La stragrande maggioranza degli individui infettati da COVID-19 lieve o moderato produce una risposta anticorpale robusta che è relativamente stabile per almeno cinque mesi

La stragrande maggioranza degli individui infettati da COVID 19 da lieve a moderato produce una risposta anticorpale robusta che è relativamente stabile per almeno cinque mesi, secondo una ricerca condotta presso la Icahn School of Medicine del Monte Sinai e pubblicata il 28 ottobre sulla rivista Scienza.

Inoltre, il team di ricerca ha scoperto che questa risposta anticorpale è correlata alla capacità del corpo di neutralizzare (uccidere) SARS-CoV-2, il virus che causa COVID-19.

“Sebbene siano emersi alcuni rapporti che affermano che gli anticorpi contro questo virus scompaiono rapidamente, abbiamo scoperto esattamente l’opposto: che più del 90% delle persone che erano lievemente o moderatamente malate produce una risposta anticorpale abbastanza forte da neutralizzare il virus, e la risposta viene mantenuto per molti mesi “, ha detto Florian Krammer, Ph.D., Professore di Vaccinologia presso la Icahn School of Medicine del Monte Sinai e autore senior dell’articolo.

“Scoprire la robustezza della risposta anticorpale a SARS-CoV-2, compresa la sua longevità e gli effetti neutralizzanti, è di fondamentale importanza per consentirci di monitorare efficacemente la sieroprevalenza nelle comunità e per determinare la durata e i livelli di anticorpi che ci proteggono dalla reinfezione. Questo è essenziale per lo sviluppo di un vaccino efficace “.

I risultati dello studio si basano su un set di dati di 30.082 individui, che sono stati sottoposti a screening all’interno del Mount Sinai Health System tra marzo e ottobre 2020.

Il test degli anticorpi utilizzato in questa ricerca – un saggio di immunoassorbimento enzimatico (ELISA) – si basa sulla proteina spike rivelatrice del virus che contiene il meccanismo che gli consente di attaccarsi e ottenere l’ingresso nelle nostre cellule.

Il test ELISA è stato sviluppato, convalidato e lanciato sul Monte Sinai da un team di ricercatori e medici di fama internazionale. Il test degli anticorpi del Monte Sinai rileva la presenza o l’ assenza di anticorpi contro SARS-CoV-2 e, cosa importante, è in grado di misurare il titolo (livello) di anticorpi di un individuo.

L’elevata sensibilità e specificità di questo test – il che significa che un falso negativo o falso positivo è altamente improbabile – ha permesso di essere tra i primi a ricevere l’autorizzazione per l’uso di emergenza dallo Stato di New York e dalla Food and Drug Administration statunitense.

Alla fine di marzo, il Monte Sinai ha iniziato a sottoporre a screening gli anticorpi anti-SARS-CoV-2 per reclutare donatori volontari per il suo programma di terapia al plasma di convalescenza, uno dei primi programmi di questo tipo nella nazione. I laboratori clinici del Mount Sinai Hospital hanno impostato i risultati del test degli anticorpi utilizzando diluizioni distinte impostate a 1:80, 1: 160, 1: 320, 1: 960 o ≥ 1: 2880.

Il punteggio del titolo anticorpale è generato dal numero di volte in cui lo scienziato può diluire il siero di un paziente ed essere ancora in grado di rilevare la presenza di anticorpi.

I titoli di 1:80 e 1: 160 sono stati classificati come titoli bassi; 1: 320 moderato; e 1: 960 o ≥ 1: 2880 erano alti.

All’inizio di ottobre, il Monte Sinai aveva sottoposto a screening 72.401 individui con un totale di 30.082 positivi (definiti come anticorpi rilevabili contro la proteina spike con un titolo di 1:80 o superiore). Dei 30.082 campioni positivi, 690 (2,29%) avevano un titolo di 1:80; 1453 (4,83 percento) di 1: 160; 6765 (22,49 percento) di 1: 320; 9564 (31,79 percento) di 1: 960; e 11610 (38,60 percento) di 1: 2880. Pertanto, la stragrande maggioranza degli individui positivi aveva titoli da moderati ad alti di anticorpi anti-spike.

“I nostri colleghi di microbiologia hanno generato una grande scienza e strumenti che sono stati portati dal laboratorio di ricerca al laboratorio clinico, dove siamo stati in grado di implementare test diagnostici robusti e conformi a un ritmo senza precedenti”, ha affermato Carlos Cordon-Cardo, MD, Ph.D. , Irene Heinz Given e John LaPorte, Professore e Cattedra di Patologia, Medicina Molecolare e Cellulare e ultimo autore dell’articolo.

“Gli sforzi instancabili di così tanti ci hanno permesso di scoprire la conoscenza che può aiutare a informare la politica COVID-19 e aiutare nello sviluppo del vaccino”.

Determinare gli effetti neutralizzanti di SARS-CoV-2 è fondamentale per comprendere i possibili effetti protettivi della risposta immunitaria. Il team di ricerca ha eseguito un test di microneutralizzazione quantitativo ben consolidato basato su SARS-CoV-2 autentico con 120 campioni di titoli ELISA noti che vanno da “negativo” a? 1: 2880.

Hanno scoperto che circa il 50 percento dei sieri nell’intervallo di titoli 1: 80-1: 160 aveva un’attività neutralizzante; Il 90 per cento nella gamma 1: 320 aveva un’attività neutralizzante; e tutti i sieri nell’intervallo da 1: 960 a? 1: 2880 avevano attività neutralizzante.

