2021年3月28日 星期日

有關「SARS-CoV-2和COVID-19引發的後天性免疫」極簡摘要

冠狀病毒(Coronavirus [CoV])為具外套膜(envelope)的病毒
先前引發嚴重急性呼吸道症候群(SARS)的病毒為SARS-CoV
造成現今於全球廣泛傳播的嚴重特殊傳染性肺炎(COVID-19)的病毒,則為SARS-CoV-2

這陣子瀏覽了Cell雜誌中有關「SARS-CoV-2和COVID-19引發的後天性免疫」的review(中文好像會翻成『綜述』或『回顧性文章』)
(Sette A, Crotty S. Adaptive immunity to SARS-CoV-2 and COVID-19. Cell. 2021;184(4):861-880. doi:10.1016/j.cell.2021.01.007)
我的免疫學一直沒有學得很好,每回拜讀相關教材,大約就是個「看無罔看(khuànn-bô-bóng-khuànn)」的狀態。這裡就稍稍作個筆記,期望能有些助益。若內容有任何描述不精準之處,也盼能有機會受指正。


形成後天免疫的3種主要細胞為:B細胞、CD4+ T細胞及CD8+ T細胞。
B細胞會產生抗體
CD4+ T細胞扮演輔助(helper)及反應者(effector)的角色
CD8+ T細胞則負責殺死受感染的細胞


圖1

病毒感染時的急性後天免疫主要包括病毒特異性CD4+ T細胞、CD8+ T細胞,和B細胞產生的抗體等3個主要部分。病毒感染造就的免疫記憶則包括記憶B細胞、抗體、病毒特異性CD4+ T細胞,和病毒特異性CD8+ T細胞等4個主要部分。


圖2:對SARS-CoV-2免疫反應動力學的概念示意圖。

理想狀況下,受到病毒感染時,先天性免疫系統要迅速辨識感染並觸發警報,即第一型干擾素(Type I IFN)及相關分子的表現。(如上方圖2A所示)通常在受感染後幾小時內就要發生。這樣的先天性免疫反應有3個主要目的:(1) 使受感染的細胞內的病毒複製受限制;(2) 在局部組織的範圍中,產生一個「抗病毒狀態」,此時先天免疫系統的作用細胞(effector cell)也會受到徵召;(3) 引發後天性免疫反應。

因著自大量的初始B細胞(naive B cells)及對不同分子結構與序列有特異性的T細胞中,去挑選具病毒特異性的細胞並大量擴增,後天性免疫較慢發生。由於自初始細胞(naive cells)增生及分化為作用細胞所需的基本時間,在免疫反應啟動後約6至10天後,後天性免疫反應才能產生足夠的細胞去控制病毒感染。(參考上方圖2B的曲線)

許多研究者在活體研究及患者身上觀察到,SARS-CoV-2的病毒尤其擅長避免或延遲細胞內,與第一型及第三型干擾素相關的先天性免疫反應。因著這些反應被抑制(或延遲)了,病毒的複製便不會減緩,同樣的,在先天性免疫的警報發生以前,後天性免疫也不會發生。普遍COVID-19的案例中,由於T細胞及抗體反應迅速發生,控制住感染,先天性免疫反應在時序上的延遲造就了無症狀感染(約有40%的感染者無症狀)或僅有輕度症狀(臨床上,COVID-19輕度症狀的定義為無需住院者)。

若由於病毒有效的的免疫規避、先天性免疫的缺陷,或兩者兼具的狀況下,致使先天性免疫反應延遲過久,病毒於是 (1) 在上呼吸道和肺部大量複製,且 (2) 長期無法啟動後天性免疫反應,終於導致重度、需住院的肺部疾病。(見上方圖2C
圖3:在COVID-19觀察到的CD4+ T細胞的作用

CD4+ T細胞能夠分化為輔助性或反應者等細胞類型,能夠指導B細胞、幫助CD8+ T細胞、招募先天性免疫細胞,引發直接的抗病毒活動,並促進組織修復。
圖中可見:
濾泡輔助性T細胞(Tfh)有助於B細胞的親和力成熟與抗體生成;
第一型輔助性T細胞(Th1 cells)藉由細胞激素的分泌及先天性免疫細胞的招募,引發直接的抗病毒功能;
CD4 T細胞協助CD8 T細胞的增生及分化;
細胞毒殺性CD4 T細胞(CD4-CTL)藉由第二型抗原呈獻細胞,對受病毒感染的細胞有直接的細胞毒殺作用;
而CD4 T細胞生成的介白素-22 (IL-22),則會參與傷口癒合過程。


圖4

為控制感染,免疫細胞須於受感染的部位活動。多數後天性免疫是透過血液樣本來偵測,畢竟這是目前偵測免疫反應最方便的方式。但血液檢查無法直接反映局部感染及/或病毒感染入口處的免疫反應。感染發生後,在肺部、鼻腔通道、口腔和唾腺等組織會出現組織駐留記憶CD8+ T細胞(Trm CD8+ T cells)和CD4+ T細胞,以及由於其他細胞與抗體所支援的免疫記憶而補充的IgG和IgA抗體。

關於SARS-CoV-2引發的後天性免疫,其與疾病嚴重度、免疫記憶、保護,及疫苗,還有許多應持續探討與瞭解之處。目前病毒量與感染持續時間關聯的動力學,以及這些參數與後天性免疫及免憶記憶的關聯仍為未知。感染COVID-19或接種疫苗後,SARS-CoV-2的免疫記憶與保護性免疫能夠持續多久,仍是接下來急需瞭解的議題。

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