Vaccinul BCG şi infecţia cu SARS-CoV-2

COVID-19 este boala cauzată de un nou agent patogen viral, denumit la 11 februarie 2020 coronavirusul sindromului respirator acut sever 2 (SARS-CoV-2). Majoritatea persoanelor infectate cu SARS-CoV-2 rămân asimptomatice sau dezvoltă o boală uşoară până la moderată, care se caracterizează în principal prin simptome la nivelul tractului respirator superior. O parte mică dintre pacienţi pot dezvolta o formă de pneumonie severă cu sindrom de detresă respiratorie acută (SDRA), cu insuficienţă respiratorie şi deces. Se preconizează că infecţia va rămâne prezentă în cadrul populaţiei în anii următori, cu focare permanente când măsurile de carantină sunt relaxate sau pe timpul iernii, când răspândirea ar putea fi mai frecventă. Doar un vaccin eficient poate reduce răspândirea virusului, dar elaborarea acestuia durează cel puţin 12-18 luni. Între timp, sunt necesare urgent alte măsuri pentru prevenirea răspândirii virusului. Vaccinul Bacillus Calmette-Guérin (BCG) poate fi o punte de legătură către un anumit vaccin împotriva SARS-CoV-2^(8,9,12,14).

Vaccinul BCG împotriva tuberculozei poate oferi o protecţie largă împotriva altor boli infecţioase şi s-a propus că ar putea reduce severitatea COVID-19. Studiile epidemiologice au încercat să evalueze legătura globală dintre vaccinarea BCG şi mortalitatea prin COVID-19. Efectele BCG asupra mortalităţii prin COVID-19 sunt influenţate de diferenţele sociale, economice şi demografice între ţări. După atenuarea unor factori, au fost observate mai multe asocieri semnificative între vaccinarea BCG şi reducerea deceselor prin COVID-19. Sunt necesare studii privind efectul vaccinării BCG asupra COVID-19 şi evaluarea clinică a eficacităţii vaccinării BCG pentru protecţia împotriva infecţiei severe cu SARS-CoV-2^(6,8,9).

Vaccinul BCG, pe lângă efectul său specific împotriva tuberculozei, a demonstrat unele efecte nespecifice benefice asupra sistemului imunitar, care pot proteja faţă de o gamă largă de alte infecţii sau pot fi benefice în tratamentul unor maladii, precum cancerul vezicii urinare. S-a sugerat că vaccinarea cu BCG ar putea avea un rol în protejarea lucrătorilor din domeniul sănătăţii şi a altor persoane vulnerabile împotriva formelor grave de COVID-19^(5,9).

Studiile controlate aleatorii au furnizat dovezi că proprietăţile imunomodulatoare ale vaccinului BCG pot proteja împotriva infecţiilor respiratorii. Astfel, din unele studii reiese că în ţările din Africa şi Asia s-a redus mortalitatea neonatală pentru toate cauzele cu 38%, îndeosebi cea cauzată de pneumonie şi sepsis. De asemenea, vaccinul BCG a redus infecţiile tractului respirator cu 73% la adolescenţi^(1,5,11,12).

În studiile controlate, vaccinul BCG a redus severitatea infecţiilor cu virusuri ARN monocatenare, date ce sugerează posibilitatea unui efect benefic în cazul SARS-CoV-2, virus cu structură similară. Astfel, la voluntari, vaccinul BCG a redus viremia în febra galbenă cu 71% şi a redus semnificativ severitatea infecţiei cu mengovirus (virusul encefalomiocarditei) în studii experimentale⁽⁵⁾.

Având în vedere protecţia încrucişată raportată pentru vaccinarea BCG împotriva infecţiilor respiratorii virale, publicaţiile recente au presupus că vaccinarea BCG ar putea avea efecte protective împotriva infecţiei cu SARS-CoV-2. Aceste publicaţii nu includ însă analiza statistică, iar Organizaţia Mondială a Sănătăţii (OMS) a avertizat cu privire la lipsa cercetărilor referitoare la vaccinarea BCG împotriva infecţiei cu SARS-CoV-2. Având în vedere interesul din ce în ce mai mare de a evalua asocierea plauzibilă între vaccinarea BCG şi protecţia împotriva formelor severe de COVID-19, s-au evaluat datele globale disponibile despre BCG şi COVID-19 pentru a investiga ipoteza conform căreia ţările fără un program naţional de vaccinare BCG ar avea o mortalitate mai mare în urma îmbolnăvirilor cu COVID-19 decât ţările care au un asemenea program. S-a încercat să se controleze potenţialele variabile externe, specifice fiecărei ţări, precum nivelul de urbanizare, densitatea populaţiei, clasele de vârstă, accesul la îngrijiri medicale, venitul, educaţia, stadiul şi amploarea epidemiei de COVID-19^(6,9).

Actualmente s-au elucidat mecanismele posibile care stau la baza efectelor benefice ale vaccinului BCG. S-a constatat că vaccinul BCG şi alte vaccinuri vii determină modificări metabolice şi epigenetice care induc răspunsul imun înnăscut la infecţiile ulterioare, proces numit imunitate încrucişată sau indusă. Prin urmare, vaccinul BCG poate reduce viremia după expunerea la SARS-CoV-2, cu o evoluţie mai puţin severă şi o recuperare mai rapidă. În Olanda şi Australia se desfăşoară studii controlate aleatoriu pentru a evalua dacă vaccinul BCG de origine daneză reduce incidenţa şi severitatea COVID-19 la lucrătorii din domeniul sănătăţii (NCT04327206, NCT04328441). Până la finalizarea acestor studii, OMS recomandă ca vaccinul BCG să fie utilizat pentru COVID-19 numai în studiile controlate aleatoriu, din următoarele considerente.

• În primul rând, vaccinul BCG este deja insuficient, iar utilizarea nediscriminatorie ar putea pune în pericol oferta necesară pentru a proteja copiii împotriva tuberculozei în zonele cu risc ridicat.

