На риск опасных осложнений при COVID-19 могут указывать сразу несколько факторов — недостаточная выработка антител в начале болезни, избыток усиливающих воспаление рецепторов и дефицит определенных сахаров на поверхности антител, выяснила команда специалистов из Стэнфордского университета и других исследовательских центров. Подробности ученые изложили в статье в журнале Science Translational Medicine.
«Тяжелый COVID-19 — это в основном обширные воспалительные процессы, особенно в легких, — рассказала доктор Тайя Ванг, одна из авторов исследования. — Мы задались вопросом, почему эта чрезмерная воспалительная реакция развивается у некоторых людей, в то время как у большинства ее нет».
Чтобы выяснить это, Ванг и ее коллеги собрали образцы крови 178 взрослых, у которых при обращении в больницу был выявлен COVID-19. На момент тестирования симптомы у большинства пациентов были выражены слабо. Однако спустя некоторое время у 15 из них развились настолько серьезные осложнения, что этих пациентов пришлось госпитализировать.
Анализируя антитела в образцах крови, взятых у участников исследования в день сдачи анализа на коронавирус и 28 дней спустя, исследователи выявили некоторые заметные различия между теми, у кого развились тяжелые симптомы, и теми, у кого их не было.
Большинство пациентов, у которых симптомы так и остались слабовыраженными, с самого начала имели здоровый уровень нейтрализующих антител к SARS-CoV-2. А у тех, кого пришлось госпитализировать, уровень нейтрализующих антител был минимальным или они вообще не обнаруживались — организм начал вырабатывать их лишь по мере развития инфекции.
Внимание ученых привлекла и другая особенность пациентов с тяжелым COVID-19.
Антитела имеют форму дерева с двумя ветвями, с цепочками из молекул различных сахаров. Состав этих цепочек влияет на то, насколько сильную воспалительную реакцию вызовет иммунный комплекс, который образуется при соединении антитела с антигеном. У пациентов, пострадавших от тяжелых симптомов COVID-19, на поверхности антител наблюдалась нехватка моносахарида фукозы. Дефицит наблюдался в том числе и в пробах, взятых при первом посещении врача, — а значит, не был следствием тяжелых симптомов.
Кроме того, у пациентов с тяжелыми симптомами наблюдался чрезвычайно высокий уровень рецепторов CD16a, усиливающих воспалительную активность иммунных клеток.
«Без некоторого воспаления для эффективного иммунного ответа не обойтись, — пояснила Ванг. — Но слишком сильное воспаление может вызвать проблемы — те, что мы наблюдаем, например, с легкими у людей, чьи иммунные системы не смогли быстро блокировать SARS-CoV-2 после заражения».
Дополнительно исследователи изучили у 29 добровольцев антитела, выработавшиеся после первой и второй доз мРНК-вакцины от Pfizer. Ученые сравнили уровни антител у вакцинированных людей, переболевших легко и госпитализированных. Две дозы вакцины, как и ожидалось, привели к значительному повышению уровня нейтрализующих антител. При этом содержание фукозы в антителах как у переболевших легко, так и у привитых было высоким, а у госпитализированных — низким.
«Мы выявили ранний биомаркер риска развития тяжелых симптомов, — отметила Ванг. — И обнаружили, что антитела, выработавшиеся после введения мРНК-вакцины — в данном случае вакцины компании Pfizer, — отличаются по важным и полезным параметрам от антител людей, инфицированных SARS-CoV-2, у которых позже развиваются тяжелые симптомы».
Команда также проверила свои результаты на генетически измененных мышах, иммунные клетки которых имели на своей поверхности человеческие рецепторы для антител. Ученые использовали иммунные комплексы, полученные от всех трех типов пациентов, и ввели их в дыхательные пути мышей. Уже спустя четыре часа выяснилось, что иммунные комплексы с дефицитом фукозы вызвали сильную воспалительную реакцию в легких мышей. Остальные образцы не оказали такого эффекта. В аналогичном эксперименте с мышами, у которых выработка рецептора CD16a была заблокирована, такой интенсивной воспалительной реакции в легких не наблюдалось.
Выявленные иммунологические факторы — слабый ответ нейтрализующих антител, недостаточное количество фукозы и переизбыток усиливающих воспаление рецепторов — по отдельности предсказывали тяжесть COVID-19 не слишком эффективно. Однако в совокупности они позволили спрогнозировать течение болезни с точностью около 80%.
По мнению Ванг, обилие CD16a на иммунных клетках и дефицит фукозы не всегда могут быть связанными явлениями. Однако даже по отдельности они способны вызвать осложнения болезни, а вместе приводят к воспалениям, опасным для жизни. Своевременная диагностика возможных осложнений позволит вовремя реагировать на них. Исследователи надеются, что полученные результаты можно будет использовать для создания теста, который поможет врачам выявлять пациентов с наиболее высоким риском осложнений.
Алла Салькова
science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abm7853