Коронавирусы человека могут повышать иммунитет с помощью цистанхе

Абстрактный

Существует большой интерес к иммунитету антител к коронавирусу. Однако неясно, эволюционируют ли коронавирусы, чтобы уклониться от этого иммунитета, и если да, то как быстро. Здесь мы отвечаем на этот вопрос, описывая историческую эволюцию человеческого коронавируса 229E. Мы идентифицировали сыворотки человека 1980-х и 1990-х годов, которые имели нейтрализующие титры против современного 229E, сравнимые с титрами антител против SARS-CoV-2, индуцированных инфекцией SARS-CoV-2 или вакцинацией. Мы протестировали эти сыворотки против штамма 229E, выделенного после сбора сыворотки, и обнаружили низкие титры нейтрализации против этих «будущих» вирусов. В некоторых случаях сыворотки, способные нейтрализовать современные штаммы 229Е с титрами 1:100, не выявляли штаммы, выделенные 8-17 спустя годы. Снижение нейтрализации «будущих» вирусов связано с эволюцией вирусных антигенов на пиковых уровнях, особенно в домене связывания рецептора. Если эти результаты можно экстраполировать на другие коронавирусы, то можно рекомендовать регулярное обновление вакцины против SARS-CoV-2. В то же время исследователи ищут новые препараты для повышения иммунитета против COVID-19. Цистанхе трубчатая, например.

Введение

Пандемия SARS-CoV-2 требует срочного определения того, насколько эффективен иммунитет антител против инфекции SARS-CoV-2. Доказательства пока многообещающие. Нейтрализующие антитела и антитела против спайков, запускаемые естественными инфекциями, связаны со снижением числа инфекций у человека, а вакцины, вызывающие такие антитела, обладают высокой степенью защиты. Эти результаты на людях подтверждаются многочисленными исследованиями на животных, которые показывают, что антитела, нейтрализующие пики SARS-CoV-2, защищают от инфекций и болезней.

Тем не менее, люди неоднократно повторно заражаются коронавирусом простуды 229E, OC43, HKU1 и NL63. Например, серологические исследования показали, что типичный инфицированный человек заражается 229E каждые 2-3 лет, хотя более низкий уровень заражения и о повторном заражении 229E не сообщалось в 4-годовом исследовании, которое выявило инфекцию в соответствии с критериями положительного ПЦР-теста при респираторных заболеваниях. что иммунитет к коронавирусу не является «устойчивым». Первоначально эти опасения были сосредоточены на возможности того, что сам иммунный ответ может быть непродолжительным. Сейчас эта возможность кажется маловероятной, поскольку инфекция SARS-CoV-2 индуцирует нейтрализующие антитела и В-клетки памяти с динамикой аналогичен таковым для других респираторных вирусов.Цистанхеполисахарид и креинозид могут повышать активность ферментов ткани сердца и головного мозга, усиливать фагоцитарную функцию клеток брюшной полости и усиливать пролиферативную реакцию лимфоцитов.

На фото: Фав Цистанхе

желудочковый вирус

Но даже при наличии долгодействующих антител вирусы могут повторно заражаться другим механизмом: антигенной эволюцией. Например, при заражении вирусами гриппа вырабатываются антитела, которые обычно защищают людей от одного и того же штамма в течение как минимум нескольких десятилетий. К сожалению, вирусы гриппа претерпевают быструю антигенную эволюцию, чтобы избежать этих антител, а это означает, что, хотя иммунитет к исходному штамму вируса сохраняется в течение десятилетий, люди легко заражаются от своих потомков примерно через пять лет. Эта непрерывная антигенная эволюция является причиной того, что вакцины против гриппа регулярно обновляются.

Здесь мы экспериментально оцениваем, избежал ли коронавирус 229E нейтрализации в поликлональной сыворотке человека, реконструируя эволюцию вируса за последние несколько десятилетий. Мы обнаружили, что исторические сыворотки, которые эффективно нейтрализуют одновременные псевдотипирующие вирионы шипов 229E, как правило, не проявляли активности против шипов штаммов 229E, выделенных 8-17 лет спустя. Напротив, современные сыворотки от взрослых обычно нейтрализуют пики большого количества исторических вирусов, в то время как современные сыворотки от детей лучше всего нейтрализуют пики недавних вирусов, которые циркулировали на протяжении всей жизни ребенка. Эти паттерны были интерпретированы как антигенные эволюционные всплески, особенно в домене, связывающем рецептор. Если бы SARS-CoV-2 претерпел аналогичную быструю антигенную эволюцию, было бы целесообразно регулярно обновлять вакцины, чтобы идти в ногу с эволюцией вируса. Или с помощью других средств увеличить скорость пролиферации лимфоцитов, повысить фагоцитарную способность макрофагов. Было обнаружено, что Cistanche tubulosa усиливает функцию Т-клеток и способность макрофагов к фагоцитозу.