• În al doilea rând, eficacitatea vaccinului BCG rămâne necunoscută: rezultatele studiilor epidemiologice care sugerează scăderea răspândirii SARS-CoV-2 în ţările cu imunizare BCG de rutină sunt dovezi slabe, deoarece se bazează pe populaţie, şi nu pe date individuale, fiind predispuse la erori. Este puţin probabil ca un vaccin BCG administrat în copilărie, în urmă cu zeci de ani, să amelioreze COVID-19 în prezent. Un motiv pentru acest lucru este că efectele benefice ale vaccinului BCG ar putea fi modificate prin administrarea ulterioară a unui alt vaccin.

• În al treilea rând, dacă vaccinul BCG nu este ­eficient împotriva COVID-19, vaccinarea BCG ar putea genera un sentiment fals de securitate.

• În al patrulea rând, este necesară o monitorizare riguroasă a siguranţei în studii randomizate, pentru a evita posibilitatea reglării imunităţii de către vaccinul BCG şi agravarea ulterioară a COVID-19 la un număr mic de pacienţi cu boală severă^(5,6).

Dacă vaccinul BCG sau un alt inductor al imunităţii încrucişate oferă protecţie nespecifică pentru a reduce decalajul înainte ca un vaccin specific bolii să fie dezvoltat, acesta ar fi un instrument important în răspunsul la COVID-19 şi în viitoarele pandemii⁽⁵⁾.

Mecanismele celulare şi moleculare responsabile pentru efectele benefice ale vaccinului BCG împotriva infecţiilor virale

Vaccinarea BCG a voluntarilor umani sănătoşi a indus o producţie sporită de citokine proinflamatorii, cum ar fi IL-1β, factorul de necroză tumorală (TNF) şi IL-6, când monocitele de la aceşti indivizi erau stimulate ex vivo cu agenţi patogeni. Aceste efecte sunt însoţite de reprogramarea transcripţională, epigenetică şi metabolică a celulelor mieloide la persoanele vaccinate BCG. Modificările epigenetice se manifestă ca modificări chimice (metilare şi acetilare) ale histonei, ceea ce duce la o accesibilitate sporită a cromatinei, transcrierea mai uşoară a genelor importante pentru răspunsurile antimicrobiene şi îmbunătăţirea funcţiei celulare. Reprogramarea metabolică duce la acumularea sau epuizarea selectivă a anumitor metaboliţi care reglează acest proces, datorită funcţiei lor de cofactori pentru mai multe clase de enzime care mediază modificările epigenetice. Modificările pe termen lung observate în fenotipurile de celule imune înnăscute după vaccinarea BCG reprezintă o inducţie de facto a memoriei imune înnăscute, care a fost denumită imunitate încrucişată (instruită). S-a emis ipoteza că inducerea imunităţii instruite (antrenate) este cel puţin parţial mecanismul prin care vaccinarea BCG induce efectele sale benefice. Administrarea vaccinului BCG determină formarea de populaţii de monocite şi/‌sau celule natural killer instruite epigenetic, care rezidă cel mai probabil în măduva osoasă. În urma provocării cu tiparele moleculare asociate cu agentul patogen (PAMPs; care ar putea fi din bacterii sau virusuri), aceste celule imune înnăscute demonstrează apoi un răspuns îmbunătăţit, asigurând apărarea gazdelor. Acest lucru ar putea explica de ce un vaccin pentru tuberculoză duce la protecţia împotriva mai multor agenţi patogeni. Aceste date sugerează că inducerea imunităţii instruite prin vaccinarea BCG are drept consecinţă o protecţie semnificativă împotriva infecţiilor virale multiple^(9,12).

S-a emis ipoteza că vaccinarea BCG ar putea fi o măsură preventivă importantă împotriva infecţiei cu SARS-CoV-2 şi/sau că poate reduce severitatea COVID-19. Studiile epidemiologice au sugerat că ţările şi regiunile care impun vaccinarea BCG pentru populaţie au un număr mai mic de infecţii şi o mortalitate redusă din cauza COVID-19. Deşi aceste date pot sugera într-adevăr un efect protector al vaccinării BCG, astfel de studii nu pot oferi dovezi definitive ale cauzalităţii, date fiind mai multe circumstanţe: diferenţe în structura demografică şi genetică a populaţiilor din diferite regiuni; diferenţele dintre intervenţiile nefarmacologice adoptate în diferite zone (cum ar fi carantina sau distanţarea socială); diferenţe în diagnosticarea şi raportarea cazurilor de COVID-19; diferenţe în poziţiile de pe curba epidemică a fiecărei zone. În pofida acestor probleme, legătura dintre BCG şi COVID-19 din aceste studii este intrigantă. Nu se cunoaşte dacă persoanele în vârstă încă au numeroase monocite instruite după mulţi ani de la vaccinarea BCG. O posibilă explicaţie este că acei copii care au fost vaccinaţi cu BCG sunt mai puţin sensibili la infecţia cu SARS-CoV-2 şi, astfel, există o răspândire mai mică a virusului în populaţia pediatrică, date care ar trebui demonstrate. Ipoteza că vaccinarea BCG poate proteja împotriva COVID-19 trebuie verificată în studii, care ar trebui să fie proiectate şi începute ca studii pragmatice cu puncte finale realizabile care pot fi efectuate rapid şi care ar putea oferi rezultate într-o perioadă scurtă. Este rezonabil să se propună ca acestea să fie iniţiate în populaţii cu risc ridicat de infecţie sau cu risc ridicat de mortalitate, cum ar fi personalul spitalului care lucrează în contact strâns cu pacienţi cu COVID-19 sau persoane în vârstă. Studii care evaluează eficacitatea vaccinării BCG la aceste categorii de persoane se efectuează în prezent în Olanda, Australia şi Grecia, în timp ce alte studii sunt planificate în Statele Unite ale Americii, Marea Britanie, Danemarca, Franţa, Uruguay, Tanzania, Uganda şi Africa de Sud. Aceasta este o transformare remarcabilă a evenimentelor şi reflectă gravitatea epidemiei de COVID-19 pentru sănătatea globală^(12,14).

