala de munca

mai putin frecvente : probleme vizuale, deficiente cognitive

Ele apar mai ales la pacientii ICU dar si la ceilalti.

Nu se stie daca

continua replicarea virala

exsita replicare virala in tesuturi

exista conditii medicale anterioare pe care COVID le evidentiaza

Imunitatea preexistenta

SARS-CoV-2 este un virus nou

apartine familiei coronavirusurilor (HCoVs) care mai cuprinde : HCoV-OC43, HCoV-HKU1, HCoV-229E, HCoV-NL63

Familia coronavirusurilor are doua componente: alfa- si beta-coronavirusuri.

Ea genereaza “racelile comune”

SARS-CoV-2 este destul de departe de structurile celorlati membri ai familiei. Nu are in comun ce ceilalti decit circa 10% din structurile RBD si Spike. De aceea reacitiile incrucisate la nivel de anticorpi sint rare. Dar exsita reactii incrucisate la nivel de raspuns celular mai des pentru CD4+ si mai rar pnentru CD8+. 

De aceea pacientii care au facut infectii cu aceste tipuri de virusi in ultimii 3 ani au sanse semnificativ mai mici sa ajunga in ATI. Datele exsitente sint inca insuficiente dar ideia merita urmarita. 

De asemnea, este posibil ca acestia sa raspunda diferit la vaccinare. 

Memoria imuna si protectia fata de reinfectare

Memoria depinde de cele patru compenente: c, LfB cu memorie, LfT cu memorie (CD4+, CD8+).

Exsita date din 1 990 care sugereaza ca HCoVs nu induc memorie imuna mai mare de 1 an. 

Studii pe rudele apropiate ale lui SARS-CoV-2 (MERS, SARS-CoV) care au identificat LfT si B cu memorie la peste 10-15 ani. Trm (LfT tisulare cu memorie) nu au fost stdiate.

Memoria imuna in SARS-CoV-2 

cea mai simpla modalitate de evaluare este dozare anticorpi

IgG studii care arata prezenta lor la 3-4 luni

IgG studii care au aratat negativarea IgG  la 6 luni in proportie de 255

IgA (sliva si curculanti) par sa scada mai repede

LfB cu memorie au fost identificate la 30-90 de zile. LfT cu memorie au fost identificate la 90 de zile.

Studiile le mai mult de 6 luni sint putine (din motive obiective)

unul pe 95 de subiecti arata la 6 luni 90% pozitivi pentru CD4+ (Th1, Tfh) si 70 % pentruCD8+ La pacientii simptomatici. La subiectii asimptomatici nivelel sint mai scazute. Atit CD4+ cit si CD8+ au perioada de injumatatire de circa 3-5 luni.

unul pe 188 de subiecti arata ca au fost identificate LfB cu memorie pentru S, RBD, nucleocapsida la 6 luni. Majoritatea pentru IgG si 5% pt IgA.

Concluzie : Raspunsul imun in acest domeniu este caracterizat prin HETEROGENICITATE. Titrarea anticorpilor circulanti nu da informatii valide despre LfT cu memorie. 

Reactia fata de reinfectie

Depinde de exsitenta limfocitelor cu memorie sau administrarea de anticorpi neutralizanti.

Exsita studii pe animale si studii clinice care arata o protectie buna fata de reinfectie atit la 118 zile cit si la 6 luni. Cazurile de reinfectie sint rarisime si anecdotice fara semnificatie statistica.

Se considera ca SARS-CoV-2 este putin probabil sa dezvolte mutatii care sa il faca sa scape de rapsunsul imun celular. Motivul este dimensiunea mare a RBD de a carei suprafata se pot lega un numar mare de anticorpi. De aceea este util sa se foloseasca solutii policlonale si nu uniclonale deanticorpi.
OBS. Pentru moment, o parte a vaccinurilor se adreseaza tintit unui singur tip de antigen (Proteina S – Moderna Pfizer, Jhonson and JHonson, Sputnik sau RBD- Soberana 02, Soberana 01) si doar vaccinurile chinezesti se adreseaza intregului corp viral (folosind tehinica virusului total inactivat).