Эффект крючка
Dec. 6th, 2020 11:07 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
chuka_lisВышла статья, которая может пояснять, как так случается, что при раннем наличии антител к коронавирусу болезнь протекает тяжелее. Такая ситуация наблюдается в большинстве известных случаев у тяжелых и критических больных (кроме тех, у кого откровенный дефицит иммунитета).
Впрочем, аналогичное ("пробой" в гуморальном ответе) может случиться и при сильно большом количестве антигена (вируса). Но в этом случае как бы и так понятно, что дело швах.
Авторы исследовали состояние гуморального иммунитета по нескольким антигенам коронавируса, анализировали нейтрализующую активность этих антител и плазмы, в динамике, начиная с 8 дней после начала симптомов, и до 2 месяцев, в среднем (но для некоторых групп от 2 до 150 дней).
Такая парадоксальная ситуация, как "эффект крючка", или "про-зоны" получается, когда антител в крови слишком много, и они мешают образовывать иммунные комплексы, как бы "конкурируя" друг с другом" за места".
В итоге, из-за такого эффекта, вместо того, чтоб справиться с возбудителем, получается наоборот- развивается тяжелое заболевание, потому что гуморальный иммунитет, получается, как бы, в итоге- "не работает".
В вики есть пример менингококкового заболевания кроликов, "из жизни", которые после вакцинации, ввиду развившегося сильного иммунитета, потеряли способность бороться с микробом. А так же, как иногда это мешает тестам иммунопреципитации и тп, и помогает лечению от аллергии. Своеобразный феномен.В работе получилось так, что этот эффект про-зоны был только у тяжелых и критических, у которых уровни антител были выше раза в 2 и более, чем у тех, у кого болезнь протекает "средне". Причем, нейтрализующая активность антител от тяжелых и критических, была очень высокой, с самого начала, по сравнению со средними и легкими пацинтами.
Спустя примерно 2 месяца, уровни антител IgG (самых показательных) к шипиковому белку и рецептор-связывающей части этого белка, в крови тяжелых и средних переболевших примерно "сравнивались"- у первых спускались, у вторых поднимались.
У тяжелых и критичеких иммунный ответ был гораздо быстрее и сильнее, причем сразу антителами IgG ( обычно же сначала IgМ, IgА, а потом идет переключение) .
На мой взгляд, это говорит о том, что у этих больных уже были специализированные клетки памяти, и В, и Т-лимфоциты, из-за предыдущих (а может и недавних) встреч с подобным антигеном (или тем же самым). При очередной, а может и особенно "жаркой" в силу каких-то причин, встрече со "знакомым" антигеном, быстро и обильно пошел специфический ответ.
Но авторы склоняются к мысли, что это идет какое-то дефектное развитие у некоторых клонов специализированных В-клеток, по неизвестной причине (возможно, коронавирус умеет их так протсимулировать и "заглючить"): быстро, много и проскакивая фазы развития. Наверное, и такое может быть.
Я пока останусь при своем мнении. Хотя все это из серии допущений, тк и предыстория становления именно такого гуморального ответа неизвестна, никто в такие дебри не лазил, так и механизм, который может так "сбивать" с толку В-лимфоциты, или стимулирует к работе "неправильные клоны" - пока еще не разбирали и не изучали.
Вообще, эти данные должны были бы сильно насторожить тех, кто проводит кампании по всеобщей вакцинации без адекватных исследований на этапе 2 и 3 трайла.
Потому что у части тяжело болевших людей, как показывают эти данные, гуморальный иммунитет к шипиковому белку коронавируса, к самой "важной" его части, которая связывается с АСЕ2 (и является зачастую мишенью многих вакцин, и ввиду высокой иммуногенности, и ввиду актуальности локирования именно этой части вируса)- сильный, быстрый и специфичный- только вот результат почему-то выходит плачевный.
Авторы отмечают, что "эффект крючка", порой мешает адекватно определить реальные концентрации антител в крови- для обычного анализа все может выглядеть как-будто антител "мало", потому нужно дорабатывать серологические тесты с учетом этих, полученных в исследовании, знаний, и сыворотку тяжелых больных разводить в несколько раз для серологичсеких тестов, чтоб убрать "ложнонегативный" эффект..
Рекомендую посмотреть Рисунок 5 для наглядности динамики иммунитета у разных групп от 2 дней до 150.