Totodată, există şi unele aspecte care necesită prudenţă şi argumente. Un aspect important se referă la stimularea răspunsului imun înnăscut de către vaccinul BCG în contextul furtunii de citokine asociate cu complicaţii la pacienţii cu COVID-19. Am argumenta că la persoanele sănătoase vaccinate cu BCG, la care mecanismele antimicrobiene înnăscute ar fi stimulate de imunitatea încrucişată, acest lucru poate duce la inhibarea replicării virale, la scăderea încărcăturii virale şi, ulterior, la reducerea inflamaţiei, cu simptome minore. Această ipoteză este susţinută de scăderea viremiei observată în urma vaccinării persoanelor cu febră galbenă care au fost anterior vaccinate cu BCG. În schimb, un răspuns antiviral ineficient iniţial la unii indivizi cu risc ridicat (de exemplu, persoanele în vârstă) poate duce la încărcături virale mari, la stimularea unei inflamaţii sistemice ineficiente şi la boli severe. Suprimarea inflamaţiei sistemice poate avea efecte benefice la aceşti pacienţi. Prin urmare, inducerea imunităţii instruite de vaccinul BCG ar putea oferi protecţie împotriva COVID-19, dar această ipoteză trebuie testată în studii clinice randomizate riguroase. Utilizarea unor abordări pentru inducerea imunităţii încrucişate pentru protecţia împotriva COVID-19 nu poate fi restricţionată la vaccinul BCG. Se speculează că şi alte vaccinuri (antipoliomielitic, streptococic etc.) pot proteja împotriva infecţiilor virale, iar noul vaccin recombinant pe bază de BCG VPM1002 poate avea efecte similare şi este, de asemenea, luat în considerare pentru studii clinice. În acest context, se poate avea în vedere utilizarea imunităţii încrucişate ca instrument important împotriva agenţilor patogeni emergenţi. BCG (sau alţi stimuli care induc imunitate încrucişată) ar putea fi testat rapid şi utilizat în cele din urmă la începutul unei pandemii, ţinând cont de perioada de 1-2 ani până când se poate dezvolta un anumit vaccin (figura 1c). Prin urmare, această perspectivă este de luat în seamă în prezent, în cazul în care există o nevoie urgentă de a dezvolta strategii de limitare a răspândirii SARS-CoV-2, care a pus o treime din populaţia globului sub carantină⁽¹²⁾.

Mecanismele prin care BCG oferă protecţie nespecifică împotriva infecţiilor respiratorii sunt obiectul unor investigaţii active. S-a estimat că asemănarea moleculară între antigenele BCG şi antigenele virale ar putea determina formarea unei populaţii de celule B şi T de memorie care recunosc atât BCG, cât şi alţi agenţi patogeni respiratori, deşi probabilitatea este scăzută ca acest mecanism să explice protecţia diversă care rezultă din vaccinarea BCG. Vaccinul ar putea duce la activarea independentă de antigen a celulelor B şi T, mecanism care a fost denumit imunitate heterologă. BCG ar putea duce la activarea pe termen lung şi la reprogramarea celulelor imune înnăscute, mecanism care a fost denumit imunitate instruită^(10,14).

Imunitatea instruită apare prin reprogramarea epigenetică a monocitelor la locul infecţiei sau imunizării. Aceste monocite suferă modificări de histonă pe situsurile promotoare ale genelor care codifică citokine inflamatorii, ceea ce duce la schimbări pe termen lung în capacitatea lor de a răspunde la stimuli noi şi rezultând un răspuns imun din ce în ce mai activ când sunt reactivate. Sunt disponibile dovezi care sprijină apariţia imunităţii instruite în contextul imunizării BCG: monocitele de la adulţii care primesc vaccinarea BCG prezintă o exprimare crescută a diferiţilor markeri de suprafaţă legaţi de activare şi produc cantităţi mai mari de citokine, cum ar fi IL-1β, IL-6, IFN-γ şi TNF, ca răspuns la infecţia cu diverşi agenţi patogeni, comparativ cu monocitele de la adulţii care nu au fost vaccinaţi cu BCG (figura 2)^(10,14).

Cercetătorii încearcă acum să testeze ipoteza conform căreia protecţia heterologă generată de BCG ar putea fi eficientă şi împotriva formelor severe de COVID-19. Unele date relevă că anumite ţări care nu au o politică de vaccinare BCG universală, precum Italia şi SUA, au înregistrat o mortalitate mai mare asociată cu COVID-19 decât ţările cu vaccinare BCG universală şi de lungă durată, cum ar fi Coreea de Sud şi Japonia. Mai multe studii sunt în desfăşurare pentru a determina efectul vaccinării BCG asupra evoluţiei pandemiei de COVID-19, inclusiv în scopul de a testa dacă vaccinarea BCG a lucrătorilor din domeniul sănătăţii i-ar putea proteja de COVID-19 şi/sau pentru a testa efectul vaccinării BCG asupra prevenirii infecţiei severe cu SARS-CoV-2 la persoanele în vârstă. Dacă aceste studii vor arăta un efect protector al vaccinării BCG împotriva COVID-19, va trebui să punem întrebări precum: Cât durează imunitatea încrucişată (heterogenă) generată de BCG după vaccinare? Care este momentul optim pentru vaccinare? Va afecta utilizarea vaccinului BCG pentru prevenirea COVID-19 în tratamentul cancerului vezicii urinare? Vor fi protejaţi bolnavii cu cancer al vezicii urinare de COVID-19? Cercetările anterioare au arătat că efectele vaccinului BCG asupra monocitelor pot dura câteva luni, cu diminuarea ulterioară. Studiile asupra efectului vaccinării BCG asupra infecţiilor respiratorii în copilărie şi cele privind mortalitatea demonstrează un avantaj al vaccinării timpurii în viaţă (înainte de vârsta de 9 luni, comparativ cu cea de mai târziu, în copilărie). Studiile în curs şi/sau care urmează a fi iniţiate vor putea oferi date pentru a răspunde la aceste întrebări. Oricare ar fi rezultatele acestor eforturi, este remarcabil faptul că vaccinul BCG – o descoperire de acum peste 100 de ani – continuă să iniţieze investigaţii ştiinţifice care să permită înţelegerea mecanismelor imunologice prin care să asigure o protecţie faţă de COVID-19⁽¹⁴⁾.