Рис: Цистанх преимущества

результат

Проведен филогенетический анализ колоса 229Е для определения исторических штаммов для экспериментального изучения.

Мы сосредоточили наше исследование на белке вирусного спайка, потому что он является основной мишенью нейтрализующих антител и поскольку антитела против спайка являются иммунным параметром, лучше всего связанным с защитой человека от коронавирусной инфекции.

Поскольку SARS-CoV-2 циркулирует среди людей уже более года, нам необходимо выбрать другой коронавирус с более широкой эволюционной историей. Из четырех коронавирусов простуды, эндемичных для человека, два коронавируса A 229E и NL63 похожи на SARS-CoV-2 тем, что они связывают белковые рецепторы через рецептор-связывающие домены в шипах. Напротив, два бета-коронавируса OC43 и HKU1 связываются с гликановыми рецепторами через n-концевой домен шипа. Антитела, которые блокируют связывание с рецептором, доминируют в активности иммунной нейтрализации, вызванной инфекцией SARS-CoV-2, поэтому мы пришли к выводу, что, хотя SARS-CoV-2 является коронавирусом типа B, эволюция его антигенности, скорее всего, будет предсказано двумя коронавирусами человека типа А, которые также используют рецептор белка, связывающего RBD. Из двух вирусов мы выбрали 229E, потому что он был впервые идентифицирован у людей 50 лет назад, а NL63 был обнаружен только в 2003 году.

Мы экстраполировали филогенетическое древо шипов 229E из прямых или непройденных изолятов человека, исключая более старые штаммы, которые широко передавались в лаборатории. У этого дерева есть несколько важных особенностей. Во-первых, он действует как часы, расхождение последовательности которых пропорционально дате выделения вируса. Во-вторых, дерево имеет форму «лесенки» с короткой ветвью на стволе. Ранее отмечалась лестничная форма филогении 229E, характерная для вирусов, таких как грипп, где иммунное давление стимулирует смену популяции путем отбора антигенных вариантов. В-третьих, группировка последовательностей по дате, а не по стране карантина. Филогенез, организованный по дате, а не по географическому положению, указывает на быстрое глобальное распространение, что является еще одной характеристикой вирусов гриппа человека. Наконец, хотя и существует некоторая рекомбинация внутри уха, она происходит между близкородственными штаммами и не влияет на более широкую топологию дерева. Содержание МДА в тканях сердца, печени и головного мозга мышей с моделью подострого старения, индуцированного D-галактозой, было значительно снижено под действием литенозина, активность теломеразы в ткани сердца и мозга была значительно повышена, фагоцитарная функция перитонеальных макрофагов была усилена, а реакция пролиферации лимфоцитов и содержание ИЛ-2 в периферической крови были значительно повышены. Было показано, что литенозид может усиливать иммунную функцию.

Рис: Эффекты цистанхе улучшают иммунитет

Обсуждение

Мы экспериментально продемонстрировали, что шипы коронавирусов человека имеют достаточную скорость антигенной эволюции, чтобы избежать нейтрализации многих поликлональных человеческих сывороток в течение одного-двух десятилетий. Это открытие предполагает, что одной из причин повторного заражения людей сезонными коронавирусами может быть то, что эволюция вирусных всплесков подрывает иммунитет, вызванный предыдущими инфекциями.

Как быстро эволюционирует антиген 229E по сравнению с вирусом гриппа? Примечательно, что мы не нашли исследований, в которых измерялась скорость, с которой эволюция гриппа разрушала нейтрализацию в сыворотке человека. Однако во многих исследованиях изучалась эволюция антигена гриппа с использованием ингибирования гемагглютинации в сыворотке хорьков, инфицированных одним штаммом вируса. Скорость, с которой 229E нейтрализуется сывороткой человека, в несколько раз ниже, чем скорость, с которой вирусы гриппа A/H3N2 нейтрализуются сывороткой хорька, но сравнима со скоростью, с которой вирусы гриппа b ускользают. Однако сыворотка хорька, инфицированная одним штаммом вируса гриппа, как правило, распознает меньше штаммов, чем сыворотка человека, многократно инфицированного несколькими штаммами. Таким образом, HAI в сыворотке хорька может завышать скорость эрозии эволюции гриппа при фактической нейтрализации сыворотки человека. В связи с этим необходима дальнейшая работа, чтобы провести положительное сравнение антигенной эволюции этих вирусов.

