Решающую роль в защите человека от вирусной инфекции играет гуморальный иммунный ответ. Гуморальные иммунные ответы обычно характеризуются реакциями первичных антител IgM, за которыми следуют вторичные ответы антител, связанные с иммунной памятью и состоящие из IgG, IgA и IgE.

Французские ученые изучили, что при коронавирусной инфекции первыми появляются антитела изотипа IgA.

Результат изучения динамики антител IgA

Ученые из ведущих университетов Франции измерили гуморальные иммунные ответы пациентов с разной степенью тяжести COVID-19. Исследователи изучили нейтрализующий потенциал антител в слизистой оболочке верхних дыхательных путей, в секрете легких и в сыворотке крови.

Результат исследования показал, что антитела IgA часто обнаруживаются до появления антител IgG и IgM, причем нейтрализующая активность IgA – самая высокая. Ученые предполагают, что антитела IgA играют ключевую роль в ранней нейтрализации вируса.

Дизайн исследования

Исследование проводилось в Медицинском центре университета Сорбонна в Париже. В исследовании участвовали 159 пациентов с подтвержденным COVID-19. Контрольную группу составили 20 здоровых доноров того же возраста и пола.

У всех участников в течение 1 месяца регулярно делали забор биологического материала и проводили его анализ. Изучаемые биохимические показатели:

  • Количество плазмобластов – клеток, вырабатывающих антитела. Расчет плазмобластов производился отдельно по каждому типу вырабатываемых антител: IgG, IgA, IgM.
  • Титр (количество) антител в сыворотке крови: IgG, IgA, IgM.
  • Сравнение нейтрализующей активности антител типов IgG и IgA.

Состав популяции плазмобластов

Плазмобласты – узкоспециализированные клетки, образующиеся из В-лимфоцитов. Одна плазматическая клетка вырабатывает антитела только одного типа. Быстрое появление плазмобластов в периферической крови – особенность острой фазы вирусных инфекций.

Динамика плазмобластов

У пациентов с COVID-19 доля плазмобластов в общей популяции В-лимфоцитов быстро возрастала с 1 по 9 день от появления симптомов. Пик количества достигался между 10 и 15 днями. Затем происходило снижение доли плазмобластов:

Дней от
появления
симптомов
Доля плазмобластов
в популяции В-лимфоцитов
у пациентов с COVID-19
Доля плазмобластов
у здоровых доноров
1 – 9 4.9% 0.5%
10 – 15 11.8% 0.5%
16 – 25 4.4% 0.5%
50 0.5% 0.5%

Все расчеты производились методом проточной цитометрии (поштучный анализ).

Количественное распределение плазмобластов, вырабатывающих антитела разных типов

Ученые сделали количественную оценку раннего (1 – 9 дней) иммунного ответа на коронавирусную инфекцию.

Самая большая популяция плазмобластов продуцировала антитела IgA. Их доля в общем числе плазмобластов была 61.4% в среднем по всем пациентам. Вторыми по численности были плазмобласты, вырабатывающие антитела IgG – 27.9%. Антитела IgM продуцировало небольшое число клеток – 10,5%.

Среди антител IgA преобладали антитела подкласса IgA1 – 66%, а подкласса IgA2 – 31.6%.

Плазмобласты,
вырабатывающие
антитела
Доля плазмобластов,
вырабатывающих антитела
определенного типа
IgA 61.4%
IgG 27.9%
IgM 10.5%

Измерения проводились способом внутриклеточного окрашивания.

Первая волна циркулирующих IgA-плазмобластов достигала пика между 10 – 15 днями от появления симптомов. Вторая волна – IgG-плазмобласты. Они были доминирующими на 22 день.

Число периферических IgM-плазмобластов существенно не менялось на раннем этапе болезни, а на более позднем – лишь незначительно увеличивалось.

Распределение плазмобластов по тканям

Ученые проанализировали циркулирующие плазмобласты на наличие поверхностного хемокинового рецептора (CCR10), который способствует миграции иммунных клеток в слизистые оболочки. Этот рецептор приводит клетки чаще всего в легкие.

Было установлено, что менее 10.9% клеток памяти и наивных В-лимфоцитов обладает этим рецептором. Среди плазмобластов таких было 34.9%.

Детальный анализ плазмобластов установил, что хемокиновый рецептор CCR10 был у 60.5% IgA-плазмобластов и у 23.3% IgG-плазмобластов. Такое распределение соответствует характеристикам плазмобластов, которые обнаруживаются в слизистой оболочке пациентов. Также ученые делают предположение, что IgG-плазмобласты преобладают в других органах, например, в костном мозге.

