SARS‑CoV‑2 ‒ specifická T a B lymfocytární imunita, implikace pro klinickou praxi

Souhrn:
Krejsek J. SARS‑CoV‑2 ‒ specifická T a B lymfocytární imunita, implikace pro klinickou praxi. Remedia 2021; 31: 194–196.
Virus SARS‑CoV‑2 představuje pro imunitní systém komplexní podnět, který indukuje komplexní protivirovou obranu. Ta zahrnuje epitelové bariéry, vrozenou a specifickou imunitu. T lymfocyty reagují specificky na antigenní peptidy odvozené od všech imunodominantních složek SARS‑CoV‑2. B lymfocyty reagují tvorbou protilátek především na glykoproteiny S a proteiny N viru SARS‑CoV‑2. Expozice přirozené infekci SARS‑CoV‑2 nebo aktivní imunizace indukuje imunitní paměť T a B lymfocytů a také zvyšuje obranný potenciál vrozené imunity. Přítomnost specifických protilátek proti antigenům S a N SARS‑CoV‑2, které se rutinně stanovují, vypovídá pouze o předchozí expozici viru.

Summary:
Krejsek J. SARS‑CoV‑2 – T and B cell specific immunity, implication for clinical practice. Remedia 2021; 31: 194–196.
Virus SARS‑CoV‑2 means the complex challenge for the immune system that induces a complex antiviral defense. This comprises epithelial interfaces and both innate and specific immunity. T cells can response specifically to antigenic peptides derived from all immunodominant components of SARS‑CoV‑2. B cells are forming specific antibodies reacting especially with immunogenic determinants of S glycoprotein and N nucleocapsid protein of SARS‑CoV‑2. The natural exposure to either infection or active immunisation with SARS‑CoV‑2 are inducing immune memory in T and B cells and are enhancing the protective potential of innate immunity. The presence of specific antibodies reacting with S and N antigens of SARS‑CoV‑2 which are routinely determined can testify the previous exposure to SARS‑CoV‑2 only.

Key words: SARS‑CoV‑2 ‒ specific immunity ‒ T cells ‒ B cells ‒ antibody determination.

Úvod

Virus SARS CoV 2 je řazen mezi koronaviry s vyšší patogenitou. Jedná se o poměrně složitý RNA virus. Jeho genom je tvořen pozitivní jednovláknovou RNA (ssRNA), kódující strukturní proteiny a glykoproteiny, jmenovitě glykoprotein S, protein N, protein M a protein E. V genomu je dále 16 oblastí, které kódují nestrukturní virové proteiny, jež jsou klíčové pro replikaci viru. Proti všem je vytvářena vrozená i specifická imunitní reakce. Mimořádně proměnlivá je individuální imunitní odpověď na infekci SARS CoV 2, kdy na jednom pólu jsou inaparentní infekce a na druhém pólu virus SARS CoV 2 působí smrt [1]. Lze odhadnout, že tato proměnlivost je podmíněna více než variabilitou viru individuální imunitní reaktivitou. Tu si každý jedinec formuje po celý svůj život na základě své genetické dispozice nekonečným množstvím proměnných faktorů vnějšího světa. Obrana proti virové invazi je mnohaúrovňová. Na první linii přirozených obranných bariér navazuje vrozená imunita ve svých buněčných i humorálních složkách. Její zapojení je bezprostřední a vrozená imunita připravuje podmínky pro indukci specifické T a B lymfocytární imunity. Fascinující schopností specifické imunity je naše připravenost reagovat limitně na všechny podněty, jimž jsme v průběhu života vystaveni. Jsme totiž předem vybaveni obrovským repertoárem T a B lymfocytů s odlišnými receptory pro antigen TcR a BcR (T a B lymfocytární receptor), který vzniká procesem přeskupení genů kódujících řetězce receptorů bez přítomnosti antigenu a bez znalosti příštích potřeb. Infekce SARS CoV 2 vstoupila do lidské populace pravděpodobně na konci roku 2019. Všichni lidé, se vzácnými výjimkami primárních imunodeficiencí postihujících T a B lymfocytární systém, jsou vybaveni T lymfocyty exprimujícími řetězce specifických receptorů TcR, jež jsou schopny rozpoznávat nové antigenní podněty. Stejným způsobem funguje B lymfocytární systém, kde jsou připraveny B lymfocyty exprimující receptory BcR specifické pro antigeny SARS CoV 2. Imunitní odpověď T a B lymfocytů přispívá k eliminaci virové invaze. Vzniká také imunitní paměť, která vede při příštím setkání se stejným podnětem k efektivnější obranné reakci. Odpověď na aktivní imunizaci proti SARS CoV 2 do značné míry napodobuje přirozenou expozici patogenům [2].

