chuka_lis (chuka_lis) wrote,
chuka_lis
chuka_lis

Иммунологический профиль детских ковидных осложнений

Состояние иммунной системы по биомаркерам  воспалительного ответа было проверено у 181 ребенка: заполучивших мультисистемный воспалительный синдром (МВС) (76) или просто (105) после ковида,  по сравнению с 60  здоровыми детьми, в период с марта 2020 по февраль 2021.
Среди 105 болевших  ковидом детей - 95% переболели легко  и средне, никто не умер.
Среди тех 76, кто получил МВС (с ковидом ранее),  32% болели тяжело, 68%- средней тяжести. У 86% были желудочно-кишечные симптомы, в том числе.
У 70% были проблемы с сердцем, при том,  в этой группе у 79% при МВС развились миокардит или сердечная недосаточность, и у 21% выявились проблемы с сосудами сердца. У 47% детей с МВС был кардиогенный шок.
Дети  с МВС получали лечение глюкокортикоидами (почти все) и\ или антителами внутривенно (47%). Всем стало лучше и всех выписали.
Состояние иммунитета проверяли по 50 сывороточным биомаркерам и анализу активности генов- в обоих группах, в течении недели после госпитализации.
Характерно, что у тех кто, переболел ковидом "без последствий", были  во время болезни повышены некоторые маркеры воспаления, влкючая интерферон, но в принципе, довольно быстро уровни снизились  до нормальных.
У детей с МВС, закономерно, воспаление предствалено шире и были высокие уровни воспалительных маркеров,  гораздо выше чем у детей во время ковида. Анализ образцов MIS-C, полученных в течение 7 дней после госпитализации, продемонстрировал значительное увеличение биомаркеров, связанных с передачей сигналов IFN типа II (IFN-γ, CXCL9, CXCL10), активацией макрофагов (IL-6, sTNFRI, IL-10, sCD25, IL- 17, TNF-α, sCD163, CCL2, CCL3, CCL4, ферритин), повреждение эндотелия (VEGF, sVCAM-1 / sCD106, sE-Selectin / sCD62E), воспаления, связанного с матрисомой (внеклеточный матрикс; MMP-9, sST2 / sIL-33R, CX3CL1), и септического шока (LBP), а также низкие уровни CCL22. Для большинства этих биомаркеров уровни имели тенденцию к снижению в более поздние сроки во время госпитализации.
Но, что  характерно и важно, на мой взгляд- у детей с МВС были высокие уровни маркеров повреждения сосудов, сердца, и  высокие уровни шипика коронавируса в крови. Кроме того, у них были и высокие уровни антител к шипику и нуклеокапсиду вируса.
Так же, исследователи выявили, что если сравнить биомаркеры детей и взрослых- становится видно, что возраст играет роль в том, какой будет воспалительный ответ. Однако, так чтоб можно было однозначно, что к чему- то такого нет, просто картина отличается качественно и  количественно.
Среди отличий по имумнным клетам- у тех детей, кто болел МВС, были более низкие уровни неклассических моноцитов и плазмоцитоидных дендритных клеток в крови- так же, как и у болевших взрослых, и, так же, обычно  когда этих клеток было меньше, то тяжелее протекала болезнь.
У детей и тех взрослых, у которых болезнь протекала легче- было больше Т-киллеров.
У всех, и болеших ковидом детей, и взрослых, и детей с МВС по сравнению с контролем был сильно активирован клеточный и гуморальный иммунный ответ, и врожденный, и адаптивный.
Но у детей с МВС был слабее выражен интерфероновый (1типа) ответ (по сравнению с просто болевшими ковидом), и их моноциты были слегка "вялые", но не исключено, что это было следствием лечения глюкокортикоидами и сывороткой (тк образцы забирали уже вов ермя лечения препаратами).
Однако, В лимфоциты  у детей с МВС были более активны и "прогрессивны", по сравнению с теми, кто просто переболел ковидом.
Авторы так же подозревают, что осложнение в виде МВС может случаться потому, что некоторые дети, генетически "предрасположены" к иммунным реакциям определенного типа в условиях  ковида, тк для них антигены коронавируса могут работать как "суперантигены" (и вызывать соответственно сильное воспаление и апоптоз перевозбужденных Т хелперов).