Un’altra questione importante e in sospeso nella comunità scientifica è la longevità della risposta anticorpale alla proteina spike. Per rispondere a questa domanda, il team ha richiamato 121 donatori di plasma a una varietà di livelli di titolo per ripetere il test degli anticorpi a circa 3 mesi e 5 mesi dall’insorgenza dei sintomi.

Quando si confrontano i titoli complessivi, hanno visto un leggero calo da un titolo medio geometrico (GMT) di 764 a un GMT di 690 dal primo al secondo punto temporale del test e un altro calo a un GMT di 404 per l’ultimo punto temporale del test, indicando che un livello moderato di anticorpi viene trattenuto dalla maggior parte delle persone 5 mesi dopo l’insorgenza dei sintomi.

Nell’intervallo di titoli più alti, hanno osservato un lento declino del titolo nel tempo. È interessante notare che hanno visto un aumento iniziale del titolo per gli individui che avevano inizialmente testato livelli di titolo da bassi a moderati. Ciò è in accordo con le precedenti osservazioni del loro gruppo di studio che indicano che la sieroconversione nei casi lievi di COVID-19 potrebbe richiedere più tempo per essere montata.

“Il titolo anticorpale sierico che abbiamo misurato inizialmente negli individui era probabilmente prodotto da plasmablast, cellule che agiscono come primi soccorritori a un virus invasore e si uniscono per produrre attacchi iniziali di anticorpi la cui forza diminuisce presto”, ha detto Ania Wajnberg, MD, Director of Clinical Test sugli anticorpi presso il Mount Sinai Hospital e primo autore dell’articolo.

“I livelli di anticorpi sostenuti che abbiamo successivamente osservato sono probabilmente prodotti da plasmacellule a lunga vita nel midollo osseo. Questo è simile a quello che vediamo in altri virus e probabilmente significa che sono qui per restare. Continueremo a seguire questo gruppo nel tempo per vedere se questi livelli rimangono stabili come sospettiamo e speriamo che lo faranno “.

I dati del Mount Sinai rivelano che i titoli di legame anticorpale alla proteina spike sono correlati in modo significativo con la neutralizzazione di SARS-CoV-2 e che la stragrande maggioranza degli individui con titoli anticorpali di 320 o superiori mostra un’attività neutralizzante nel siero che è stabile per almeno 3 mesi con cali solo modesti al punto temporale di 5 mesi.

Sono state stabilite correlazioni di protezione per molte infezioni virali diverse tra cui influenza, morbillo, epatite A, epatite B.

Questi correlati sono generalmente basati su un livello specifico di anticorpo acquisito tramite vaccinazione o infezione naturale che riduce significativamente il rischio di reinfezione. Il team continuerà a seguire questa coorte di studio per intervalli di tempo più lunghi.

Sebbene ciò non possa fornire prove conclusive che queste risposte anticorpali proteggano dalla reinfezione, il team ritiene che sia molto probabile che gli anticorpi diminuiscano le probabilità di essere reinfettati e possano attenuare la malattia in caso di infezione da sfondamento.

Per informare la politica per la pandemia COVID-19 e per il beneficio dello sviluppo di vaccini, è imperativo eseguire rapidamente studi per indagare e stabilire un correlato di protezione alla SARS-CoV-2. Tali indagini sono attualmente condotte dai ricercatori della Icahn School of Medicine del Monte Sinai.

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SARS-COV-2: FATTORI DI VIRULENZA ED EFFETTI PATOLOGICI

Come già accennato in precedenza, COVID-19 è un’infezione che in breve tempo è diventata un problema di salute di interesse globale. Sebbene COVID-19 non sia il primo focolaio di una malattia coronavirale, né la SARS né la MERS hanno portato a un numero così elevato di casi in tutto il mondo.

Ciò suggerisce che SARS-CoV-2 è altamente contagioso e molto più virulento sia di SARS-CoV che di MERS-CoV.

La continua espansione di COVID-19 potrebbe essere spiegata con le caratteristiche virali specifiche e con i fattori di virulenza [27]. I CoV sono virus con involucro, chiamati per le punte sulla loro superficie che assomigliano a una corona.

Il loro genoma è organizzato in un RNA a filamento singolo positivo. I CoV sono divisi in quattro generi: α, β, γ e δ. Insieme a SARS-CoV e MERS-CoV, l’attuale coronavirus SARS-CoV-2 è classificato come β-coronavirus.

La sua sequenza genomica è circa l’88% identica a quella di due virus simili alla SARS derivati ​​da pipistrelli e circa l’80% e il 50% identica alle sequenze genomiche di SARS-CoV e MERS-CoV, rispettivamente [28]. Mutazioni e ricombinazioni del genoma virale si verificano frequentemente a causa di polimerasi RNA dipendente da RNA soggette a errore del CoV.

Questi eventi sono strettamente correlati all’adattamento virale [27]. Le proteine ​​CoV includono proteine ​​strutturali: Spike (S), busta (E), nucleocapside (N) e proteine ​​di membrana (M) e alcune proteine ​​con funzione sconosciuta.

La proteina S è una glicoproteina essenziale per l’ingresso virale mediante attaccamento e fusione alla membrana cellulare (Figura 1). È il principale antigene presentato sulla superficie virale e un bersaglio di anticorpi neutralizzanti formati durante la risposta immunitaria umorale al virus [28].

SARS-CoV e SARS-CoV-2 entrano nella cellula ospite legandosi al recettore dell’enzima di conversione dell’angiotensina 2 (ACE-2), mentre il recettore della dipeptidil peptidasi 4 è richiesto per l’ingresso di MERS-CoV.

