17 lutego 2021

Dlaczego testy serologiczne sprawdzają się lepiej w określaniu poziomu odporności na SARS-CoV-2 niż w rozpoznawaniu COVID-19?

POWRÓT

Odporność organizmu można podzielić na nieswoistą – wrodzoną, działającą doraźnie i swoistą – nabytą, inaczej adaptacyjną, o działaniu długoterminowym, dzięki mechanizmowi pamięci. W infekcji wirusem SARS-CoV-2 uczestniczą obie. W prezentowanym tekście, o odpowiedzi wrodzonej jedynie wspomnimy, podkreślając, że działa ona natychmiastowo, nie pozostawia trwałej pamięci i na ogół jest skuteczna, choć niekiedy jej skutki stają się odwrotne do zamierzonych, doprowadzając do groźnej dla chorego burzy cytokinowej, odpowiedzialnej za ciężki przebieg choroby, powikłania i niekiedy śmierć. W odpowiedzi wrodzonej uczestniczą komórki odpornościowe: neutrofile i monocyty. Te ostatnie przekształcając się w po kontakcie z antygenami wirusa w makrofagi i komórki dendrytyczne, stanowią pomost pomiędzy odpowiedzią obu typów. Podstawowymi komórkami odpowiedzi swoistej są limfocyty (T dojrzewające w grasicy i B w szpiku kostnym), współpracujące z tzw. komórkami prezentującymi antygen (APC): wspomnianymi makrofagami i komórkami dendrytycznymi. Pozakomórkowym elementem odpowiedzi swoistej są produkowane przez limfocyty B przeciwciała.

Pierwotna odpowiedź swoista, czyli następująca po pierwszym kontakcie z patogenem, rozwija się powoli. Infekcja pobudza limfocyty T i B zgromadzone w węzłach chłonnych. Po podziałach już jako limfocyty efektorowe, migrują one do miejsca infekcji. Wytworzenie pierwszych elementów odpowiedzi pierwotnej: przeciwciał (w odpowiedzi humoralnej) lub uczulonych limfocytów T (w odpowiedzi komórkowej) zajmuje 3-6 dni. Białka wirusa, w tym wypadku SARS-CoV-2, stanowiące w terminologii immunologicznej antygeny, są prezentowane przez APC limfocytom, które zaczynają się różnicować i tworzyć wyspecjalizowane populacje komórek efektorowych o wzrastającej liczebności. Limfocyty T uczestniczą w odpowiedzi komórkowej, atakując bezpośrednio wirusa lub zainfekowane komórki, natomiast limfocyty B syntetyzują i wydzielają do otoczenia skierowane przeciw wirusowi przeciwciała. Produkcja przeciwciał IgG przez subpopulację limfocytów B, określaną jako B2, wymaga kooperacji z limfocytami T, tzw. T pomocniczymi (Th), podczas gdy subpopulacja B1, produkująca IgM, jest od limfocytów T niezależna. Część limfocytów T i B nie angażuje się w bieżącą aktywność skierowaną przeciw patogenowi, przekształcając się w komórki pamięci immunologicznej, odtwarzającej oba typy odpowiedzi (z wyjątkiem odpowiedzi limfocytów B1) po kolejnym kontakcie z wirusem (podczas reinfekcji) lub z jego antygenami, np. po podaniu kolejnej dawki szczepionki.

Swoista odpowiedź na SARS-CoV-2 u osób zainfekowanych, wyrażona obecnością swoistych przeciwciał IgG, obserwowana jest już około 14 dni po infekcji, czyli, znów orientacyjnie, 8-10 dni po wystąpieniu objawów COVID-19. W przypadku szczepienia przeciw COVID-19 pierwsza dawka szczepionki podana osobom, które nie przechodziły COVID-19, indukuje, na ogół dostrzegalne choć niskie, stężenie swoistych IgG, a druga dawka stężenie przekraczające poziom stwierdzany u ozdrowieńców. U szczepionych ozdrowieńców, stężenia IgG są bardzo wysokie, niezależnie od ciężkości choroby.