Antibody concentrations in serum of SARS-CoV-2-infected patients. To estimate a quantity of antibodies using monoclonal antibody standards, we measured anti-S1 IgG concentrations were as high as 45 μg/mL in sera from mild/moderate patients and 100-400 μg/mL in sera from severe/critical patients. N-specific antibodies ranged from 1-20 μg/mL and 17-49 μg/mL in the same groups. Serum and plasma samples yield similar results. Nearly identical binding curves from a small set of paired serum and plasma samples were observed including the prozone effect (Fig.2B). Paired serum and plasma samples from 50 subjects yielded similar MFI values wit particularly high correlations(R2>0.83)for S1 and S1-RBD antigens (Fig.2C). Measurement of antibody levels at a1:500 dilution resulted in comparable values for serum and plasma samples from severe/critical and mild/moderate patients. Elevated levels of anti-SARS-CoV-2 antibodies in sera from convalescent patients with severe/critical infections compared to those with mild/moderate disease.We observed a correlation between disease severity and the magnitude of the antibody response when the convalescent COVID-19 patients were divided into mild/moderate (N=50) andsevere/critical (N=19) cohorts. (Fig.3). The combined isotype response and IgGaloneagainstS1 and S1-RBD resolved the two populations significantly (AUC>0.9; Fig.S1). The IgA and IgM responses to the viral antigens were less discriminating ofthe two groups(AUC<0.86).N and S1-NTD were not useful antigens for separating the severe/critical from the mild/moderate groups(AUC<0.86), except for S1-NTD IgG (AUC>0.91).
Elevated antibody levels in convalescent severe/critical patients suggested that this striking difference may be evident earlier during infection.Elevated serum antibody levels early in infection of severe/critical patients.Among the 110 infected patients, sera were collectedfrom50patients within 6-30DPSO(39 severe/critical, 11mild/moderate infections; median draw: 13 DPSO). As in the convalescent population, S1 and S1-RBD antigens yielded the greatest diagnostic potential (AUC≥0.94) in combined or individual isotypes(Fig.S2). In contrast to the convalescent serum samples, measurement of IgA, IgG or the combined isotypes against N exhibited potential utility(AUC≥0.90). Furthermore, in acute illness, IgA specific to N,S1 and S1-RBD as well as IgM to S1 and S1-RBD yielded significantly better AUC values than they did in the convalescent patient population (Fig.1B). Thus, IgA, IgM or IgG could potentially be used for detection of early infection.
Separating the SARS-CoV-2-infected patients by disease severity reveals striking differences between the mild/moderate and severe/critical populations(Fig.4). As in the convalescent population, the strongest predictors of severe/critical infections were the combined isotypes and IgG responses to the S1 and S1-RBD (AUC>0.91, Fig.S3). However, in the interval 6-30 DPSO, anti-S1, anti-S1-RBD, and anti-N IgG or the combined isotypes showed comparably high AUC values(Fig.4,Fig.S3).IgG and IgA,but not IgM,predominated in the patients with early severe/critical disease suggesting that early class-switched responses are evident in severe/critical infections.
Kinetics of anti-SARS-CoV-2 antibodies in severe/critical and mild/moderate groups. To determine the kinetics, magnitude, and durability of serum antibody responses, we analyzed serafrom165 samples that included 53 severe/critical and 57 mild/moderate patients rangingfrom2-150 DPSO (Fig.5). There was an early significant increase in antibody responses in the severe/critical groups for nearly all isotypes specific for N,S1,S1-RBDandS1-NTD. The only exception was IgM forS1-NTD(TableS2). At later time points >90days,the antibody responses were similar between the two groups. These results
suggest that for the severe/critical cohort, anti-SARS-CoV-2 antibodies rise rapidly while in the mild/moderate group antibodies rises slower. In summary, disease severity can affect magnitude, isotype, specificity,and potentially durability of antibody responsesю
Differences in longitudinal antibody responses and disease severity. Magnitude and kinetics of SARS-CoV-2 antibody responses differed with disease severity. Severe/critical patients (nine of whom died) reached very high titers against N, S1, and S1-RBD at 6-20 DPSO. These early responses consisted of not only IgM but primarily of class-switched IgG and IgA antibodies.
The decline in antibody levels occurred at different rates for several antigen:isotype combinations. The levels of IgG, IgA, and IgM against N and S1 decline rapidly after recovery in the severe/critical group;thus,they would not useful for convalescent diagnosis. In contrast, the mild/moderate patients had slower rises of antibody titers,mostly after 30 DPSO,and slower declines evident only after3-4 months. Patients with severe/critical disease have increased ASC expansions early in infection(12, 30, 31)associated with higher antibody levels compared to those observed in mild/moderate patients. Together,these results suggest different sources of B cells and ASC in the severe/critical and mild/moderate infection groups.