Studii recente au demonstrat că adaptarea funcţională a celulelor imune înnăscute după o infecţie sau vaccinare, care este indusă prin reprogramarea epigenetică, este responsabilă pentru o memorie imună denumită şi imunitate instruită. Reprogramarea epigenetică a monocitelor, indusă de vaccinarea BCG, este însoţită de răspunsuri semnificativ alterate ale celulelor imune înnăscute. Acest proces este demonstrat prin producţia mai mare de citokine proinflamatorii (TNF-α, IL-1β, IL-6) de PBMCs de la voluntarii vaccinaţi BCG, comparativ cu persoanele tratate cu placebo. Diferenţele în producţia de citokine după vaccinarea BCG au fost observate în studii anterioare atât la copii, cât şi la adulţi. Demonstrarea unui nivel semnificativ mai mic de viremie la persoanele vaccinate cu BCG în comparaţie cu indivizii injectaţi cu placebo demonstrează capacitatea BCG de a proteja împotriva infecţiilor. Acest rezultat este de aşteptat, deoarece capacitatea mare de producţie de citokine la vaccinarea BCG va duce la un răspuns antimicrobian local rapid şi la eliminarea ulterioară a agentului patogen, prevenind astfel o reacţie sistemică şi niveluri ridicate de citokine circulante. Demn de menţionat este că, în pofida încărcării mai scăzute cu virus, vaccinarea BCG nu a afectat generarea de anticorpi de protecţie şi nu a afectat efectul specific al vaccinului contra febrei galbene. Acest lucru sugerează că BCG ar putea îmbunătăţi capacitatea de prezentare a antigenului şi răspunsurile adaptive, conform unui studiu care arată efecte benefice asupra răspunsului la vaccinul antigripal. Efectele observate care indică inducerea imunităţii instruite sunt foarte relevante din punct de vedere clinic, deoarece studiile epidemiologice au arătat că vaccinarea BCG are ca rezultat o mai mică mortalitate cauzală în prima lună după naştere. Cu toate acestea, sunt necesare studii pe termen lung, cu o analiză mai largă a funcţiei monocitelor, pentru a determina durata efectului BCG. De remarcat, diferenţe semnificative între markeri epigenetici au fost evidente pe monocitele de la respondenţii BCG (cu viremie mică în febra galbenă) şi nonrespondenţii BCG (cu viremie mai mare). Căile imune suplimentare legate de producţia de citokine şi răspunsurile imune înnăscute (figura 3) s-au dovedit a fi importante⁽¹⁾.

Una dintre cele mai remarcabile observaţii a fost făcută atunci când au fost investigate corelaţiile de protecţie împotriva viremiei. S-a sugerat că dezvoltarea unei cicatrici după vaccinarea BCG ar putea fi utilizată ca marker pentru efecte nespecifice şi supravieţuirea copilului. Cu toate acestea, toţi voluntarii vaccinaţi cu BCG au dezvoltat o cicatrice cu o dimensiune comparabilă (0,5-0,7 cm) şi nu s-a observat nicio corelaţie a acesteia cu protecţia. În plus, schimbarea de mai multe ori a răspunsurilor heterologe ale celulelor T (IFN-γ, IL-17 şi IL-22) la vaccinarea BCG nu a arătat nicio corelaţie cu viremia în febra galbenă. În schimb, creşterea post-BCG a producţiei de IL-1β a relevat o corelaţie puternică cu scăderea viremiei după administrarea vaccinului în febra galbenă, în timp ce producţia de alte citokine, derivate din monocite, a arătat o corelaţie mai mică. Aceasta sugerează că inducerea producţiei de IL-1β, stimulată de agenţi patogeni care nu sunt înrudiţi, este un indicator al răspunsurilor imunităţii instruite, mai degrabă decât al răspunsurilor celulare adaptative. Producţia de IFN-γ, indusă de stimuli specifici, este responsabilă pentru protecţia indusă de BCG împotriva infecţiei virale⁽¹⁾.

S-a sugerat că creşterea capacităţii celulelor imune înnăscute de a elibera IL-1β reprezintă o corelaţie mai puternică a protecţiei, fapt ce sugerează că această citokină este o componentă crucială a imunităţii instruite. Această constatare este foarte relevantă, datorită efectului protector direct al nivelurilor mai mari de IL-1β în infecţiile virale, deşi sunt posibile şi alte mecanisme. Rolul IL-1β este susţinut de studii genetice şi imunologice complementare.

Cercetările in vitro ale monocitelor induse de BCG în celule izolate de la voluntari sănătoşi au demonstrat că polimorfismele genetice ale genei care codifică IL-1β, dar şi alte gene ale căii IL-1, alături de genele care codifică receptorii IL-1 şi IL-18 sunt asociate cu amploarea răspunsului individual imun indus de BCG. Experimental, s-a constatat că IL-1β poate induce imunitate antrenată şi că acest efect este însoţit de modificări epigenetice la nivelul metilării histonice. S-a demonstrat că IL-1β exercită efecte puternice asupra mielopoiezei şi se presupune că IL-1β reprezintă mediatorul endogen între stimularea periferică a monocitelor şi macrofagelor prin BCG şi reprogramarea funcţională pe termen lung la nivelul progenitorilor măduvei osoase. Astfel, s-a concluzionat că programul epigenetic larg indus de vaccinarea BCG la om determină o activare crescută a monocitelor circulante. Efectul protector al vaccinului BCG faţă de o infecţie virală poate fi cauzat de răspunsurile mediate de IL-1β, care indică inducerea imunităţii instruite, iar corelaţia se poate considera cel mai de încredere indicator al acestei protecţii. Studii suplimentare de validare genetică şi imunologică demonstrează importanţa crucială a căii IL-1 pentru o inducere eficientă a imunităţii instruite la om, iar acest lucru poate avea implicaţii importante atât pentru vaccinare, cât şi pentru fiziopatologia bolilor autoinflamatorii (Arts RJW, 2018).

