RUBRICA SPECIALISTULUI

Imunodeficienţele primare în contextul pandemiei cu SARS-CoV-2

 Primary immunodeficiency in the SARS-CoV-2 pandemic

First published: 22 decembrie 2020

Editorial Group: MEDICHUB MEDIA

DOI: 10.26416/Aler.4.4.2020.3981

Abstract

In this report we aim to present our experience with primary immunodeficiency patients included in the National Rare Disease Program registry and consulted at the Allergy and Immunology Department of the „Professor Doctor Octavian Fodor” Regional Institute of Gastroenterology and Hepatology during the Coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, as well as to review the current understanding of COVID-19 immunopathology followed by possible protective mechanisms against the severe infection in these highly susceptible individuals. 

Keywords
COVID-19, immune response, immunopathology, pandemic, virus

Rezumat

Lucrarea de faţă se axează pe date teoretice privind imunopatologia COVID-19 şi expune experienţa Departamentului de Alergologie şi Imunologie clinică a Institutului Regional de Gastroenterologie şi Hepatologie „Profesor Doctor Octavian Fodor” referitoare la pacienţii cu imunodeficienţă primară incluşi în registrul Programului Naţional de Boli Rare, în perioada pandemiei de COVID-19. 

Introducere

Coronavirusurile (CoVs) sunt ARN virusuri monocatenare care aparţin subfamiliei Coronavirinae şi care au capacitatea să producă infecţii la o serie de animale, printre care şi mamifere. Dintre cele şapte tulpini virale identificate până în prezent drept cauzatoare de boală la om, patru sunt slab patogene (229E, NL63, OC43, HKU1), acestea inducând forme uşoare de boală, respectiv sindromul respirator acut nonsever SARS-CoV-like, şi sunt endemice la nivel global. Celelalte trei tulpini sunt înalt patogene şi au cauzat infecţii potenţial letale în ultimii 18 ani. Dintre acestea, SARS-CoV-1, identificat în noiembrie 2002, şi MERS-CoV, responsabil de sindromul respirator din Orientul Mijlociu în iunie 2012, au fost ţinute sub control înainte să cauzeze pandemii. A treia tulpină înalt patogenă, SARS-CoV-2, a fost identificată la un grup de pacienţi cu pneumonie de formă severă în localitatea Wuhan, China, în noiembrie 2019. Boala cauzată de această tulpină se numeşte COVID-19 şi a fost declarată pandemie în martie 2020. Până în prezent au fost confirmate peste 40 de milioane de cazuri. Se cunosc trei tulpini principale ale acestui virus, respectiv tulpinile A, ancestrală, şi C, mutantă, responsabile pentru majoritatea infecţiilor din afara Asiei de Est, în Europa şi SUA, şi tulpina B, identificată predominant la nivelul Asiei de Est(1).

Sub aspect clinic, COVID-19 se remarcă printr-un profil complex, punctat de forme asimptomatice, forme uşoare, moderate sau severe de boală. Similar altor infecţii virale, cazurile confirmate reprezintă vârful aisbergului. Se estimează că 60% dintre cazuri îmbracă forme uşoare de boală, iar 10-20% exprimă un profil sever. Mortalitatea raportată la acest moment este de 4% fiind în creştere. La baza aisbergului stau purtătorii asimptomatici, contacţii asimptomatici ai indivizilor COVID-19 pozitivi, cei cu manifestări similare COVID-19 care nu se adresează serviciilor medicale sau cei la care testele diagnostice sunt negative. Se estimează că rata rezultatelor fals negative atinge 20% în centrele experimentate şi depăşeşte acest prag în alte centre. Toate acestea fac din COVID-19 o boală imposibil de eradicat. În acest context, cunoaşterea mecanismelor patologice asociate infecţiei reprezintă o prioritate.

Modificările imunopatologice din infecţia cu SARS-CoV-2

Coronavirusurile sunt denumite astfel datorită structurii lor, şi anume datorită vârfurilor (spike-urilor) care emerg din anvelopa virală, de aproximativ 100 nm, care conferă aspectul de coroană. Anvelopa virală este compusă dintr-un dublu strat lipidic care derivă, de fapt, din membrana organismului-gazdă şi patru proteine structurale: E (anvelopă), N (nucleoproteine), M (membrană) şi S (spike), alături de câteva proteine nestructurale(1).