It is well known that the prozone (or hook) effect occurs when an excess of antigen or antibody inhibits the formation of cross-linked Ag-Ab complexes(32-35). In our assay, this effect was observed at higher serum concentrations demonstrating abundant antibody levels in severe/critical patients.Concentrations of anti-S1-RBD IgG rose to 100-400 μg/mL in severe/critical patients by 10 DPSO and approached similar levels in mild/moderates after 30 DPSO.
Our results suggest that previous studies may have underestimated titers inpatients with severe disease due to the prozone effect. Thus, the need for optimizing performance characteristics for these assays will be essential as we standardize serologic testing.Severe/critical and mild/moderate patients display striking differences in their humoral immune responses: clinical significance and immunological basis.Severe/critical patients produce a vigorous early antibody response to SARS-CoV-2 comprised primarily of IgG and IgA, and little IgM. In contrast, mild/moderate patients develop a conventional immune response that develops over 4-6weeks.
Conventional models of B cell responses to primary infections include an early extrafollicular response that provides a short-lived IgM wave of antibodies with very low mutation load and antigen affinity. This extrafollicular phase precedes subsequent germinal center reactions that generate memory B cells and plasma cells that secrete higher affinity, isotype-switched antibodies(36). It is now evident however that extrafollicular responses also generate isotype-switched antibody responses(37), and that this process may indeed be prominent in SARS-CoV-2infections as recently demonstrated by our groups and others(12, 38). Moreover, our work showed that severe infection is strongly associated with intense extrafollicular B -cell responses producing IgG and IgA antibodies with very low levels of somatic hypermutation despite the presence of high neutralizing antibody titers(12). In keeping with our results, severe COVID-19 infections create profound disruption of germinal center structures(38). Combined, the available evidence strongly suggests that early responses to SARS-CoV-2 may be comprised of simultaneous early generation of IgM, IgG and IgA responses with low mutation rates through intense extrafollicular responses and defective germinal center reaction. This profile would be exaggerated in severe cases.Late and post-infection responses would depend on the degree of initial disruption and/or subsequent restoration of proper germinal center responses.
Впрочем, аналогичное ("пробой" в гуморальном ответе) может случиться и при сильно большом количестве антигена (вируса). Но в этом случае как бы и так понятно, что дело швах.
Авторы исследовали состояние гуморального иммунитета по нескольким антигенам коронавируса, анализировали нейтрализующую активность этих антител и плазмы, в динамике, начиная с 8 дней после начала симптомов, и до 2 месяцев, в среднем (но для некоторых групп от 2 до 150 дней).
Такая парадоксальная ситуация, как "эффект крючка", или "про-зоны" получается, когда антител в крови слишком много, и они мешают образовывать иммунные комплексы, как бы "конкурируя" друг с другом" за места".
В итоге, из-за такого эффекта, вместо того, чтоб справиться с возбудителем, получается наоборот- развивается тяжелое заболевание, потому что гуморальный иммунитет, получается, как бы, в итоге- "не работает".
В вики есть пример менингококкового заболевания кроликов, "из жизни", которые после вакцинации, ввиду развившегося сильного иммунитета, потеряли способность бороться с микробом. А так же, как иногда это мешает тестам иммунопреципитации и тп, и помогает лечению от аллергии. Своеобразный феномен.В работе получилось так, что этот эффект про-зоны был только у тяжелых и критических, у которых уровни антител были выше раза в 2 и более, чем у тех, у кого болезнь протекает "средне". Причем, нейтрализующая активность антител от тяжелых и критических, была очень высокой, с самого начала, по сравнению со средними и легкими пацинтами.
Спустя примерно 2 месяца, уровни антител IgG (самых показательных) к шипиковому белку и рецептор-связывающей части этого белка, в крови тяжелых и средних переболевших примерно "сравнивались"- у первых спускались, у вторых поднимались.
У тяжелых и критичеких иммунный ответ был гораздо быстрее и сильнее, причем сразу антителами IgG ( обычно же сначала IgМ, IgА, а потом идет переключение) .
На мой взгляд, это говорит о том, что у этих больных уже были специализированные клетки памяти, и В, и Т-лимфоциты, из-за предыдущих (а может и недавних) встреч с подобным антигеном (или тем же самым). При очередной, а может и особенно "жаркой" в силу каких-то причин, встрече со "знакомым" антигеном, быстро и обильно пошел специфический ответ.