Dopo che il virus è entrato nella cellula, l’RNA virale viene rilasciato e coinvolto in processi consecutivi di formazione di nuove particelle virali, che vengono poi rilasciate [29].

I recettori ACE-2 sono espressi principalmente nell’epitelio vascolare, nell’epitelio tubulare renale e nelle cellule di Leydig nei testicoli.

Per questo motivo, SARS-CoV potrebbe portare a ipogonadismo e danneggiare la fertilità maschile.

Nel sistema respiratorio, SARS-CoV-2 entra negli alveoli legandosi ai recettori ACE-2, espansi prevalentemente sui pneumociti di tipo II [30].

Una volta infettati, i pneumociti di tipo II vengono distrutti e la produzione di surfattante viene ridotta. I macrofagi vengono quindi reclutati per distruggere il tessuto danneggiato dei polmoni. I macrofagi secernono interleuchina (IL) -1, IL-6 e fattore di necrosi tumorale alfa (TNFα), che causano vasodilatazione e temperatura elevata e migliorano la migrazione di neutrofili e linfociti nell’area interessata.

L’edema degli alveoli causa insufficienza respiratoria a causa di disturbi dello scambio di gas nel sangue. Le proteine ​​non strutturali potrebbero influenzare la risposta immunitaria innata dell’ospite e svolgere un ruolo cruciale nella virulenza virale e nella fisiopatologia dell’infezione da SARS-CoV-2 [30].

Gli esami in vitro ed ex vivo hanno confrontato il tropismo virale di SARS-CoV-2 con quello di SARS-CoV, MERS-CoV e dell’influenza pandemica del 2009 H1N1. Ha mostrato un’infezione più estesa dell’epitelio bronchiale, delle cellule ciliate e delle cellule caliciformi con SARS-CoV-2 rispetto agli altri virus [31].

È stata osservata una robusta replicazione nel bronco umano, sebbene l’espressione del recettore ACE-2 fosse relativamente bassa rispetto al parenchima polmonare. Tuttavia, l’endotelio dei vasi sanguigni non è stato trovato infetto [32].

SARS-CoV-2 potrebbe anche essere rilevato in lacrime, tamponi anali e campioni di feci. Inoltre, sono state osservate infezioni e replicazione produttiva del virus nelle linee cellulari di congiuntiva e carcinoma del colon-retto.

Questi risultati suggeriscono che la congiuntiva e l’epitelio bronchiale potrebbero anche essere portali di infezione e pone anche la possibilità di trasmissione fecale-orale. Diverse vie di trasmissione virale spiegherebbero l’ampia diffusione del SARS-CoV-2 in tutto il mondo, causando una pandemia [32].

CoV ha sviluppato molti meccanismi per evitare il sistema immunitario, che consentono loro di sopravvivere meglio nelle cellule ospiti. Una delle strategie multiple è la formazione di vescicole a doppia membrana prive di recettori per il riconoscimento del pattern durante lo spargimento, evitando così il riconoscimento dei loro modelli molecolari evolutivi vecchi e conservatori associati a patogeni, come l’RNA a doppio filamento [33].

Inoltre, studi sui topi hanno dimostrato che l’infezione da SARS-CoV e MERS-CoV potrebbe inibire le molecole antivirali più potenti, come gli interferoni (IFN) -I (IFN-α e IFN-β) [34,35]. I meccanismi descritti alla base di questa inibizione in MERS-CoV includono il blocco della proteina 5 associata alla differenziazione del melanoma, l’inibizione del trasporto nucleare del fattore 3 di regolazione IFN, la soppressione della presentazione dell’antigene [29], ecc.

Pertanto, la capacità di SARS-CoV-2 di evitare l’azione del sistema immunitario è un fattore critico nel trattamento dell’infezione in corso e nello sviluppo di farmaci specifici.

RISPOSTA IMMUNITARIA UMORALE E CELLULARE – BALLARE SUL FUOCO

La presentazione di antigeni virali stimola la risposta immunitaria umorale e cellulare, che sono esercitate rispettivamente dai linfociti B e T specifici del virus. Come le comuni infezioni virali acute, la produzione di anticorpi contro i virus SARS-CoV ha un tipico pattern immunoglobulinico (Ig) M e IgG.

Gli anticorpi IgM specifici per la SARS possono scomparire alla fine del 3 ° mese.

Al contrario, l’anticorpo IgG può persistere più a lungo, indicando che è probabile che gli anticorpi IgG siano protettivi [29]. Gli anticorpi IgG specifici per la SARS sono prevalentemente contro le proteine ​​S e N.

Il follow-up immunologico ha rivelato un aumento progressivo degli anticorpi IgM e IgG specifici per SARS-CoV-2 plasmatici dalla 1a alla 3a settimana [36].

I pazienti con COVID-19 possono peggiorare clinicamente dopo alcuni giorni di malattia (soprattutto intorno al giorno 9), a cui si accompagna un aumento della risposta proinfiammatoria, che spesso porta al ricovero in unità di terapia intensiva e alla necessità di ventilazione meccanica di supporto.

Questo deterioramento secondario ricorda la SARS-CoV, in cui l’80% dei pazienti con SARS-CoV sviluppa una malattia respiratoria acuta al momento della sieroconversione delle IgG anti-virali [37]. La sieroconversione delle IgG è associata a due punti nella risposta immunitaria: la scomparsa del virus e la comparsa di anticorpi IgG. Gli anticorpi IgM possono persistere per qualche tempo insieme alle IgG.

Inoltre, i pazienti che producono anticorpi anti-S-neutralizzanti all’inizio della malattia hanno un rischio di morte più elevato.