Infecţia cu SARS-CoV-2 amorsează toate ramurile răspunsului imun. Prima etapă este cea a penetrării epiteliului respirator, respectiv a ataşării prin intermediul receptorilor ACE2 (angiotensin-convertaza 2), proces dependent de o serinprotează transmembranară (TMPRSS2), care clivează proteinele spike şi permite astfel fuziunea virusului cu membranele celulare. Virusul este apoi endocitat în citoplasma celulei infectate. Diverşi receptori intracelulari, inclusiv receptorii Toll-like (TLR), sesizează invazia virală. SARS-CoV-2 reglează negativ răspunsul antiviral, prin blocarea acestor receptori şi, consecutiv, prin blocarea căilor biologice de apărare antivirală. În acest registru este inclusă secreţia insuficientă de interferon gama, citokină cu rol crucial în apărarea antivirală. Replicarea virală de la nivelul celulei infectate include asamblarea proteinelor virale la nivelul aparatului Golgi şi al reticulului endoplasmatic şi culminează cu eliberarea virionilor infectanţi(1).

În faţa infecţiei virale se activează ambele ramuri ale răspunsului imun, respectiv imunitatea înnăscută şi imunitatea adaptativă. Teoria imunităţii educate vine să explice profilul mai puţin sever de boală la indivizii vaccinaţi BCG. Sunt necesare studii comparative privind evoluţia cazurilor de COVID-19 la cei vaccinaţi BCG versus cei nevaccinaţi pentru a valida această ipoteză. Elementele celulare ale imunităţii înnăscute – macrofage, celule epiteliale activate, celule endoteliale activate – eliberează citokine proinflamatoare, care contribuie la procesele patologice din formele severe de boală, iar unii receptori, precum TLR-3, 7, 8 şi 9, activează căi biologice care culminează cu secreţia de citokine proinflamatoare. Celulele NK sunt verigi esenţiale în apărarea antivirală; acestea ucid celulele infectate viral, fără restricţie de histocompatibilitate, prin eliberarea de enzime (granzime, perforine) cu efect citotoxic direct. Celulele dendritice, alături de alte celule specializate prezentatoare de antigen, preiau particulele virale şi migrează la nivelul ganglionilor limfatici, unde activează imunitatea adaptativă. Activarea limfocitelor T citotoxice, CD8 pozitive, are potenţialul să ucidă direct celulele infectate viral, prin mecanisme similare celulelor NK, cu diferenţa prezenţei restricţiei de histocompatibilitate. Prin interacţiunea celulelor prezentatoare de antigen cu limfocitele T, se diferenţiază fenotipul T helper-1 şi T helper 17 şi crearea consecutivă a unui microclimat biologic inflamator, precum şi a celulelor T helper foliculare, care promovează activarea limfocitelor B şi diferenţierea acestora către celule care secretă anticorpii, plasmocite. IgM este primul izotip secretat, iar acesta atinge un vârf al concentraţiei plasmatice în ziua a şaptea şi se menţine ridicat pe parcursul fazei acute. Secreţia IgM este urmată de cea a izotipurilor G şi A, care, aparent, rămân crescute pe termen lung şi au potenţialul să funcţioneze drept anticorpi neutralizanţi, cu rol de protecţie împotriva infecţiei. În prezent nu există un consens privind dinamica nivelului izotipurilor anticorpilor în raport cu infecţia cu SARS-CoV-2.

O serie de modificări imunologice au fost raportate în contextul infecţiei cu SARS-CoV-2(1):

  • Limfopenie (sub 20%) – întâlnită în cazurile severe. Aceasta este factor de prognostic negativ.

  • Polarizarea unui răspuns T helper‑1 şi furtuna citokinelor.

  • Eozinopenie, fiind un factor de prognostic negativ al evoluţiei bolii.

  • Secreţie de anticorpi specifici, IgM în fază acută şi IgG în convalescenţă.

  • Nivel înalt de exprimare a citokinelor inflamatoare şi a altor reactanţi de fază acută (IL-6, -12, -17, -18, IFN-gama, IL-1 beta, TNF-alfa, proteina C reactivă, VSH, procalcitonină, LDH, feritină, fibrinogen, D-dimeri, troponina I, amiloid seric).