В статье много разных маркеров и непросто связать это в цельную картину с учетом временных, возрастных или других особенностей взятых образцов.
Однако, крупными мазками, мне видится, что у детей с МВС коронавирус, похоже,  никуда не ушел из организма - потому у них и сильное воспаление (с маркерами поражения эндотелия сосудов и сердца), с одновременным выявлением шипика коронавируса в анализах крови, а так же и антител к коронавирусу, и сниженное количество макрофагов, Т лимфоцитов, при том что В-лимфоциты продолжают "развиваться" и активные (значит продолжительно стимулируются антигеном). Видимо, у них была  некоторая "недостаточность" врожденного иммунитета (например, интерфероновый ответ чуть запоздал, как и у взрослых, или немного не тот интерферон (гамма,  а не альфа), или потому, что  меньше сигнала от поврежденных эпителиальных клеток (ниже уровни ИЛ33), а может, было меньше лимфоцитов и макрофагов и до болезни, или они слабо мигрируют ( тк было обнаружено, что у детей с МВС еще и меньше гомеостатического хемокина  CCL22, обычно участвующего в процессе после активации Th2  пути, и более слабая антигенная презентация, и менее выраженна работа генов NF-κB, этс)- которая позволяет вирусу забраться дальше. Но для спасения организма от инфекции  запускается, можно так сказать, "запасной"  путь,  тк интерфероновый "хромает". Все вместе (нехватка иммунитета, гиперактивация-истощение, разрушение тканей, персистенция вируса)  дает, в итоге, когда всего "накопится", более тяжелую картину с риском смерти.
То, что у детей с МВС в мазках часто коронавируса нет-  свидетельстует, наверное, не о том, что у них нет ковида, а что коронавируса просто нет (уже) в носоглотке, тк он уже находится в другом месте (и не обязательно в легких).
Ниже будет дискуссия.
Defining the pathophysiology underlying distinct phenotypes of SARS-CoV-2 related diseases in children  represents  an  important  medical  need.  Here,  by  applying  a  multi-omics  approach  to  a relatively  large  cohort  of  patients  from  multiple  centers  and  of  various  ethnicities,  we  have demonstrated  that  pCOVID-19  and  MIS-C  have  distinctive  biomarker  signatures,  with  MIS-C presenting higher and qualitatively different inflammatory activation compared to pCOVID-19. Innate immune responses, and in particular type I IFN-dependent signaling, play a critical role in controlling replication of respiratory tract viruses early after infection [40]. Consistent with this, it has been shown  that pre-activated antiviralinnate immunity in the upper  airways controls early SARS-CoV-2  infection  in  children [26].Defective  IFN-α responses have been demonstrated in severe  aCOVID-19 [41,  42],  and  it  has  been  hypothesized  that  higher  IFN-α  levels  may  be responsible for the milder course of pCOVID-19 [43]. Our observations of intact frequencies of pDCs in pCOVID-19, associated with robustly elevated IFN-α2a levels and increased expression of type I IFN-dependent genes in peripheral blood samples collected within 7 days from onset of symptoms, support this hypothesis.None of the pCOVID-19 and MIS-C patients had neutralizing autoantibodies to type I IFN, which are associated with life-threatening aCOVID-19 [8]. However, this issue should be revisited using a more sensitive assay that has been recently described to detect these autoantibodies [8]. The identification of decreased IL-33 and CCL22 levels as distinctive features of pCOVID-19 and MIS-C,  respectively,  represents  a  novel  finding  of  our  study  which  needs  validation  in other cohorts. IL-33 is a member of the IL-1 cytokine family and is released mainly by epithelial cells upon infection, cell damage or exposure to allergens through a caspase 8-ripoptosome-dependent process [44,  45].  High  IL-33  levels  are  increased  in  children  with  severe  viral  and  bacterial infections [46-49].  We  have  previously  reported  increased  IL-33  levels  in  critical  aCOVID-19, whereas patients with moderate disease tended to have lower levels compared to aHC [19]. This difference, and the low IL-33 levels detected in pCOVID-19 (even when adjusted for the presence of allergic diseases) may be indicative of modest respiratory epithelium cell damage. CCL22 is a homeostatic  chemokine  that  promotes  regulatory  T  cell  migration  and  function [50].  