I meccanismi alla base di queste osservazioni non sono chiari, ma si presume che un’eccessiva attivazione del complemento possa svolgere un ruolo. Inoltre, un fenomeno chiamato potenziamento dell’infezione virale mediato da anticorpi può essere responsabile della carica virale persistente e successivamente causare un effetto diretto o indiretto sull’attività dell’ACE-2 nel polmone [37] e infine la morte.

Rispetto alle risposte umorali, ci sono più studi sull’immunità cellulare nell’infezione da coronavirus, il che non sorprende, tenendo conto che la risposta immunitaria principale ed efficace all’infezione virale è l’immunità cellulo-mediata.

Un caso clinico di lieve infezione da SARS-2-CoV e esito favorevole per il paziente ha rivelato che le cellule immunitarie produttrici di anticorpi, definite dall’espressione di cellule follicolari CD3-CD19 + CD27hiCD38hi e CD4 + CXCR5 + ICOS + PD-1 + Th , compaiono nel sangue durante la clearance virale (giorno 7; 1,48%) e il picco il giorno 8 (6,91%); e il giorno 7 (1,98%), aumentando rispettivamente il giorno 8 (3,25%) e il giorno 9 (4,46%). Il picco di entrambe le sottopopolazioni cellulari era significativamente più alto nel paziente COVID-19 rispetto ai controlli sani e persisteva durante la convalescenza [38].

Anche le cellule T citotossiche sono aumentate rapidamente dal giorno 7 (3,57%) al giorno 8 (5,32%) e al giorno 9 (11,8%), seguite da una diminuzione rispettivamente il giorno 20.

Inoltre, l’incidenza dei linfociti T CD38 + antigene leucocitario umano (HLA) -DR + CD8 + era significativamente più alta in questo paziente rispetto ai soggetti sani (1,47% ± 0,50%) [37]. Dobbiamo sottolineare ancora una volta che le cellule T citotossiche attivate, rappresentanti dell’immunità adattativa o cosiddetta specifica, insieme alle cellule natural killer (NK), parte dell’immunità innata, sono attori critici nella risposta immunitaria cellulo-mediata che accompagna qualsiasi virale infezione.

Le cellule T helper CD4 + che esprimono simultaneamente CD38 e HLA-DR sono aumentate tra il giorno 7 (0,55%) e il giorno 9 (3,33%) in questo paziente rispetto ai donatori sani (0,63% ± 0,28%), sebbene siano in percentuali inferiori rispetto a Cellule CD8 + T. Le cellule T CD38 + HLA-DR + CD8 + producono circa il 34% -54% in più di granzimi A e B e perforina.

La comparsa e il rapido aumento dei linfociti T CD38 + HLA-DR + attivati, soprattutto dei linfociti T CD8 +, nei giorni 7-9 precedono la scomparsa dei sintomi [37].

L’analisi delle cellule mononucleate CD16 + CD14 +, associate all’immunopatologia di COVID-19, ha mostrato una frequenza inferiore di queste cellule nel sangue di questo paziente nei giorni 7, 8 e 9 (1,29%, 0,43% e 1,47% , rispettivamente), rispetto a donatori sani di controllo (9,03% ± 4,39%), probabilmente indicativi del loro ingresso dal sangue al sito di infezione. Non sono state trovate differenze nelle cellule HLA-DR + CD3-CD56 + NK attivate durante l’infezione e rispetto ai livelli sani [37].

Tuttavia, dati recenti concludono che anche in numero ridotto, le cellule Th e Tc sono iperattivate nei pazienti infetti da SARS-CoV-2 [38]. Questa significativa riduzione si osserva anche nella risposta della fase acuta nei pazienti COVID-19. Tuttavia, una volta presentate nell’organismo, le cellule T della memoria anti-virus CD4 + e CD8 + persistono nel flusso sanguigno dei pazienti guariti fino a 4 anni, anche in assenza di antigeni virali [39]. Inoltre, altri studi hanno rilevato cellule di memoria T di memoria specifiche per la proteina SARS-CoV-S 4 anni dopo l’infezione dei pazienti [40] e cellule T CD8 + specifiche per MERS-CoV nei topi, principalmente coinvolte nella clearance virale [41]. Questi risultati sono una base ragionevole per progettare vaccini efficaci contro SARS-CoV-2.

Le risposte delle cellule Th17 sono anche coinvolte nella patogenesi immunitaria di COVID-19, principalmente con la secrezione di varie citochine, come IL-17, fattore stimolante le colonie di granulociti-macrofagi, IL-21 e IL-22 [42]. IL-1b e TNFα, in quanto promotori della differenziazione delle cellule Th17 umane, sono anche coinvolti nella stimolazione della permeabilità e delle perdite vascolari.

Tuttavia, è stato dimostrato che i pazienti con una forma grave di COVID-19 avevano livelli aumentati di cellule CCR + Th17 [39]. Ciò potrebbe suggerire che anche le cellule Th17 e le loro citochine siano coinvolte nella tempesta di citochine. Inoltre, risposte elevate delle cellule Th17 e Th1 sono state descritte anche in pazienti con MERS-CoV e SARS-CoV [43,44].

Questi risultati supportano l’ipotesi che i pathway correlati a IL-17 potenziati, tra cui IL-17 più alto ma IFNγ e IFNα più bassi, siano associati a esiti peggiori per i pazienti [39].