SARS CoV 2 a specifická T lymfocytární odpověď

T lymfocyty zaujímají klíčové regulační a efektorové postavení v obranném zánětu indukovaném infekcí SARS CoV 2. Jsou zásadně funkčně propojeny s vrozenou imunitou. Dendritické buňky, které identifikují virové vzory PAMP (pathogen associated molecular patterns) svými receptory pro regulaci imunitní odpovědi (pattern recognition receptors, PRR), je následně zpracovávají do podoby antigenních peptidů. Ty prezentují navázané na molekuly HLA (hlavního histokompatibilního komplexu) II CD4+ Th (pomocným) lymfocytům v optimálním kostimulačním mikroprostředí. Rozpoznání komplexů HLA II/virový peptid se uskutečňuje prostřednictvím TcR Th lymfocytů. Následuje aktivace antigenně specifických Th lymfocytů, jejich klonální expanze a funkční polarizace. Zde je třeba zdůraznit interindividuální rozdíly v molekulách HLA I. nebo II. třídy, které odpovídají za rozdíly ve schopnosti prezentovat virové peptidy T lymfocytům. Z těchto rozdílů lze odvodit podstatnou část individuálních odlišností v odpovědi na konkrétní virový antigen. Experimentálně bylo prokázáno, že specifická T lymfocytární odpověď je indukována antigenními peptidy odvozenými od všech strukturních proteinů SARS CoV 2 (S, N, E, M) a rovněž od většiny nestrukturních virových proteinů, které se uplatňují v replikaci viru.

Dynamika T lymfocytární odpovědi na SARS CoV 2 je překvapivě rychlá. Virově specifické CD4+ Th lymfocyty klonálně expandují již za 2–4 dny po začátku symptomů. Po klonální expanzi se virově specifické Th lymfocyty polarizují do funkčně odlišných subsetů. Subset Th1 tvoří spektrum cytokinů, mezi nimiž dominuje interferon gama (IFNγ) zaujímající klíčové postavení v regulaci obranného zánětu jako celku. Podporují především cytotoxické aktivity zprostředkované buňkami ILC (innate lymphoid cells) a také CD8+ Tc (cytotoxickými) lymfocyty. Lymfocyty Th jsou též schopny cytotoxické aktivity vůči buňkám infikovaným virem, jak je doloženo expresí membránového znaku degranulace CD107a. V subpopulaci Th lymfocytů lze identifikovat buňky, které exprimují chemokinový receptor CCR6. Jeho exprese určuje virem aktivované T lymfocyty, které jsou určeny k cílené migraci do slizničních rozhraní. Půjde pravděpodobně o subset virově specifických Th17 lymfocytů, který posiluje bariérové funkce sliznic. Dochází rovněž k indukci Thf (folikulárních Th) lymfocytů. Ty poskytují podporu B lymfocytům stimulovaným antigeny SARS CoV 2. Jsou lokalizovány v sekundárních lymfatických tkáních. I v této populaci je doložena exprese CCR6, která naznačuje jejich potenciál migrovat do slizničních rozhraní. Indukce robustní odpovědi v rámci subpopulace Th lymfocytů je korelována se schopností zastavit replikaci viru. U pacientů s nemocí COVID 19 s nejtěžším, či dokonce fatálním průběhem je specifická odpověď Th lymfocytů snížena nebo chybí. To je spojeno s expresí koinhibičních membránových molekul a buňky vykazují známky funkčního vyčerpání.