Se admite că profilul de boală este condiţionat de nivelul expunerii. O doză înaltă a expunerii este asociată cu depăşirea mecanismelor naturale de apărare antivirală, limfopenie, răspuns mediat celular şi umoral ineficient, furtună a citokinelor şi hiperinflamaţie, traduse prin boală severă, alterare a clearance-ului viral, insuficienţă multiplă de organ, cu potenţial fulminant. Din contră, expunerea la o doză redusă asociază activarea eficientă a mecanismelor imune de apărare, clearance viral eficient şi vindecare sau boală indolentă.

În ceea ce priveşte fazele clinice ale COVID-19, se disting: sindrom respirator acut fără progresie către pneumonie, cu rezoluţie a manifestărilor în aproximativ o săptămână, faza de pneumonie, cu rezoluţie în aproximativ două săptămâni, şi faza severă, de furtună a citokinelor, sepsis, insuficienţă multiplă de organ, coagulare intravasculară diseminată şi deces.

Experienţa Centrului de Alergologie şi Imunologie, IRGH „Profesor Doctor Octavian Fodor”, Cluj-Napoca

Pacienţii cu imunodeficienţe primare prezintă un risc înalt de infecţii cu potenţial letal, ceea ce îi plasează, ipotetic, în categoria celor susceptibili la forme severe de infecţie cu SARS-CoV-2. Subgrupul pacienţilor cu imunodeficienţă primară variabilă şi boală pulmonară cronică asociată, cu bronşiectazii secundare infecţiilor pulmonare recurente şi/sau în urma diagnosticului întârziat, are risc crescut de profil sever al infecţiei cu SARS-CoV-2.

Din cei 49 de pacienţi aflaţi în evidenţa centrului nostru (tabelul 1), incluşi în Programul Naţional de Boli Rare – Imunodeficienţă Primară, şapte au prezentat manifestări respiratorii (tuse uscată/productivă, producţie de spută, dispnee), fără anchetă epidemiologică pozitivă, context în care s-a respectat definiţia de caz şi nu au fost testaţi; manifestările au fost interpretate în contextul afectării cronice pulmonare secundare imunodeficienţei comune variabile. S-au efectuat teste PCR pentru trei persoane potenţial infectate cu SARS-CoV-2, astfel: pacientul numărul 7 a prezentat o exacerbare a astmului, sindrom febril şi stare de rău generalizată, pacientul numărul 8 a prezentat dispnee, astenie marcantă şi mialgii, pacientul numărul 11 a prezentat tuse productivă, dispnee, febră şi frison, fiind internat două săptămâni pentru pneumonie virală bilaterală. Testele PCR efectuate la aceştia au fost negative. Nu putem exclude posibilitatea unor rezultate fals negative. Pacientul numărul 23 a fost confirmat cu infecţie indolentă SARS-CoV-2, fiind testat în contextul unui contact direct cu un caz confirmat. La acest pacient, testele s-au negativat în aproximativ şase săptămâni, timp în care a rămas asimptomatic.

De asemenea, pacientul numărul 21 a fost confirmat cu COVID‑19 în formă uşoară, paucisimptomatică, cu rezoluţia simptomelor la o săptămână de la debut.

În prima parte a pandemiei (martie‑aprilie 2020), ca urmare a restricţiilor de călătorie legate de COVID-19, pacienţii nu s-au putut adresa serviciului nostru în vederea continuării terapiei substitutive cu imunoglobulină intravenoasă, care presupune spitalizare de zi. Astfel, nivelul IgG la aceştia (tabelul 1) a fost, în medie, sub valorile normale, cu excepţia pacienţilor trataţi cu imunoglobuline administrate subcutanat, la domiciliu. Hipogamaglobulinemia aduce cu sine riscul de infecţii severe. Numărul de limfocite a variat semnificativ, de la limfopenie marcată la limfocitoză în contextul suprapunerii de boli limfoproliferative, leucemii limfocitare cronice asociate (interval: 360-82.000/mm3, medie: 3.841/mm3) – tabelul 1.

Având în vedere evoluţia favorabilă a cazurilor de boală COVID-19 la pacienţii aflaţi în evidenţa noastră cu imunodeficienţă primară, se ridică ipoteza prezenţei unor factori de protecţie faţă de infecţia cu SARS-CoV-2 la această categorie de indivizi, consideraţi a fi la risc pentru boală severă.