Poiché abbiamo alcune prove del ruolo delle cellule Th17 nella tempesta di citochine, le cellule Th17 possono probabilmente promuovere edema polmonare, danni ai tessuti e insufficienza polmonare. In linea con questo, prendere di mira le cellule Th17 può essere utile per alcuni pazienti con COVID, specialmente in quelli con un profilo immunitario Th17 dominante [43,45].

Alcune delle risposte immunologiche che accompagnano l’infezione da SARS-CoV-2 sono presentate nella Figura 1.

MANIFESTAZIONI CLINICHE DI COVID-19

Un caso COVID-19 sintomatico è definito come una persona infetta con un quadro clinico suggestivo di COVID-19. D’altra parte, un caso asintomatico è una persona infetta che non ha sviluppato alcun segno o sintomo di COVID-19 [46].

Il periodo di incubazione della malattia è in media di 5-6 giorni, ma può arrivare fino a 14 giorni.

Aspetti epidemiologici e immunologici critici della malattia sono che una persona infetta può essere contagiosa 1-3 giorni prima della comparsa dei sintomi [47]. Circa il 40% dei pazienti con COVID-19 presenta un decorso clinico lieve e un altro 40% presenta una malattia moderata.

In circa il 15% dei pazienti si osserva una malattia grave che richiede il supporto dell’ossigeno.

Il 5% degli infetti sviluppa una malattia grave che progredisce in insufficienza respiratoria (ARDS) ma anche sepsi e shock settico, tromboembolia, insufficienza multiorgano, compreso il rene acuto, e danno cardiaco [48].

È stato segnalato che l’età avanzata, il fumo e le comorbilità come diabete, ipertensione, malattie polmonari cardiache e croniche, malattie cerebrovascolari, immunosoppressione e cancro predispongono a un decorso grave di COVID-19. I bambini e gli infanti di solito soffrono di una malattia lieve o di un’infezione asintomatica [49].

Non ci sono sintomi clinici specifici di COVID-19 che possono essere considerati un segno patognomonico affidabile. I pazienti più comunemente si presentano con febbre, tosse (solitamente secca), affaticamento e anoressia.

La dispnea si osserva solitamente nei casi gravi. Altri sintomi aspecifici includono mal di gola, congestione nasale, mal di testa, nausea, diarrea e vomito. Sono state segnalate anche perdita dell’olfatto e del gusto. Nelle persone anziane, potrebbero essere osservati alcuni sintomi atipici come ridotta vigilanza e / o mobilità e delirio [50,51].

COVID-19 può anche presentarsi con manifestazioni neurologiche e mentali, inclusi delirio o encefalopatia, agitazione, ictus, meningoencefalite, ansia, depressione e disturbi del sonno. In molti casi, alcune di queste manifestazioni neurologiche sono state documentate senza sintomi respiratori [52,53].

Uno studio retrospettivo su pazienti infetti da SARS-CoV-2 ha mostrato una lieve leucopenia nei casi lievi. Leucocitosi da lieve a moderata è stata osservata nei casi gravi con neutrofili significativamente alti e conta dei linfociti significativamente bassa.

In pazienti con un decorso grave della malattia, sono stati osservati alanina aminotransferasi e aspartato aminotransferasi significativamente elevati, nonché ipoalbuminemia, concentrazione elevata di proteina C-reattiva, lattato deidrogenasi, ferritina e D-dimero. Questi cambiamenti di laboratorio sono il risultato di una risposta infiammatoria acuta e grave [50].

La ricerca sull’immunità cellulare nei pazienti positivi alla SARS-CoV-2 ha mostrato una significativa riduzione dei linfociti T CD4 + e CD8 + [29]. Una diminuzione più significativa dei linfociti T è stata osservata nei casi gravi così come un aumento della concentrazione delle citochine sieriche (IL-2, IL-6, IL-10 e TNFα). In casi moderati è stato riscontrato anche un aumento delle concentrazioni di IL-6 [50]. Su questa base, la tempesta di citochine è un fattore cruciale per il decorso clinico di COVID-19 e per la gravità della malattia.

Una complicanza comune dell’infezione da SARS-CoV-2 è lo sviluppo di ARDS. Quest’ultima è considerata la principale causa di morte nei pazienti con COVID-19, specialmente tra quelli con malattie e condizioni sottostanti, valutate come fattori di rischio, fumatori e età avanzata.

L’ARDS è il risultato della tempesta di citochine, un evento immunoptologico che porta a una risposta infiammatoria sistemica incontrollata dal rilascio di citochine pro-infiammatorie IFNα, IFNγ, IL-1β IL-3, IL-6, IL-12, IL -18, TNFα e chemochine da parte delle cellule immunitarie durante l’infezione da SARS-CoV [29].

Queste sostanze biologicamente attive danneggiano gravemente il parenchima polmonare e provocano insufficienza respiratoria. Questo grave stato ipossico acuto è accompagnato da una maggiore permeabilità dei capillari polmonari e da un danno delle cellule epiteliali alveolari [51].

La produzione di TNFa e IL-6 in COVID-19 segue un modello diverso rispetto al modello nella sepsi batterica o nell’influenza. Inoltre, è stato dimostrato che il blocco di IL-6 da parte di Tocilizumab ripristina parzialmente l’espressione di HLA-DR e aumenta il numero di linfociti circolanti [51].

I meccanismi immunitari in COVID-19 sono caratterizzati da due percorsi principali, iperattivazione immunitaria guidata da IL-6 o IL-1b, che porta alla sindrome di attivazione dei macrofagi (MAS) o alla disregolazione immunitaria (Figura 2).