L.E. Escobar et al.⁽⁶⁾ au efectuat o analiză epidemiologică referitoare la corelaţia dintre vaccinarea BCG şi COVID-19 prin prisma mai multor criterii: vaccinarea BCG şi decesele legate de COVID-19; indicele de dezvoltare umană; dimensiunea populaţiei; densitatea umană; urbanizarea; vârsta populaţiei. Analiza globală a mortalităţii prin COVID-19 a evidenţiat diferenţe semnificative între ţări, cu o asociere pozitivă între indicele de dezvoltare umană şi mortalitatea prin COVID-19. Harta globală a politicii de vaccinare a sugerat o asociere inversă, ţările cu o politică de vaccinare BCG mai puternică având o mortalitate prin COVID-19 mai mică (figura 4). Analiza a evidenţiat o legătură consistentă între vaccinarea BCG şi mortalitatea prin COVID-19. De exemplu, ţările cu o politică susţinută de vaccinare BCG (clasificată în curentă, întreruptă sau niciodată) au avut semnificativ mai puţine decese cauzate de COVID-19 la un milion de locuitori. Astfel, statele în care vaccinarea BCG este practicată în prezent au avut decese mai puţine comparativ cu statele în care vaccinarea BCG lipseşte sau a fost întreruptă. În mod similar, procentul de acoperire BCG a fost asociat negativ cu decesele cauzate de COVID-19.

În cazul unei analize mai restrictive, când efectele unor factori externi asupra variabilelor dependente au fost atenuate, prin includerea numai a ţărilor cu cel puţin un deces la un milion de locuitori, cu peste 15% populaţie cu vârsta de 65 de ani sau mai mult şi cu peste 60% din populaţie care trăieşte în zonele urbane, au fost selectate 22 de ţări similare din punct de vederer social. Controlul variabilelor externe a redus efectul semnificativ general şi asocierea între vaccinarea BCG şi decesele prin COVID-19. Cu toate acestea, o asociere şi un efect semnificativ au fost încă detectate pentru mai mulţi factori care controlează condiţiile sociale şi stadiul epidemiei pe ţară. De exemplu, tipul de politică BCG (actuală, întreruptă sau niciodată efectuată) a avut un efect semnificativ asupra deceselor prin COVID-19 la un milion de locuitori. Astfel, o politică mai puternică a fost asociată cu o mortalitate mai redusă cauzată de COVD-19. În plus, ţările cu vaccinare actuală au avut decese mai puţine comparativ cu ţările în care vaccinarea BCG lipsea sau a fost întreruptă. În mod similar, acoperirea medie cu BCG (%) a fost asociată în mod negativ cu valoarea maximă a deceselor prin COVID-19 raportate de ţară în prima lună a pandemiei^(6,7).

S-a observat că în ţările fără o politică universală de vaccinare BCG, cum ar fi SUA, Italia, Olanda sau Franţa, au fost înregistrate mult mai multe decese cauzate de COVID-19 în comparaţie cu ţările care au politici BCG universale şi de lungă durată (figura 5). Ţările fără asemenea politici universale privind vaccinarea BCG sunt printre cele mai afectate de infecţia cu SARS-CoV-2. Alte ţări, inclusiv China, Coreea de Sud, Bangladesh, India, Japonia şi Federaţia Rusă, au vaccinuri BCG obligatorii la copii împotriva tuberculozei. Aceste ţări au, până în prezent, o rată de deces prin COVID-19 pe cap de locuitor relativ scăzută, comparativ cu ţările care nu au vaccinuri BCG obligatorii (SUA, Spania, Franţa, Italia, Olanda). Interesant este că tulpina de vaccin BCG utilizată în Japonia, Brazilia şi Rusia este una dintre tulpinile originale, în timp ce tulpinile BCG modificate ulterior sunt utilizate pentru vaccinare în ţările europene. Ţările care au început cu întârziere politica universală BCG au avut o mortalitate ridicată, în concordanţă cu ideea că BCG protejează populaţia vârstnică vaccinată. Combinaţia de morbiditate şi mortalitate redusă face ca vaccinarea BCG să fie un posibil instrument nou în lupta împotriva COVID‑19^(8,9).

Pandemia de COVID-19 a ajuns în America prin traficul aerian, iar regiunile cu un număr mare de zboruri internaţionale din Europa au fost cele mai afectate. Astfel, s-a comparat mortalitatea prin COVID-19 între statele din SUA fără vaccinare BCG şi Mexic şi Brazilia, două ţări cu programe de vaccinare BCG actuale. S-a constatat că mortalitatea prin COVID-19 în statele New York, Illinois, Alabama şi Florida (nevaccinate) a fost semnificativ mai mare decât cea din ţările cu populaţie vaccinată BCG (Pernambuco, Rio de Janeiro şi São Paulo, în Brazilia; statul México şi Mexico City, în Mexic). Acest lucru este remarcabil, având în vedere că cele trei state din America Latină au o densitate a populaţiei mult mai mare decât statele analizate din America de Nord, inclusiv New York. S-a estimat că, din cauza diferenţelor de latitudine, se poate imagina că diferenţele de climă ar putea fi responsabile pentru mortalitatea mai mică în ţările din sud. Analiza a demonstrat că temperatura medie din martie în Mexic şi São Paulo era mai mică decât în ​​Florida sau Louisiana şi că există dovezi preliminare pentru lipsa dependenţei de temperatură pentru epidemia de COVID-19, pe baza datelor din China⁽⁶⁾.

Analiza situaţiei în Europa a constatat diferenţe mari în ceea ce priveşte mortalitatea prin COVID-19 în Europa. Germania oferă o oportunitate unică de a compara efectul potenţial al vârstei vaccinării BCG asupra susceptibilităţii la COVID-19, întrucât, înainte de unificare, RDG şi RFG au urmat scheme diferite de vaccinare. În Germania de Vest, persoanele cu vârsta de 22-59 de ani au fost vaccinate, în timp ce în Germania de Est persoanele de 45-84 de ani au primit cel puţin o doză de BCG. O comparaţie a acestor două regiuni a relevat faptul că rata medie a mortalităţii prin COVID-19 în statele din vestul Germaniei a fost de 2,9 ori mai mare decât în ​​statele estice. În mod similar, mortalitatea medie în Europa de Vest a fost de 9,92 ori mai mare decât în ​​Europa de Est, unde ţările au programe de vaccinare BCG universale active^(3,6,7).