Lymfocyty CD8+ Tc jsou nezastupitelné v likvidaci buněk infikovaných SARS CoV 2. Frekvence virově specifických Tc lymfocytů v krvi je v porovnání s Th lymfocyty nižší. Může to být způsobeno jejich preferenční akumulací v tkáních, kde jsou přítomny virem infikované buňky. Připomínáme, že Tc lymfocyty rozpoznávají krátké virové peptidy (do 10 aminokyselin), které jsou vloženy do molekul HLA I. třídy. I tím lze vysvětlit nižší frekvenci virově specifických Tc lymfocytů, protože Th lymfocyty rozpoznávají delší virové peptidy (přibližně 20 aminokyselin), které se navíc mohou ve vazebném místě molekuly HLA II. třídy „editovat“. Lymfocyty Tc svůj cytotoxický potenciál namířený proti buňkám infikovaným SARS CoV 2 zprostředkovávají tvorbou perforinů, granzymu B a exprimují rovněž molekulu CD107a. Jsou též zdrojem IFNγ a dalších cytokinů [3].

SARS CoV 2 a specifická B lymfocytární odpověď

Převážná většina nemocných infikovaných SARS CoV 2 prodělává v průběhu 5–15 dnů po objevení se příznaků sérokonverzi. Hlavním cílem specifických protilátek jsou epitopy glykoproteinu S, často úsek molekuly označovaný jako RBD (receptor binding domain), jíž glykoprotein S interaguje s receptorem angiotenzin konvertujícího enzymu lidských buněk. Především protilátky proti RBD lze zřejmě považovat za neutralizační. V souhlasu s odpovědí na jiné virové infekce jsou tvořeny v časové souslednosti protilátky třídy IgM (imunoglobulin M), které jsou však velmi brzy nahrazeny protilátkami třídy IgG a IgA. K tomu je zapotřebí realizovat proces izotypového přepnutí, který je podmíněn regulací subsetem Th2 lymfocytů. Překvapivě bylo popsáno, že neutralizační protilátky nevyžadují uskutečnění somatické mutace nebo je tento proces velmi omezen. Z toho vyplývá, že protilátková odpověď proti antigenům SARS CoV 2 je relativně rychlá a efektivní. Neutralizační protilátky reagují rovněž s nukleoproteinem N. Specifické protilátky se tvoří i proti proteinům E a M. Tvorba protilátek proti nestrukturálním proteinům nebyla popsána. V rámci B lymfocytární odpovědi vede přirozená infekce i aktivní imunizace k tvorbě imunitní paměti [4].

Implikace pro klinickou praxi

Během přibližně roku a půl, kdy je lidstvo vystaveno působení viru SARS CoV 2, bylo získáno neuvěřitelné množství klinických zkušeností a imunobiologických informací o imunopatogenezi infekce SARS CoV 2 a nemoci COVID 19. V klinické praxi je s cílem průkazu infekce využívána technika RT PCR (polymerázová řetězová reakce spojená s reverzní transkripcí), která je nejcitlivější. Má však samozřejmě také svoje omezení. Mohou tak být získány falešně pozitivní výsledky, protože PCR nerozlišuje mezi RNA živého viru a fragmenty virových RNA, jež mohou po neznámou dobu na sliznicích přetrvávat. Samostatnou kapitolu představují antigenní testy. Pokud jsou použity prověřené diagnostické soupravy a test je proveden kvalifikovaně, lze jimi identifikovat osoby s velkou virovou náloží, jež mohou šířit infekci. Bohužel, v běžné praxi je výpovědní hodnota těchto testů relativně nízká.