L’inizio della polmonite nel COVID-19 include un’intensa presentazione dell’antigene, accompagnata da elevata proteina C-reattiva (CRP), D-dimero e amino-transferasi epatiche più infiltrati nei polmoni, mentre l’insufficienza respiratoria grave mostra MAS o HLA carente Espressione di DR e deplezione profonda di cellule Th, B e NK [51]. In tal modo, durante l’ARDS, CRP, D-dimero e le transaminasi epatiche vengono ulteriormente aumentate, portando a cambiamenti patologici permanenti.

La tempesta di citochine descritta attacca violentemente non solo i polmoni ma anche gli organi di ogni sistema dell’organismo, causando insufficienza multiorgano che porta alla morte nei casi gravi di infezione da SARS-CoV-2, SARS-CoV e MERS-CoV [29] .

Colpendo l’intero organismo, la tempesta di citochine è il meccanismo principale che induce la coagulazione intravascolare disseminata (CID). Le citochine proinfiammatorie TNFα e IL-1 sopprimono l’anticoagulazione endogena.

L’infiammazione danneggia l’endotelio e porta al rilascio dell’attivatore tissutale del plasminogeno, che potrebbe spiegare l’aumento del D-dimero e dei prodotti di degradazione della fibrina [54]. In sintesi, i dati accumulati hanno mostrato che COVID-19 è associato a uno stato ipercoagulabile con aumentato rischio di complicanze tromboemboliche.

Tuttavia, l’ARDS è considerata la principale causa di morte nel COVID-19. Durante le prime fasi dell’epidemia, è stato riportato che dei 41 pazienti infetti da SARS-CoV-2 ammessi, sei sono morti di ARDS [48]. L’ARDS rimane l’evento immunopatologico più comune per le infezioni da SARS-CoV-2, SARS-CoV e MERS-CoV.

Uno dei meccanismi principali per l’ARDS è la tempesta di citochine. Quest’ultima è una reazione infiammatoria sistemica incontrollata risultante dal rilascio di grandi quantità di citochine proinfiammatorie (IFN-α, IFN-γ, IL-1β, IL-6, IL-12, IL-18, IL-33, TNF -α, TGFβ, ecc.) e chemochine (CCL2, CCL3, CCL5, CXCL8, CXCL9, CXCL10, ecc.) da cellule effettrici immunitarie durante molte infezioni virali [48,55-57].

Analogamente a SARS-CoV, gli individui con infezione grave da MERS-CoV mostrano livelli sierici elevati di IL-6, IFN-α, CCL5, CXCL8 e CXCL-10 rispetto a quelli con malattia lieve o moderata [37]. La tempesta di citochine causa ARDS e insufficienza multiorgano, che porta alla morte nei casi gravi di infezioni coronavirali [58].

Un’altra ipotesi sulla gravità della malattia COVID-19 include il problema associato all’attivazione dei recettori della bradichinina B1 sulle cellule endoteliali polmonari. Si presume che l’attività enzimatica del recettore ACE-2 inattivi la bradichinina des-Arg9, che è un ligando per B1.

Inoltre, a differenza di B2, B1 è regolata da citochine pro-infiammatorie [59]. È interessante notare che, senza l’inattivazione dei ligandi B1, si osserva una maggiore permeabilità vascolare locale nella mucosa polmonare, che porta all’angioedema. Probabilmente, l’angioedema è una manifestazione tipica dell’inizio della malattia grave e la causa dei cambiamenti tipici visibili alla tomografia computerizzata.

La sensazione di soffocamento si osserva principalmente intorno al giorno 9, denotato dal peggioramento dei pazienti [60].

Come ogni comune infezione virale, qui, abbiamo anche osservato una condizione infiammatoria progressiva con elevata IL-6, PCR e ferritina ma non procalcitonina o velocità di sedimentazione eritrocitaria, che indica il secondo stadio della malattia [60].

In linea con ciò, il sistema renina-angiotensina potrebbe anche contribuire alle lesioni polmonari insieme alla CID associata alla sepsi. Tuttavia, i livelli di piastrine, il tempo di protrombina e il fibrinogeno possono rimanere normali [61].

La fisiopatologia della malattia può essere una combinazione di lesioni di pneumociti polmonari di tipo II, polmonite virale, ARDS, DIC, sepsi, tempesta di citochine, MAS e disregolazione immunitaria generale [62,63]. Alcuni di questi aspetti sono mostrati nella Figura 2.

OPZIONI TERAPEUTICHE RELATIVE AI MECCANISMI IMMUNITARI

L’infezione da COVID-19 ha rivelato alcune opzioni di trattamento legate alle risposte immunitarie. Se accettiamo la divisione dell’infezione da SARS-CoV-2 in tre fasi, all’inizio dell’infezione (stadio I, un periodo di incubazione asintomatico con o senza virus rilevabile), alcuni dei meccanismi dell’immunità innata giocano un ruolo, tra cui NK cellule, produzione di interferone e alcune citochine.

Pertanto, le strategie per aumentare l’immunità, come la somministrazione di anti-sieri (anticorpi pronti da sopravvissuti) o IFNα pegilati, sono senza dubbio cruciali in questa fase.

Durante il periodo di incubazione, così come lo stadio non grave (stadio II, un periodo sintomatico lieve con la presenza di un virus nel corpo), è necessaria una risposta immunitaria adattativa specifica per neutralizzare ed eliminare il virus, che finirà per prevenire progressione della malattia a stadi gravi.

La risposta adattativa, tuttavia, avviene più lentamente e viene attivata in una fase successiva. Quando la risposta immunitaria protettiva è compromessa, il virus si diffonderà e si verificheranno enormi danni ai tessuti e agli organi interessati, specialmente in quelli che esprimono altamente i recettori ACE-2, come l’intestino e i reni.