Но авторы склоняются к мысли, что это идет какое-то дефектное развитие у некоторых клонов специализированных В-клеток, по неизвестной причине (возможно, коронавирус умеет их так протсимулировать и "заглючить"): быстро, много и проскакивая фазы развития. Наверное, и такое может быть.
Я пока останусь при своем мнении. Хотя все это из серии допущений, тк и предыстория становления именно такого гуморального ответа неизвестна, никто в такие дебри не лазил, так и механизм, который может так "сбивать" с толку В-лимфоциты, или стимулирует к работе "неправильные клоны" - пока еще не разбирали и не изучали.
Вообще, эти данные должны были бы сильно насторожить тех, кто проводит кампании по всеобщей вакцинации без адекватных исследований на этапе 2 и 3 трайла.
Потому что у части тяжело болевших людей, как показывают эти данные, гуморальный иммунитет к шипиковому белку коронавируса, к самой "важной" его части, которая связывается с АСЕ2 (и является зачастую мишенью многих вакцин, и ввиду высокой иммуногенности, и ввиду актуальности локирования именно этой части вируса)- сильный, быстрый и специфичный- только вот результат почему-то выходит плачевный.
Авторы отмечают, что "эффект крючка", порой мешает адекватно определить реальные концентрации антител в крови- для обычного анализа все может выглядеть как-будто антител "мало", потому нужно дорабатывать серологические тесты с учетом этих, полученных в исследовании, знаний, и сыворотку тяжелых больных разводить в несколько раз для серологичсеких тестов, чтоб убрать "ложнонегативный" эффект..
Рекомендую посмотреть Рисунок 5 для наглядности динамики иммунитета у разных групп от 2 дней до 150.
Antibody concentrations in serum of SARS-CoV-2-infected patients. To estimate a quantity of antibodies using monoclonal antibody standards, we measured anti-S1 IgG concentrations were as high as 45 μg/mL in sera from mild/moderate patients and 100-400 μg/mL in sera from severe/critical patients. N-specific antibodies ranged from 1-20 μg/mL and 17-49 μg/mL in the same groups. Serum and plasma samples yield similar results. Nearly identical binding curves from a small set of paired serum and plasma samples were observed including the prozone effect (Fig.2B). Paired serum and plasma samples from 50 subjects yielded similar MFI values wit particularly high correlations(R2>0.83)for S1 and S1-RBD antigens (Fig.2C). Measurement of antibody levels at a1:500 dilution resulted in comparable values for serum and plasma samples from severe/critical and mild/moderate patients. Elevated levels of anti-SARS-CoV-2 antibodies in sera from convalescent patients with severe/critical infections compared to those with mild/moderate disease.We observed a correlation between disease severity and the magnitude of the antibody response when the convalescent COVID-19 patients were divided into mild/moderate (N=50) andsevere/critical (N=19) cohorts. (Fig.3). The combined isotype response and IgGaloneagainstS1 and S1-RBD resolved the two populations significantly (AUC>0.9; Fig.S1). The IgA and IgM responses to the viral antigens were less discriminating ofthe two groups(AUC<0.86).N and S1-NTD were not useful antigens for separating the severe/critical from the mild/moderate groups(AUC<0.86), except for S1-NTD IgG (AUC>0.91).
Elevated antibody levels in convalescent severe/critical patients suggested that this striking difference may be evident earlier during infection.Elevated serum antibody levels early in infection of severe/critical patients.Among the 110 infected patients, sera were collectedfrom50patients within 6-30DPSO(39 severe/critical, 11mild/moderate infections; median draw: 13 DPSO). As in the convalescent population, S1 and S1-RBD antigens yielded the greatest diagnostic potential (AUC≥0.94) in combined or individual isotypes(Fig.S2). In contrast to the convalescent serum samples, measurement of IgA, IgG or the combined isotypes against N exhibited potential utility(AUC≥0.90). Furthermore, in acute illness, IgA specific to N,S1 and S1-RBD as well as IgM to S1 and S1-RBD yielded significantly better AUC values than they did in the convalescent patient population (Fig.1B). Thus, IgA, IgM or IgG could potentially be used for detection of early infection.