Europa de Vest are un istoric complex al vaccinării BCG, începând cu Finlanda, care a avut un program universal de vaccinare de 65 de ani, iniţiat în 1941, până la alte ţări precum Italia, Belgia şi Olanda, care nu au avut niciodată vaccinare BCG universală. Pentru a oferi acestor diferenţe o valoare cantitativă, a fost dezvoltat un indice de vaccinare BCG prin înmulţirea vârstei grupului mai vârstnic care a fost vaccinat (deoarece mortalitatea prin COVID-19 creşte cu vârsta) cu numărul de ani în care a fost menţinut un program. S-a găsit o corelaţie negativă semnificativă între indicele BCG şi mortalitatea prin COVID-19 în ţările europene care administrează vaccinul BCG la sugari prin injecţie intradermică. Din această analiză au fost excluse Marea Britanie, pentru că a administrat vaccinul copiilor mai mari (12-13 ani), şi Franţa, deoarece a administrat vaccinul sugarilor şi copiilor mici care merg la îngrijirele de zi sau copiilor de vârstă şcolară. S-a remarcat că mortalitatea prin COVID-19 a fost mai mare în Marea Britanie şi Franţa, comparativ cu Germania, Scandinavia şi ţările Europei de Est. O analiză mai atentă a demonstrat o corelaţie liniară semnificativă între indicele BCG şi mortalitatea în prima lună a pandemiei, ceea ce indică faptul că fiecare creştere de 10% a indicelui BCG este asociată cu o reducere cu 10,4% a mortalităţii prin COVID-19^(6,7).

Asocierea consistentă între vaccinarea BCG şi reducerea severităţii COVID-19, observată în aceste studii şi în alte explorări epidemiologice, este remarcabilă, dar nu este suficientă pentru a stabili cauzalitatea între vaccinarea BCG şi protecţia împotriva formei severe de COVID-19. Studiile clinice randomizate, precum cele în curs de desfăşurare în Olanda şi Australia, în care lucrătorilor din domeniul sănătăţii le este administrat vaccinul BCG sau o injecţie cu soluţie salină placebo, vor determina măsura în care vaccinarea BCG la adulţi conferă protecţie împotriva COVID-19. BCG nu este de obicei administrat la adulţi, din cauza lipsei unei protecţii constante împotriva tuberculozei. Cu toate acestea, nu este clar dacă acesta va fi şi cazul îmbunătăţirii imunităţii nespecifice la nivelul plămânilor, ca urmare a vaccinării BCG. Există informaţii limitate despre siguranţa administrării BCG la persoane în vârstă, deoarece BCG este un vaccin bazat pe o micobacterie vie atenuată, care nu trebuie administrat la persoanele imunocompromise. Infecţia cu M. tuberculosis poate rămâne latentă zeci de ani şi se poate reactiva la vârstnici când un sistem imunitar senescent îşi pierde capacitatea de a controla infecţia. Un studiu mic a constatat că vaccinarea adulţilor de peste 65 de ani cu BCG a prevenit infecţiile acute ale tractului respirator superior şi există un studiu clinic activ care va vaccina adulţi de peste 65 de ani cu BCG pentru a le stimula imunitatea. Cel mai frapant este faptul că decesele cauzate de COVID-19 sunt semnificativ mai numeroase în ţările cu o calitate a vieţii mai ridicată, contrazicând ritmurile de mortalitate preconizate în ţările cu sisteme îmbunătăţite de asistenţă medicală. Mortalitatea crescută de COVID-19 în ţările dezvoltate, comparativ cu ţările în curs de dezvoltare, a rămas constantă chiar şi după corectarea factorilor sociali şi a vârstei. Ar trebui să considerăm că diferenţa de mortalitate ar putea fi explicată, cel puţin în parte, prin densitatea populaţiei mai mică în Germania de Est (154/kmp) decât în ​​Germania de Vest (282/kmp). Această variabilă este greu de controlat, deoarece există o eterogenitate privind densitatea populaţiei chiar şi în interiorul fiecărui stat^(6,7).

Lipsa unei protecţii aparente, observată în Marea Britanie şi Franţa, în care a fost administrată vaccinarea BCG la copiii mai mari, sugerează fie că imunitatea instruită observată când sunt vaccinaţi sugarii nu mai este realizată la copiii mai mari, fie că poate avea o durată mai scurtă. Este totodată posibil ca tulpinile de BCG utilizate sau calea de administrare să afecteze, de asemenea, răspunsul imun înnăscut la vaccinare. Având în vedere capacitatea remarcabilă de răspândire şi ratele de mortalitate prin COVID-19, vaccinarea capabilă să ofere chiar şi o protecţie tranzitorie (de exemplu, 6-12 luni) poate fi utilă persoanelor cu risc ridicat, cum ar fi lucrătorii din domeniul sănătăţii sau cei cu afecţiuni preexistente, cum ar fi obezitatea, diabetul şi bolile cardiovasculare. În mod similar, chiar şi îmbunătăţirea imunităţii celulare nespecifice prin vaccinarea BCG la grupele de vârstă vulnerabile ar putea ameliora forma severă de COVID-19. Imunitatea instruită indusă temporar ar putea câştiga timp până când vaccinurile specifice şi/sau tratamente eficiente împotriva infecţiei cu SARS-CoV-2 devin disponibile^(6,7).