Ciò porta all’infiammazione polmonare, per lo più mediata da cellule immunitarie pro-infiammatorie. L’infiammazione dei polmoni è la principale causa di insufficienza respiratoria pericolosa per la vita nello stadio grave della malattia (stadio III, stadio sintomatico respiratorio grave con alta carica virale).

Pertanto, una volta che si verifica un grave danno polmonare, l’attenzione dovrebbe essere spostata sull’infiammazione e sugli sforzi per sopprimere le risposte immunitarie e controllare i sintomi [72]. Alcune delle opzioni di trattamento relative ai meccanismi immunologici possono essere viste nella Figura 3.

La terapia con anticorpi e plasma sono la prossima opzione terapeutica, strettamente correlata ai meccanismi immunitari. È stato riferito che molti pazienti guariti donano plasma contro SARS-CoV-2, poiché c’erano studi clinici per SARS-CoV [73] e MERS-CoV [74].

I dati preliminari indicano risultati favorevoli per l’uso in pazienti con infezione acuta e grave da SARS-CoV-2. Inoltre, lo sviluppo di un anticorpo monoclonale umano ricombinante, come CR3022, è un modo ragionevolmente semplice per neutralizzare il virus mediante attaccamento al dominio di legame del recettore di SARS-CoV-2.

Questo anticorpo monoclonale umano specifico per la SARS ha il potenziale per essere sviluppato come farmaco per l’infezione da SARS-CoV-2 [75]. Altri anticorpi monoclonali che neutralizzano SARS-CoV, come m396 e CR3014, possono essere alternative per il trattamento di SARS-CoV-2 [76].

La terapia anticorpale passiva è la somministrazione di anticorpi pronti contro un agente infettivo a un individuo suscettibile per prevenire o trattare una malattia infettiva causata da quel microrganismo. Pertanto, l’applicazione passiva di anticorpi è l’unico mezzo per garantire l’immunità immediata e immediata delle persone in pericolo. L’esperienza con precedenti epidemie con altri CoV, come SARS-CoV-1, ha dimostrato che i sieri dei sopravvissuti possono contenere anticorpi neutralizzanti il ​​virus, quindi il meccanismo d’azione atteso della terapia con anticorpi passivi è la neutralizzazione e l’eliminazione virale.

Tuttavia, sono possibili anche altri meccanismi, come la citotossicità cellulare anticorpo-dipendente e / o la fagocitosi [72].

Attualmente, gli unici anticorpi pronti per l’uso sono quelli ottenuti da pazienti sopravvissuti. Man mano che sempre più persone si ammalano di COVID-19 e guariscono, il numero di potenziali donatori continuerà ad aumentare. Il siero degli individui guariti può essere utilizzato a scopo profilattico per prevenire l’infezione in soggetti ad alto rischio, come quelli con malattie croniche, il personale medico e coloro che sono stati in contatto con i pazienti.

L’efficacia di questo approccio è sconosciuta, ma l’esperienza storica ha dimostrato che i prodotti contenenti anticorpi passivi sono più efficaci nella prevenzione che nel trattamento delle malattie esistenti.

Se usati per la terapia, gli anticorpi sono più efficaci se somministrati subito dopo la comparsa dei sintomi. L’anticorpo agisce alterando le risposte infiammatorie, che è anche più facilmente ottenibile durante la risposta immunitaria iniziale, o la fase asintomatica.

La ragione delle differenze di efficacia non è ben compresa. Tuttavia, può riflettere il fatto che l’anticorpo agisce neutralizzando l’inoculo iniziale dell’agente infettivo, che è probabilmente molto inferiore a quello di un’infezione già sviluppata e di un gran numero di copie virali. In linea con ciò, per essere efficace, deve essere somministrata una quantità sufficiente di anticorpi.

Quando somministrato a una persona a rischio di infezione, questo anticorpo raggiungerà i tessuti attraverso il sangue e può fornire protezione contro l’infezione. A seconda della quantità e della composizione delle immunoglobuline, la protezione passiva può durare da settimane a mesi (per IgG).

Le sfide, tuttavia, sono legate alle difficoltà in quanto, come abbiamo menzionato sopra, alcuni pazienti non possiedono titoli anticorpali elevati dopo la malattia. Pertanto, a causa della variazione individuale delle risposte immunitarie, la risposta immunitaria insufficientemente attiva in alcune persone sarà un motivo per cui sono inclini alla reinfezione.

In un regime profilattico dell’uso dell’immunoterapia passiva nelle persone a rischio, l’obiettivo è prevenire la malattia. Utilizzato terapeuticamente, il siero passivo viene somministrato a pazienti con manifestazioni cliniche della malattia per ridurre la gravità dei sintomi e la mortalità. L’efficacia di questi approcci non può essere misurata senza condurre uno studio clinico controllato [72].

I rischi dell’applicazione passiva dei prodotti SERA rientrano in due categorie: noti e teorici. I rischi noti sono quelli associati all’uso di emoderivati: malattie infettive e reazioni allergiche ai componenti del siero, compresa la malattia da siero.

Con le moderne tecniche di banca del sangue, questi rischi sono bassi. Per i sieri utilizzati per la terapia, esistono anche rischi teorici di danno polmonare acuto correlato alla trasfusione e di aumento dell’infezione dipendente da anticorpi (ADE).

Diversi meccanismi di ADE sono stati descritti per CoV e vi sono preoccupazioni che gli anticorpi contro un tipo di coronavirus possano esacerbare l’infezione a un altro ceppo virale. È possibile prevedere sperimentalmente il rischio di ADE in SARS-CoV-2, come suggerito per MERS.