Nabízí se stále se rozšiřující možnost stanovovat přítomnost specifických protilátek proti SARS CoV 2 v krvi. Obvykle se stanovují protilátky ve třídách IgG, IgA a IgM, které reagují s glykoproteiny S, někdy dokonce s epitopy v oblasti RBD a s nukleokapsidovým antigenem N. V autorizovaných klinických laboratořích se pracuje s validovanými testy v režimu správné laboratorní praxe. O výsledky získané těmito způsoby lze opřít klinické rozhodování. Při interpretaci přítomnosti specifických protilátek však musíme mít stále na paměti, že se z principu jedná pouze o nepřímý průkaz předchozí expozice viru SARS CoV 2. Jejich přítomnost a „množství“ nemá přímou vazbu na obrannou kapacitu člověka. Tuto výpovědní hodnotu by mohlo mít do určité míry stanovení neutralizačních protilátek, tento průkaz se však rutinně neprovádí. Vše je ještě komplikováno faktem, že různé laboratoře používají různé diagnostické kity. Přítomnost specifických protilátek je vyjadřována v různých jednotkách. Z těchto důvodů jsou výsledky prakticky neporovnatelné. Relativně krátké období rovněž zatím neumožňuje vyjádřit se k případnému snižování koncentrace specifických protilátek proti SARS CoV 2 a riziku reinfekce nebo infekce novými variantami viru SARS CoV 2. Zde přinesou odpovědi až velké populační studie, které teprve budou uskutečněny.

Bohužel, v klinické praxi nemáme diagnostické prostředky, které by prověřily T lymfocytární imunitní reakci na infekci SARS CoV 2. Tyto postupy jsou zatím vyhrazeny pouze pro vědecké účely. Nejnověji jsou ověřovány testy, jimiž jsou v heparinizované krvi stimulovány T lymfocyty syntetickými antigenními peptidy odvozenými od glykoproteinu S oblasti RBD a směsí peptidů odvozených od dalších antigenů SARS CoV 2. Jsou stimulovány efektorové paměťové Th i Tc lymfocyty specifické pro tyto antigeny u osob, jež byly exponovány infekci SARS CoV 2. Po krátkodobé inkubaci tyto T lymfocyty reagují tvorbou IFNγ. My s tímto testem získá­vá­me zkušenosti jak u osob s předchozí prokázanou infekcí SARS CoV 2, tak u aktivně imunizovaných lidí. Z našich zkušeností a z dostupné literatury je zřejmé, že tímto způsobem lze stanovit specifickou T lymfocytární odpověď na SARS CoV 2 v relativně krátkém období po expozici. Pozitivní výsledek přinejmenším implikuje specifickou buňkami zprostředkovanou ochranu. O jejím trvání, stejně jako v případě humorální specifické odpovědi, nemáme zatím informace [5].

Specifická buněčná i humorální odpověď je dále komplikována různými léčebnými zásahy, které jsou používány v terapii imunopatologických nemocí, včetně roztroušené sklerózy nebo nádorového bujení. Zvláště u léčebných zásahů působících na buněčný substrát protilátkové odpovědi, tj. na B lymfocyty, nemusí dojít k tvorbě detekovatelného množství specifických protilátek. To však není důkazem zásadně oslabené obrany proti SARS CoV 2. Na ní se podílí významnou měrou vrozená imunita, u níž je jasně doložena schopnost efektivnější odpovědi při opakovaném setkání s týmž podnětem. Hovoříme o tzv. trénované vrozené imunitě. Průkazy specifické T a B lymfocytární odpovědi na SARS CoV 2 se provádějí v krvi. Přitom převážná část obranných aktivit organismu se uskutečňuje v postižených tkáních, kde ji zajišťují tkáňově rezidentní buňky imunitní soustavy. Určení jejich obranných kapacit zatím není v klinické praxi možné. Toto vše, a mnoho dalších faktů, bychom měli mít na paměti při interpretaci výsledků stanovení specifických protilátek. Jejich přítomnost v principu informuje pouze o předchozí expozici viru SARS CoV 2 [6].