U pojedynczych pacjentów testy serologiczne określające stężenie IgG anty-SARS-CoV-2 mogą być wykonywane w celu: potwierdzenia przebytej choroby, kwalifikacji do szczepienia i monitorowania jego efektywności. W rozpoznawaniu przebiegającej choroby objawowej badania przeciwciał wyraźnie ustępują testom genetycznym i antygenowym z powodu opóźnienia serokonwersji w stosunku do momentu infekcji i przebiegu choroby. Istotne są przede wszystkim w badaniach populacyjnych określających: częstość występowania IgG anty-SARS-CoV-2 (seroprewalencję) istotną dla określenia post factum liczby przypadków i poziomu odporności populacyjnej oraz dla ustalenia priorytetów szczepień. Ich interpretacja zyskała na klarowności po ustaleniu przez WHO pierwszego standardu międzynarodowego: First WHO International Standard Anti-SARS-CoV-2 Immunoglobulin (Ist WHO IS), pozwalającego na wyrażanie wyników pomiaru IgG anty-SARS-CoV-2 w porównywalnych jednostkach wiązania: BAU/ml (ang. binding antibody units).

Ograniczenie oceny trwałości odpowiedzi poszczepiennej i odporności ozdrowieńców do pomiarów stężenia IgG anty-SARS-CoV-2 jest uproszczeniem, wymuszonym dostępnością w badaniach rutynowych jedynie tego typu testów. Wiadomo, że odporność na reinfekcję SARS-CoV-2 (tak jak innych patogenów) w decydującym stopniu zależy od mechanizmu pamięci immunologicznej: komórkowej (komórki pamięci T) i humoralnej (komórki pamięci T i B), rozpoznającej głównie białka S kolca (ang. spike) wirusa. Współistnienie trzech elementów odporności na SARS-CoV-2: przeciwciał IgG i długowiecznych komórek pamięci T i B wykazane zostało u 90% ozdrowieńców, a z upływem czasu, jedynie pamięć immunologiczna stawała się elementem koniecznym dla utrzymania odporności. Z upływem czasu humoralna odpowiedź anty-SARS-CoV-2 ulega optymalizacji: ilość swoistych IgG przechodzi w jakość. Spadkowi stężenia IgG w krążeniu towarzyszy wzrost powinowactwa nowopowstających IgG do antygenów i wzrost awidności (siły) ich wiązania. Eliminacji antygenów SARS-CoV-2 z organizmu towarzyszy spadek stężenia IgG anty-SARS-CoV-2, lecz gotowość do wznowienia syntezy ich dojrzałej formy – po reinfekcji lub doszczepienia – jest długotrwałą. Obecność limfocytów T pamięci dla antygenów SARS-CoV-1 zidentyfikowano u ozdrowieńców 17 lat po zakończeniu epidemii SARS!

Ustalono, że w zwalczaniu infekcji SARS-CoV-2 decydującą rolę odgrywają tzw. neutralizujące przeciwciała IgG blokujące wiązanie wirusa z atakowaną komórką, oraz że ich stężenie u rekonwalescentów i/lub osób szczepionych stanowi najmocniejsze kryterium oceny odporności nabytej, stąd większość testów stosowanych w serodiagnostyce COVID-19 nastwionych jest na ich pomiar. Najistotniejszymi przeciwciałami neutralizującymi są: przeciwciało swoiste dla białkowej podjednostki S1 kolca wirusa, uczestniczącej w wiązaniu wirusa z komórkowym receptorem ACE2; przeciwciało swoiste dla domeny białka S1 bezpośrednio wiążącej ACE2: RBD (ang. receptor-binding domain) oraz przeciwciało swoiste dla białka S2 kolca, odpowiedzialnego za fuzję wirusa z błoną atakowanej komórki. Testy diagnostyczne wykrywają w badanej surowicy obecność przeciwciał swoistych dla poszczególnych fragmentów kolca, lub niektóre dla wszystkich równocześnie.

Dr Tomasz Ochałek 

Laboratoria Medyczne DIAGNOSTYKA