Dacă ipoteza privind protecţia în urma vaccinării BCG este valabilă, aceasta ar avea implicaţii mari pentru regiunile cu programe de vaccinare universale în curs de desfăşurare, inclusiv pentru majoritatea ţărilor în curs de dezvoltare, deoarece acestea pot prezenta o morbiditate şi mortalitate mai mică în timpul pandemiei decât în ​​Europa şi America de Nord. S-a constatat că, dincolo de protecţia împotriva vaccinării BCG, anul în care a fost introdusă vaccinarea BCG şi nivelul de acoperire pot juca un rol-cheie în reducerea gravităţii COVID-19. De exemplu, în multe ţări din America de Sud, vaccinarea universală a fost introdusă la mijlocul anilor 1960, ceea ce sugerează că persoanele cu vârsta de 55 de ani nu sunt vaccinate şi, la rândul lor, reprezintă un segment vulnerabil al populaţiei în ceea ce priveşte COVID-19. În mod similar, persoanele născute în ani cu acoperire scăzută a vaccinului BCG ar fi populaţii la risc. Indicele BCG propus ar trebui corectat de ţările asiatice, pentru a-şi relansa economiile, şi este posibil să nu fie eficient în America de Nord şi în ţările Europei de Vest, ducând la un al doilea val de infecţii. Înţelegerea noastră despre biologia antrenamentului imunitar înnăscut este la început. Se ştie puţin despre capacitatea vaccinului BCG de a conferi o îmbunătăţire imunitară largă şi despre corelaţiile funcţionale de protecţie^(6,7).

Incapacitatea noastră de a confirma ipoteza nulă a niciunui efect al BCG asupra mortalităţii prin COVID-19 ar putea fi explicată prin protecţia încrucişată mediată de vaccinarea BCG. S-a remarcat că datele utilizate în acest studiu epidemiologic au erori importante de eşantionare şi că rezultatul statistic detectat la nivel de ţară nu poate să explice mortalitatea prin COVID-19 la nivel local. Posibilitatea ca o singură expunere la un agent patogen în perioada copilăriei să poată duce la o îmbunătăţire de-a lungul vieţii a supravegherii imune ar fi remarcabilă, dar datele epidemiologice disponibile, în absenţa dovezilor directe din studiile clinice, nu sunt suficiente pentru a recomanda utilizarea BCG pentru controlul şi prevenirea COVID-19 sau ale altor boli infecţioase emergente^(6,7).

Reprogramarea genetică descrisă anterior ar putea fi implicată în generarea de celule imune înnăscute asemănătoare celor de memorie. În acest context, după vaccinarea BCG, celulele imune înnăscute, cum ar fi monocitele, ar suferi o serie de modificări ale cromatinei. Aceste rearanjări ale cromatinei ar duce la un „fenotip instruit” care ar genera un răspuns înnăscut îmbunătăţit când este expus la orice patogen nespecific (figura 6). Interesant este faptul că rearanjările cromatinei induse de vaccinarea BCG pot reprograma progenitorii măduvei osoase, stimulând mielopoieza şi generând celule imune antrenate cu o capacitate mai mare de a proteja împotriva unei mari varietăţi de agenţi patogeni. Aceste caracteristici ale imunităţii instruite sugerează că celulele imune înnăscute ar putea fi o ţintă diferită pentru vaccinare. După cum a fost revizuit de Khader et al., vaccinarea împotriva M. tuberculosis cu BCG ar putea fi direcţionată către generarea de progenitori hematopoietici instruiţi şi, în asociere cu vaccinarea clasică pentru generarea imunităţii adaptive, poate genera un răspuns imun mai puternic şi mai eficient⁽⁴⁾.

Aşa cum este rezumat în figura 1, răspunsul imun adaptativ indus după vaccinarea BCG implică activarea ambelor celule T CD4⁺ şi CD8⁺, cu o producţie crescută de IFN-γ, ceea ce creşte activitatea antimicobacteriană a macrofagelor. Această citokină contribuie, de asemenea, la activarea celulelor B şi la generarea ulterioară de anticorpi specifici antigenului de către celulele plasmatice. În stadiile timpurii după vaccinare, o mulţime de celule T CD8⁺ specifice micobacteriilor proliferează şi sunt prezente în sângele periferic până la 10 săptămâni după vaccinarea BCG. Aceste celule T CD8⁺ au fost capabile să secrete IFN-γ şi să exprime granime, precum şi perforine, care susţin potenţialul citotoxic pentru aceste celule. Au fost detectate şi celule T CD4⁺ activate, care produc cantităţi mari de IFN-γ, TNF-α şi IL-2. La nou-născuţi, celulele T CD4⁺ specifice BCG pot fi detectate în sângele periferic la trei săptămâni după vaccinare, cu un vârf la 10 săptămâni. Studiile efectuate cu celulele T transferate de la şoareci vaccinaţi BCG la animale deficiente atât pentru celulele B, cât şi pentru celulele T au demonstrat că celulele T CD4⁺/CD8⁺ sunt necesare pentru reducerea şi controlul diseminării bacteriene. În timpul fazei de contracţie, celulele T CD4⁺ şi CD8⁺ specifice BCG trec la un fenotip de memorie, cu caracteristici funcţionale ale celulelor T ale memoriei efectoare care secretă IFN-γ. Aceste celule T de memorie generează un răspuns limfoproliferativ puternic la antigenele TB la câteva luni după vaccinare la şoareci⁽⁴⁾.

Între 4 şi 8 săptămâni după vaccinarea BCG, există o inducţie a unui răspuns al celulelor B care creşte producţia de IgG şi induce celule B cu memorie lungă. Aceste molecule de IgG pot opsoniza BCG şi M. tuberculosis, îmbunătăţind fagocitoza şi inhibarea creşterii bacteriilor intracelulare. S-a demonstrat că vaccinarea BCG induce o populaţie de celule T de memorie rezidentă în căile respiratorii la plămâni. Răspunsul imun pulmonar la şoarecii infectaţi cu M. tuberculosis a fost îmbunătăţit când BCG a fost administrat intranazal, în comparaţie cu vaccinarea subcutanată. Această eficacitate îmbunătăţită de protecţie a fost concordantă cu o prezenţă crescută de IgA şi CD4⁺ IL-17A⁺ celule T în lavajele bronhoalveolare ale intranazalului la şoarecii vaccinaţi. Deşi vaccinarea BCG subcutanată îmbunătăţeşte nivelul IgG din sânge, în cazul agenţilor patogeni ai căilor respiratorii, IgA conferă o mai bună protecţie împotriva infecţiilor. Acest lucru se datorează faptului că IgA se găseşte în mod constitutiv în ser şi mucoase şi corespunde cu una dintre primele bariere de apărare. Aceşti anticorpi pot neutraliza, excreta agenţii patogeni şi activa reacţia imună prin modularea secreţiei de citokine, cum ar fi TNF-α şi IL-1β (figura 7)⁽⁴⁾.