By dampening  regulatory  T  cell  responses,  low  CCL22  levels  in  MIS-C  may  favor  uncontrolled inflammation. Importantly, both IL-33  and CCL22  are involved in  Th2 responses. In particular, IL-33  promotes  allergic  inflammation  by  binding  to  its  receptor  (ST2)  on  the  surface  of  Th2 lymphocytes and innate lymphoid type 2 (ILC2) cells [51]. CCL22 expression is induced by Th2 cytokines; upon binding to CCR4 on the surface of Th2 cells, it promotes Th2 cell trafficking [52]. Both  IL-33  and  CCL22  are  negatively  regulated  by  IFN-,  which  reduces  the  half-life  of  IL-33 through activation of the LMP2 proteasome [53]and inhibits CCL22 expression [54]. Along with increased  levels  of  IFN-in  MIS-C  (and  to  a  lesser  extent  in  pCOVID-19),  these  observations indicate that SARS-CoV-2 infection in children triggers Th1 and suppresses Th2 responses. In our study of MIS-C, consistent with previous observations [11-13, 15], we have demonstrated elevated  levels  of  multiple  soluble  biomarkers  associated  with  recruitment  and  activation  of monocytes  and  neutrophils,  vascular  endothelium  injury,  matrisome  activation,  gastrointestinal and cardiac involvement, and septic shock. Activation of matrisome which encompasses proteins associated  with  the  extracellular  matrix  including  the  endothelium [18], and  increased  levels  of biomarkers  indicative  of  endothelial  cell  damage  in  MIS-C, mirror  what  is  observed  in  various vasculitides, including KD [55]. Together with the activation of the IL-33/ST2 axis, these markers may be useful in monitoring vascular and cardiac pathology in MIS-C.In addition, CITE-Seq analysis revealed a MIS-C monocyte signature characterized by increased expression  of  several  members  of  the  S100A  family  of  alarmins  and  of  the  scavenger  receptor CD163  in  comparison  to  pHC.  However,  MIS-C  monocytes  had  lower  type  I  IFN  and  NF-κB/inflammatory signatures and repressed antigen presentation genes, which were phenotypically similar to the inflammatory attenuated monocytes reported in severe aCOVID-19 [56]. The routine use of glucocorticoidsand IVIG in MIS-C patients may have contributed to this anti-inflammatory state.  In  contrast,  pCOVID-19  showed  elevated  inflammation  and  antigen  presentation  in monocytes compared to pHC, similar to mild aCOVID-19 [56]. However, while cellular activation signatures  were  apparent  in  non-monocyte  populations  like  T  cells,  NK  cells,  and  DCs  of pCOVID-19 compared to pHC, these cells showed repressed expression of NF-κB/inflammatory genes, including genes  like IL1B,  JUNand IL15RA. This intriguing activated  cellular state with repressed inflammatory genes might point to a unique response state in children, who tend to have asymptomatic  or  mild  disease.  For  example,  robust  innate  and  adaptive  responses  were  able  to suppress and control viral load early and thus negative feedback circuits could have been triggered to avoid inflammatory overshoot by the time these patients were sampled. By performing correlation strength and pairwise interactions, we have resolved the effect of time and treatment on the trajectory ofsoluble biomarkers of inflammation in MIS-C and demonstrated a  rapid  effect  of  glucocorticoids  on  levels  of  many  soluble  biomarkers.  Use  of  IVIG  had  a significant impact on a limited number of biomarkers, among which LBP. To our knowledge, this is  the  first  time  that  the  specific  effects  of  glucocorticoids  and  IVIG  on  MIS-C  inflammatory biomarkers have been investigated. High  throughput  sequencing  of TRBrevealed  a  similar  breadth  of  SARS-CoV-2  specific clonotypes in pCOVID-19 and pHC. Previous studies have demonstrated that younger individuals have pre-existing CD4+ T cells to human endemic -coronavirus that are cross-reactive to SARS-CoV-2  Spike  protein [57].  