Плазмобласты,
вырабатывающие
антитела
Доля плазмобластов,
мигрирующих в слизистые
IgA 60.5%
IgG 23.3%

Особенности ответа антител IgA, IgG, IgM

Ученые оценили распространенность антител IgA,IgG,IgM, распознающих нуклеокапсидный белок (NC) коронавируса или спайковый рецептор-связывающий домен (RBD) в образцах сыворотки 132 пациентов с COVID-19:

Для этого исследователи использовали иммуноферментный анализ, позволяющий измерять уровень антител к нескольким антигенам одновременно.

Было установлено, что в первые 7 дней от появления симптомов заболевания

антитела IgA к RBD появлялись в 31% случаев, а IgG к RBD – в 15%.

В тоже время количество антител к NC было одинаковым для всех изотипов.

Аналогичный анализ, выполненный в нескольких временных точках, показал, что антитела IgA к RBD появляются у пациентов с COVID-19 раньше, чем антитела IgG:

Изотип антител
к спайковому
рецептор-связывающиму
домену (RBD)
Диапазон дней
появления первых
антител
IgA 3 – 24
IgG 8 – 24

Ученые предполагают, что для ранней диагностики COVID-19 можно использовать анализ на антитела IgA к коронавирусу.

Доля пациентов с IgG к RBD постепенно увеличивалась и стала стабильной примерно к четвертой неделе после появления симптомов. Обратная картина была у пациентов с IgA к RBD: пик приходился на 22 день, а затем количество постепенно снижалось к 28 дню:

Дней от
появления
симптомов
Доля пациентов
с IgA к RBD
Доля пациентов
с IgG к RBD
1 – 7 31% 15%
8 – 14 51% 42%
15 – 21 72% 74%
22 – 28 80% 90%
> 28 23% 92%

Аналогичная кинетика наблюдалась в антителах IgG к нуклеокапсидному белоку (NC).
Антитела IgA к NC быстро исчезают через 1 месяц после появления симптомов и больше не появляются.

Традиционный маркер острой инфекции – антитела IgM – для данной инфекции обнаруживались только в 7 из 48 ранних образцов. Более того, антитела IgM к NC были обнаружены только в одном случае.

У двух пациентов антитела всех изотипов уже не обнаруживались на 32 и на 47 день соответственно.

Титры антител к фрагментам коронавируса

Титры антител IgA и IgG к RBD и NC со временем увеличивались:

Дней от
появления симптомов
Титры к RBD,
ЕД/мл
Титры к NC,
ЕД/мл
1 – 7 3.6 2.4
8 – 14 8.3 15.2
15 – 21 32.6 61.7
22 – 28 36.5 103.5
> 28 57.9 82.4

Взаимосвязь наличия антител с тяжестью COVID-19

Ученые анализировали ранние образцы сыворотки крови, полученные не позднее, чем через 10 дней после появления клинических симптомов.

Критерии тяжести заболевания влючали:

  • Перевод в отделение интенсивной терапии.
  • Кислородная терапия выше 5 литров в минуту.
  • Искусственная вентиляция легких.
  • Острая почечная недостаточность.
  • Смерть.

Было установлено, что появление ранних вирус-специфических антител IgA, IgM, IgG заметно не отличалось у пациентов с разной степенью тяжести.

Нейтрализующая активность антител IgA, IgG

Ученые стремились оценить вклад каждого из изотипов IgA и IgG в нейтрализацию вируса. Образцы для анализа были собраны между 6 и 24 днями от появления симптомов.

Было установлено, что на ранней стадии инфекции IgA обладают большим потенциалом нейтрализации вируса, чем IgG.

Исключение составили 2 пациента, у которых были низкие уровни IgA, но выявлен ранний IgM-ответ.

Потенциал нейтрализации был связан только с IgA к RBD, причем эффективность нейтрализации возрастала с увеличением титра антител этого типа.

Исследователи отмечают, что IgG в 5 раз более распространен в сыворотке, чем IgA, однако IgA приблизительно в 7 раз эффективнее.

Вывод

По своей природе антитела IgA оказались более нейтрализующими на раннем этапе COVID-19, чем IgG. Набольшая распространенность IgA в слизистых оболочках помогает не только уменьшить вирусную нагрузку в наиболее страдающих органах, но и снизить скорость инфицирования людей.

Численность антител IgA постепенно снижается в течение 1 месяца от появления симптомов. Далее уже антитела IgG начинают играть главную роль в противовирусной защите и формировании иммунитета.

Первоисточник

IgA dominates the early neutralizing antibody response to SARS-CoV-2