E. Butkeviciute et al.⁽²⁾, în baza studiului efectelor vaccinului BCG asupra sistemului imunitar, au concluzionat următoarele:

Reducerea totală a mortalităţii infantile

• BCG reduce mortalitatea infantilă de toate cauzele, nerecunoscută, doar prin reducerea infecţiilor micobacteriene.

Impact asupra dezvoltării bolilor infecţioase

• BCG poate scădea riscul de sepsis nonmicobacterian şi de infecţii respiratorii la sugarii vaccinaţi.

Factorii care pot contribui la manifestarea heterologă a efectului BCG

• Efectele heterologe ale BCG pot fi modificate prin interacţiuni cu alte vaccinuri, cum ar fi difteria-tetanos-pertusis. Cu toate acestea, dovezile în acest sens sunt controversate.

• BCG poate scădea în mod semnificativ mortalitatea infantilă şi dezvoltarea de boli infecţioase la sugari. Acest efect se poate extinde de-a lungul copilăriei şi adolescenţei.

• Sexul unui sugar poate influenţa protecţia BCG heterologă împotriva bolilor infecţioase, unele studii raportând că sugarii de sex feminin pot beneficia mai mult de imunizarea BCG. Cu toate acestea, dovezile pentru un astfel de efect sunt mixte.

Mecanisme implicate în protecţia sugarului vaccinat cu BCG heterolog

• BCG poate spori maturizarea răspunsurilor Th1 la sugari şi capacitatea monocitelor şi a celulelor NK de a face faţă unui spectru larg de agenţi patogeni pentru perioade îndelungate.

• Acest lucru se datorează antrenamentului imunitar înnăscut, un proces caracterizat prin producerea metabolică de citokine şi modificări ale markerului de suprafaţă în monocite şi celule NK.

• În timpul antrenamentului imunitar înnăscut cu BCG, celulele antrenate suferă o schimbare metabolică de la fosforilarea oxidativă la glicoliză.

• În paralel, apar modificări în reglarea epigenetică în celulele antrenate de BCG, cu cumularea expresiei genice care activează modificări ale histonelor care se acumulează la promotorii genelor care codifică IL-1β, IL-6 şi TNF-α, componentele căii glicolitice şi ale receptorilor de suprafaţă.

• Dovada prezenţei mecanismelor imunologice asociate cu imunitatea instruită la sugarii vaccinaţi cu BCG este controversată, unele studii raportând activarea crescută a celulelor NK, TNF-α, IL-1β, IL-6, IFN-γ, EGF sau PDGF – producţia AB/BB după stimularea heterologă; cu toate acestea, alte studii nu au găsit nicio asociere între imunizarea BCG şi răspunsurile imune crescute înnăscute.

• S-au raportat răspunsuri heterologe asemănătoare cu Th1, cu creşterea producţiei de TNF-α şi IFN-γ, ca răspuns la programul extins pentru antigenele vaccinului de imunizare, în mai multe ţări, inclusiv în Uganda, Guineea-Bissau, Gambia sau Filipine.

• Pe măsură ce producţia individuală de IL-1β şi TNF-α după vaccinarea cu BCG, ca răspuns la stimulii imunităţii înnăscute, scade la un an după imunizare, activarea heterologă a celulelor T dependente de BCG poate contribui la menţinerea efectelor BCG nespecifice odată ce imunitatea antrenată slăbeşte.

• BCG poate modula răspunsurile umorale ale sugarului la alte imunizări, crescând sau micşorând nivelul anticorpilor la vaccinuri precum cel împotriva hepatitei B sau la vaccinuri pneumococice conjugate. Sunt necesare studii suplimentare pentru a determina amploarea acestui efect.

Actualmente s-au iniţiat studii clinice care abordează mai multe aspecte ale corelaţiei dintre vaccinul BCG şi infecţia cu SARS-CoV-2. Au fost demarate studii clinice randomizate în Columbia (NCT04362124), Olanda (NCT04328441), Africa de Sud (NCT04379336), Egipt (NCT04350931), Australia (NCT04327206), SUA (NCT04348370), Danemarca (NCT04373291) şi Franţa (NCT0438), pentru a evalua performanţa vaccinului BCG în protejarea lucrătorilor din domeniul sănătăţii care vin în contact direct cu pacienţii cu COVID-19. De asemenea, se intenţionează să se verifice modul în care vaccinul poate activa sistemul imunitar împotriva SARS-CoV-2, ceea ce ar putea preveni severitatea şi, prin urmare, reduce fatalitatea. Un alt studiu randomizat din Olanda (NCT04417335) explorează efectele preventive ale vaccinării BCG la vârstnici. Alte studii în curs de desfăşurare includ NCT04347876 (Egipt) şi NCT04369794 (Brazilia), care evaluează impactul expunerii BCG anterioare sau actuale asupra COVID-19 şi a eliminării SARS-CoV-2 în diferite momente⁽¹⁰⁾.

Concluzii şi perspective

• Studii epidemiologice şi imunologice numeroase confirmă faptul că vaccinul BCG are efecte benefice multiple la persoanele vaccinate, care le protejează şi de alte boli în afară de tuberculoză.

• Răspunsurile heterologe ale celulelor T îmbunătăţite prin imunitate şi, eventual, răspunsurile modulate de anticorpi la alte vaccinuri pot media efectele nespecifice ale vaccinului BCG.

• Sunt necesare studii suplimentare pentru a analiza rolul acestor factori şi al altor efecte heterologe dependente de vaccinul din copilărie şi pentru a defini mecanismele de bază.

• Sunt necesare studii randomizate care să demonstreze valabilitatea vaccinării cu BCG a anumitor categorii de persoane (personalul medical şi sanitar, persoanele de vârstă înaintată) în vederea protecţiei împotriva infectării, dar şi reducerii morbidităţii şi mortalităţii prin COVID-19.