Următoarele date ar putea fi argumente în favoarea ipotezei că indivizii cu imunodeficienţă comună variabilă exprimă mecanisme de protecţie împotriva infecţiei severe cu SARS-CoV-2.
 

Satusul imun al pacienţilor cu imunodeficienţă comună variabilă în pandemia de COVID‑19
Satusul imun al pacienţilor cu imunodeficienţă comună variabilă în pandemia de COVID‑19

Susceptibilitate redusă faţă de infecţii virale

Pacienţii cu imunodeficienţă primară predominant umorală sunt vulnerabili faţă de infecţii cu bacterii încapsulate şi mai puţin predispuşi la infecţii virale. Pacienţii cu agamaglobulinemie Bruton sunt totuşi susceptibili la un număr limitat de infecţii virale (norovirus şi enterovirus), în timp ce pacienţii cu imunodeficienţă comună variabilă pot prezenta infecţii cu rinovirusuri, norovirusuri şi herpesvirusuri(2).

Deficit de răspuns imun mediat prin limfocitele B

Pacienţii cu agamaglobulinemie prezintă deficit sever de limfocite B, în timp ce pacienţii cu imunodeficienţă comună variabilă prezintă un număr variabil de limfocite B disfuncţionale, cu o reducere marcantă a limfocitelor B CD27+ mature. Astfel, postulăm că lipsa răspunsului adecvat al limfocitelor B poate asocia o eliberare redusă de citokine. S-a demonstrat că celulele B mature produc IL-6 pentru a favoriza formarea centrului germinal(2). Tratamentele anti-COVID-19 pot viza nu doar blocarea citokinelor implicate în procesele patologice ale formei severe de infecţie, ci şi limitarea implicării limfocitelor B, monocitelor şi celulelor dendritice în profilul inflamator al bolii(2).

Deficitul receptorului IL-6

Recent s-a constatat că unii indivizi cu imunodeficienţă primară prezintă defecte genetice la nivelul diferitelor componente ale căii biologice mediate prin IL-6. Spencer et al.(3) şi Nahum et al.(4) au raportat cazuri cu deficit de funcţie al receptorilor pentru IL-6. Deşi acestor pacienţi le lipseşte exprimarea unui lanţ funcţional al IL-6R, s-a considerat iniţial că, prin legarea coreceptorului gp130, celulele imune îşi păstrează capacitatea de răspuns la IL-6. Această ipoteză nu a fost validată, alterarea semnalizării prin IL-6 R conducând la pierderea completă a receptivităţii la IL-6 la aceşti pacienţi(4). Astfel, chiar dacă IL-6 este produs de celulele imune ca răspuns la infecţie, un subgrup de pacienţi cu deficit imun primar demonstrează o pierdere completă a capacităţii de răspuns faţă de IL-6. O metodă accesibilă pentru a demonstra lipsa activităţii fiziologice a IL-6 poate fi nivelul disproporţionat de scăzut al CRP (sintetizat în mod normal prin răspunsul hepatocitelor la IL-6), spre deosebire de IL-6 seric ridicat(4).

Răspuns alterat prin receptorii Toll-like

Receptorii Toll-like (TLR) sunt un grup de receptori de recunoaştere esenţiali în răspunsul imun înnăscut(5). TLR care detectează acizii nucleici virali (TLR 3, 7, 8 şi 9) sunt exprimaţi la nivelul membranei endozomice intracelulare. TLR7 răspunde la virusuri cu acid ribonucleic monocatenar (ssRNA)(5), cum ar fi SARS-CoV-2. Acesta este exprimat la nivelul membranei endozomilor din celulele dendritice plasmatice şi limfocitele B, care abundă în ţesutul pulmonar(6). Semnalizarea în celulele imune umane prin TLR7 este recunoscută în declanşarea producţiei de citokine proinflamatoare, inclusiv TNF-alfa, IL-6, IL-1b, IL-12 şi Interferon-alfa(5). Se ridică întrebarea dacă furtuna de citokine din contextul COVID-19 ar putea fi rezultatul semnalizării prin TLR7 în celulele imune de la nivel pulmonar în faţa infecţiei virale. S-a demonstrat că anumite căi de activare TLR sunt afectate în imunodeficienţa comună variabilă, în special TLR 7 şi TLR 9, ceea ce ar putea fi un mecanism de protecţie împotriva formelor severe de COVID-19 la aceşti indivizi(7,8).