Si presume che quando si utilizzano sieri ricchi di anticorpi SARS-CoV-2 neutralizzanti il ​​virus, il rischio di sviluppare ADE sia minimo [72]. Tuttavia, è bene testare queste ipotesi negli studi clinici. Un altro rischio teorico è che l’uso di anticorpi a individui esposti a SARS-CoV-2 possa indebolire la risposta immunitaria in modo che non si formi abbastanza dei loro stessi anticorpi. Ciò mette queste persone a rischio di una successiva reinfezione. Tuttavia, se il rischio si rivela reale, questi individui possono essere vaccinati contro COVID-19 quando il vaccino diventa disponibile.

La preparazione di anticorpi neutralizzanti altamente purificati e arricchiti contro SARS2-CoV-2 è preferibile perché sono più sicuri e hanno un’attività più elevata. Tuttavia, tali preparati non saranno disponibili nei prossimi mesi, mentre i sieri di derivazione locale potrebbero essere disponibili molto prima [77].

Altre strategie terapeutiche sono orientate contro la tempesta di citochine. Poiché la linfocitopenia è comunemente osservata nei casi gravi di COVID-19, la tempesta di citochine causata dal virus SARS-CoV-2 può essere mediata da leucociti diversi dalle cellule T.

Sono comuni un numero elevato di globuli bianchi che, insieme alla linfocitopenia, viene utilizzato come criterio diagnostico differenziale per COVID-19. In ogni caso, il blocco di IL-6 può essere efficace, così come il blocco di IL-1 e TNFa.

L’approccio per bloccare queste citochine pro-infiammatorie è stato adottato in varie malattie autoimmuni. Abbiamo anche proposto la terapia anti-IL-6 nei pazienti con IBD come un modo per limitare l’infiammazione e lo sviluppo del carcinoma del colon-retto [78].

Devono essere prese in considerazione strategie antinfiammatorie, incluso il blocco di citochine specifiche che aumentano l’espressione di B1 sulle cellule endoteliali localmente nel sito di infiammazione in combinazione con il blocco dei recettori B1 e / o B2.

IL-1 (costituito da IL-1α e IL-1β) e TNF sono potenti induttori del recettore B1. Il blocco della traslocazione del fattore nucleare kappa B, TNF-α o IL-1 impedisce la regolazione dei recettori B1 sia funzionali che molecolari da parte del lipopolisaccaride.

Pertanto, una strategia potrebbe essere il trattamento con anakinra , un anticorpo monoclonale che blocca non solo IL-1α ma anche IL-1β e ha un eccellente profilo di sicurezza.

L’IL-1a è probabilmente localmente in concentrazioni estremamente elevate a causa del suo rilascio dalle cellule danneggiate. Il blocco del TNF è un’opzione, ma è associato a molte altre complicazioni infettive. Inoltre, l’attività del complemento è stata descritta e può svolgere un ruolo in questa fase della malattia.

Inoltre, può essere influenzato dal blocco della componente C5 con eculizumab, un anticorpo monoclonale randomizzato a COVID-19 (NCT04288713) [60]. L’uso di anticorpi contro le citochine è un approccio generale in diverse malattie autoimmuni e autoinfiammatorie in cui una o più citochine svolgono un ruolo diretto nella patogenesi. Tuttavia, questo approccio non è privo di effetti collaterali, quindi il vantaggio dovrebbe sempre essere considerato.

D’altra parte, uno svantaggio significativo è il fatto che il blocco di una citochina raramente ha l’effetto desiderato perché le citochine sono collegate in una rete. I corticosteroidi sono anche un’opzione per la terapia in questi casi. Le strategie anti-infiammatorie possono fornire tempo, ma non cureranno la malattia da sole se il virus è presente o l’angioedema associato alla bradichinina non è controllato [60].

Sebbene varie cliniche in Cina abbiano proclamato l’uso di cellule stromali / staminali mesenchimali (MSC) nei casi gravi di infezione da COVID-19, non sono stati ancora pubblicati risultati affidabili. Uno dei vantaggi di questa terapia è che le MSC devono essere attivate da IFNγ. Successivamente, le MSC sono in grado di esercitare i loro effetti antinfiammatori.

Producendo vari fattori di crescita, le MSC possono aiutare a riparare il tessuto polmonare danneggiato. Tuttavia, i pazienti gravemente colpiti possono non avere queste proprietà delle MSC perché le cellule T non si attivano bene nell’infezione da SARS-CoV-2. Si sta prendendo in considerazione l’uso di un “approccio di licenza”: pretrattamento delle MSC con IFNγ con o senza TNFα o IL-1.

Pertanto, le MSC trattate con citochine possono essere più efficaci nel sopprimere la risposta immunitaria iperattiva e promuovere la riparazione dei tessuti, poiché tali MSC sono utili nel danno polmonare acuto causato dal lipopolisaccaride [72]. In ogni caso, l’uso delle MSC nella pratica clinica dovrebbe essere limitato a indicazioni rigorose, tenendo conto del rapporto rischio-beneficio per ciascun paziente. Il loro potenziale oncogenico non dovrebbe essere trascurato.

link di riferimento: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7520644/

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Ulteriori informazioni:  robusti anticorpi neutralizzanti contro l’infezione da SARS-CoV-2 persistono per mesi,  Science   28 ottobre 2020: eabd7728. DOI: 10.1126 / science.abd7728  ,  science.sciencemag.org/content… 0/27 / science.abd7728