Separating the SARS-CoV-2-infected patients by disease severity reveals striking differences between the mild/moderate and severe/critical populations(Fig.4). As in the convalescent population, the strongest predictors of severe/critical infections were the combined isotypes and IgG responses to the S1 and S1-RBD (AUC>0.91, Fig.S3). However, in the interval 6-30 DPSO, anti-S1, anti-S1-RBD, and anti-N IgG or the combined isotypes showed comparably high AUC values(Fig.4,Fig.S3).IgG and IgA,but not IgM,predominated in the patients with early severe/critical disease suggesting that early class-switched responses are evident in severe/critical infections.
Kinetics of anti-SARS-CoV-2 antibodies in severe/critical and mild/moderate groups. To determine the kinetics, magnitude, and durability of serum antibody responses, we analyzed serafrom165 samples that included 53 severe/critical and 57 mild/moderate patients rangingfrom2-150 DPSO (Fig.5). There was an early significant increase in antibody responses in the severe/critical groups for nearly all isotypes specific for N,S1,S1-RBDandS1-NTD. The only exception was IgM forS1-NTD(TableS2). At later time points >90days,the antibody responses were similar between the two groups. These results
suggest that for the severe/critical cohort, anti-SARS-CoV-2 antibodies rise rapidly while in the mild/moderate group antibodies rises slower. In summary, disease severity can affect magnitude, isotype, specificity,and potentially durability of antibody responsesю
Differences in longitudinal antibody responses and disease severity. Magnitude and kinetics of SARS-CoV-2 antibody responses differed with disease severity. Severe/critical patients (nine of whom died) reached very high titers against N, S1, and S1-RBD at 6-20 DPSO. These early responses consisted of not only IgM but primarily of class-switched IgG and IgA antibodies.
The decline in antibody levels occurred at different rates for several antigen:isotype combinations. The levels of IgG, IgA, and IgM against N and S1 decline rapidly after recovery in the severe/critical group;thus,they would not useful for convalescent diagnosis. In contrast, the mild/moderate patients had slower rises of antibody titers,mostly after 30 DPSO,and slower declines evident only after3-4 months. Patients with severe/critical disease have increased ASC expansions early in infection(12, 30, 31)associated with higher antibody levels compared to those observed in mild/moderate patients. Together,these results suggest different sources of B cells and ASC in the severe/critical and mild/moderate infection groups.
It is well known that the prozone (or hook) effect occurs when an excess of antigen or antibody inhibits the formation of cross-linked Ag-Ab complexes(32-35). In our assay, this effect was observed at higher serum concentrations demonstrating abundant antibody levels in severe/critical patients.Concentrations of anti-S1-RBD IgG rose to 100-400 μg/mL in severe/critical patients by 10 DPSO and approached similar levels in mild/moderates after 30 DPSO.
Our results suggest that previous studies may have underestimated titers inpatients with severe disease due to the prozone effect. Thus, the need for optimizing performance characteristics for these assays will be essential as we standardize serologic testing.Severe/critical and mild/moderate patients display striking differences in their humoral immune responses: clinical significance and immunological basis.Severe/critical patients produce a vigorous early antibody response to SARS-CoV-2 comprised primarily of IgG and IgA, and little IgM. In contrast, mild/moderate patients develop a conventional immune response that develops over 4-6weeks.
Conventional models of B cell responses to primary infections include an early extrafollicular response that provides a short-lived IgM wave of antibodies with very low mutation load and antigen affinity. This extrafollicular phase precedes subsequent germinal center reactions that generate memory B cells and plasma cells that secrete higher affinity, isotype-switched antibodies(36). It is now evident however that extrafollicular responses also generate isotype-switched antibody responses(37), and that this process may indeed be prominent in SARS-CoV-2infections as recently demonstrated by our groups and others(12, 38). Moreover, our work showed that severe infection is strongly associated with intense extrafollicular B -cell responses producing IgG and IgA antibodies with very low levels of somatic hypermutation despite the presence of high neutralizing antibody titers(12). In keeping with our results, severe COVID-19 infections create profound disruption of germinal center structures(38). Combined, the available evidence strongly suggests that early responses to SARS-CoV-2 may be comprised of simultaneous early generation of IgM, IgG and IgA responses with low mutation rates through intense extrafollicular responses and defective germinal center reaction. This profile would be exaggerated in severe cases.Late and post-infection responses would depend on the degree of initial disruption and/or subsequent restoration of proper germinal center responses.
![[community profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/community.png){kind=small}
no subject
Date: 2020-12-07 03:08 pm (UTC)О боже мой, как все сложно-то.
no subject
Date: 2020-12-08 03:15 am (UTC)