Terapia substitutivă cu imunoglobuline

Terapia de substituţie cu imunoglobuline este singura opţiune terapeutică pentru pacienţii cu imunodeficienţă comună variabilă şi agamaglobulinemie. Aceasta exercită efecte imunomodulatoare şi antiinflamatoare, scade riscul de infecţii prin normalizarea nivelului de anticorpi neutralizanţi, cu rol protector în general, precum şi ţintit, prin conţinutul de anticorpi împotriva altor coronavirusuri care reacţionează încrucişat cu SARS-CoV-2(9,10). Substituţia cu imunoglobuline administrate intravenos în doze mari (25 g/zi timp de 5 zile), utilizată în toate cazurile raportate de COVID-19 şi imunodeficienţă comună variabilă, a avut rezultate favorabile.

Concluzii

Deşi indivizii cu imunodeficienţă predominant umorală prezintă un risc ridicat pentru patologii infecţioase, pacienţii aflaţi în evidenţa noastră cu imunodeficienţe primare, aflaţi sub tratament de substituţie cu imunoglobuline, au arătat o rată redusă de exprimare a bolii COVID-19, sub aspectul incidenţei şi al formei clinice a infecţiei. Ne punem întrebarea dacă nu există unii posibili factori de protecţie împotriva infecţiei sau a dezvoltării de forme severe de COVID-19 care ar putea fi puşiîn relaţie cu defectele imunologice asociate imunodeficienţei. 

Bibliografie

  1. Sokolowska M, Lukasik Z, Agache I, et al. Immunology of COVID‑19: mechanisms, clinical outcome, diagnostics and perspectives – a report of the European Academy of Allergy and Clinical Immunology (EAACI). Allergy. 2020.

  2. Quinti I, Lougaris V, Milito C et al. A possible role for B cells in COVID-19? Lesson from patients with agammaglobulinemia. J Allergy ClinImmunol. 2020;146(1):211-213.e4.

  3. Spencer S, Bal SK, Egner W, Allen HL. Loss of the interleukin-6 receptor causes immunodeficiency, atopy and abnormal responses. Journal of Experimental Medicine. 2019;216(9):1986-1998.

  4. Nahum A, Sharfe N, Broides A, Dadi H, et al. Defining the biological responses of IL-6 by the study of a novel IL-6 receptor chain immunodeficiency. J Allergy Clin Immunol. 2020;145(3):1011-1014.

  5. Petes C, Odoardi N, Gee K. The Toll for Trafficking: Toll-Like Receptor 7 Delivery to the Endosome. Frontiers in Immunology. 2017;8:1077.

  6. Platinga M, Hammad H, Lambrecht BN. Origin and functional specializations of DC subsets in the lung. Eur J Immunol. 2010;40:2112-2118.

  7. Yu JE, Knight AK, Radigan L, Marron TU, Zhang L, et al. Toll-like receptor 7 and 9 defects in common variable immunodeficiency. J Allergy Clin Immunol. 2009;124(2): 349-356.e3.

  8. Yu JE, Dockray R, Radigan C, Cunningham-Rundles C. TLR7 Activation is Defective in Common Variable Immunodeficiency. J Allergy Clin Immunol. 2008;121(2):168-169.

  9. Aljaberi R, Wishah K. Positive Outcome in a COVID-19 patient with Common Variable Immunodeficiency after IVIG. Annals of Allergy, Asthma and Immunology. 2020;125(3):349-350.

  10. Liu X, Cao W,  Li T. High-Dose Intravenous Immunoglobulins in the Treatment of Severe Acute Viral Pneumonia: The Known Mechanisms and Clinical Effects. Front. Immunol. 2020;11:1660.

Articole din ediţiile anterioare

RUBRICA SPECIALISTULUI | Ediţia 2 2 / 2018

Infecţiile virale şi astmul

Corina Bocșan, Feketea Gavriela, Adriana Muntean

Virusurile respiratorii reprezintă un factor de exacerbare a astmului, atât la copil, cât şi la adult. Infecţiile virale ale tractului respirator s...

15 mai 2018