These  cross-reactive  CD4+  T  cells,  whose  frequency  decreases  with age [57], may also help contain virus replication, limiting at the same time the development of a larger  pool  of  newly  generated  SARS-CoV-2  specific  T  cells  in  children  with  pCOVID-19. Consistent  with  this,  a  similar  breadth  of  SARS-CoV-2  specific  CDR3  clonotypes  was  also observed in children with MIS-C, several weeks after infection.While no skewing in the usage of TRBVgenes was observed in pCOVID-19, we have confirmed and extended previous observations demonstrating increased TRBV11-2usage in MIS-C, and the polyclonal nature of TRBV11-2expressing T cells [30, 32]. Structural modeling has suggested that amino  acid  residues  within  the  CDR2  region  encoded  by  the TRBV11-2gene  may  bind  to a superantigen-like motif at the C-terminal region of the Spike S1 subunit in a CDR3-independent manner [30, 32]. In this regard, it is interesting that high levels of soluble Spike protein were found in MIS-C patients. CITE-Seq analysis demonstrated that TRBV11-2 CD4+ T cells expressed higher levels of CD150 and CD28 on their surface, and their transcriptional profile was characterized by higher expression of genes involved in cell adhesion, activation and of the mitochondrial pathway of apoptosis. The proportion of TRBV11-2clonotypes positively correlated with levels of various inflammatory biomarkers, and both the frequency of TRBV11-2clonotypes and levels of most of  these  biomarkers  decreased  within  1-2  weeks  after  use  of  glucocorticoids.  It  is  known  that glucocorticoids preferentially  mediate apoptosis of  activated T  cells, predominantly through the mitochondrial  pathway [58-60].  We  hypothesize  that  this  is  the  mechanism  leading  to  rapid decrease of TRBV11-2clonotypes following use of glucocorticoids in MIS-C. We have confirmed recent findings that MIS-C is associated with presence of the HLA-A2, C04, B35 alleles [30]. However, in our study, this  association was  independent of the severity of the disease and of the frequency of TRBV11-2clonotypes. These observations argue for a genetic basis of susceptibility to MIS-C, but the precise mechanisms involved remain to be defined. Finally, several studies have reported on the possible role of B cells in the pathogenesis of MIS-C, includingan increased usage of IGHV4-34 [10, 14](a gene associated with self-reactivity [61]) and a broad spectrum of autoantibodies directed against gastrointestinal, endothelial, cardiac and immune cell antigens [11-14]. In our study, we did not observe an increased frequency of IGHV4-34clonotypes.  However,  we  demonstrated  an  increased  SHM  rate  in  plasmablasts  in  MIS-C, correlating  with  increased  expression  of  several  activation  markers  on  the  cell  surface  of  both memory  B  cells  and  plasmablasts.  We  also  confirmed  the  presenceof  several  autoantibodies. However,   autoantibody   positivity   was   largely   restricted   to   samples   obtained   after   IVIG administration,  suggesting   that  use  of  IVIG  is   an  important  confounding  factor.  Similar observations  have  been  recently  obtained  both  in  MIS-C  and  in  KD(Burbelo  P.D. et  al., manuscript in preparation).This study has some limitations. Only a few children with severe pCOVID-19 were included  in the study, and therefore the results obtained may not apply to rare cases of life-threatening disease in children. We did not have longitudinal samples available for all MIS-C patients. However, the number of patients included in the study was sufficient to detect early and late signatures of the disease. Finally, while an increasing number of cases of pCOVID-19 due to the delta variant have been  recentlyreported  [62],  almost  all  samples  were  collected  prior  to  the  emergence  of  this variant.  Therefore,  the  impact  of  the  delta  variant  on  innate  and  adaptive  immune  responses  in children with pCOVID-19 and MIS-C remains to be studied. Despite these limitations, this study has  helped  identify  novel  age-,  time-  and  treatment-related  immunopathological  signatures  that characterize MIS-C and pCOVID-19
 
Tags: дети, иммунитет, коронавирус, статьи
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 2 comments