Большой вопрос заключается в том, что наша работа означает для эволюции возможных антигенов SARS-CoV-2. Хотя невозможно знать, будет ли SARS-CoV-2 развиваться подобно 229E, несомненно, что мутации, влияющие на нейтрализацию сыворотки у поликлональных людей, уже присутствуют в линии SARS-CoV-2, хотя большая часть населенности все еще naive и поэтому правоподобны для того чтобы иметь меньший иммунный усилие к вирусу. Но, согласно нашим наблюдениям, даже если человеческие коронавирусы эволюционируют, чтобы избежать иммунитета к нейтрализации, два факта дают надежду. Во-первых, уровень иммунитета, необходимый для предотвращения тяжелого течения COVID-19, может быть ниже, возможно, из-за того, что более медленное течение болезни имеет больше времени для формирования иммунного ответа, чем более "быстрый" вирус, такой как грипп. Оптимистичным объяснением является то, что болезнь обычно может быть легкой, даже если вирусные антигены эволюционируют, что делает возможным повторное заражение. Во-вторых, многие из ведущих вакцин против SARS-CoV-2 используют новые технологии, такие как доставка на основе MR Na, которые могут легко обновлять вакцину, если происходит эволюция антигена. Поэтому мы предлагаем отслеживать эволюцию SARS-CoV-2 на предмет антигенных мутаций, которые могут свидетельствовать о регулярных обновлениях вакцин.

Нажмите здесь, чтобы повысить свой иммунитет к COVID-19

Анализы нейтрализации

Клетки 293T, использованные в экспериментах по нейтрализации, трансфицировали APN и TMPRSS2 и высевали в соответствии с титром вируса, описанным выше. Эксперименты по нейтрализации проводили через 20-24 часов после посева клеток в 96-луночные планшеты. Сначала образцы термоинактивированной сыворотки разбавляли 1:10 в питательной среде D10, затем последовательно 3 раза в 96-луночном «установочном» планшете покрытия tc, в конечном итоге разбавляя каждый образец в общей сложности в 7 раз. Каждый образец сыворотки разводили дважды. Затем каждый псевдотипированный лентивирус 229E разбавляли, чтобы получить показания люциферазы около 200 000 RLU на лунку. Затем в каждую лунку планшета для «культуры» вируса и сыворотки добавляли равные количества вируса, которые инкубировали при 37°C и 5% CO2 в течение 1 часа, после чего по 100 мкл каждой смеси вируса и сыворотки переносили в 293T-APN. Планшеты с клетками -TMPRSS2 засевают накануне. Чашки с культурами инкубировали при 37°C и 5% CO2 в течение примерно 50-52 ч, и считывали сигнал люциферазы, как описано выше для определения титра вируса.

Каждый планшет для нейтрализации содержит список лунок положительного контроля, состоящих из клеток и вирусов, культивированных в среде D10, но не содержащих сыворотки, и отрицательных контролей, состоящих из вирусов, но не содержащих клеток (мы также подтвердили, что аналогичные результаты были получены с использованием отрицательные контроли только для клеток). После вычитания фоновых показателей для группы отрицательного контроля рассчитывали показатель инфекционности при каждом разведении сыворотки как сигнальный показатель для группы положительного контроля (усредненный по двум лункам положительного контроля в каждом ряду). Затем мы используем нейтральные кривые для подбора кривых 2-параметра Хилла с исходными значениями, зафиксированными на уровне 1 и 0. Обратите внимание, что концентрации в сыворотке, представленные на этих кривых, представляют собой концентрации вируса, предварительно инкубированного с сывороткой в ​​течение 1 часа. Все тесты были повторены, но для некоторых пар серовирусов были получены дополнительные показания, так как мы провели повторное тестирование выбранных пар серовирусов, чтобы подтвердить, что результаты оставались стабильными в течение дней испытаний. Во всех случаях ежедневная согласованность была хорошей, а зарегистрированные значения были средними ic50 для всех измерений. Полисахарид цистанхе пустыни может снижать содержание МДА в головном мозге, сердце и печени животных с ослабленным иммунитетом, повышать активность теломеразы в тканях сердца и головного мозга, фагоцитозную функцию перитонеальных макрофагов, реакцию пролиферации лимфоцитов, содержание ИЛ-2 в Т-лимфоцитах селезенки и концентрации ионов кальция в клетках тимуса. Эти показатели указывают на то, что полисахарид цистанхе может усиливать иммунную функцию.

Рекомендации

1. Addetia A, Crawford KHD, Dingens A, Zhu H, Roychoudhury P, Huang ML, et al. Нейтрализующее антителокоррелирует с защитой от SARS-CoV-2 у людей во время вспышки на рыболовном судне сВысокая скорость атаки. Дж. Клин Микробиол. 2020; 58. https://doi.org/10.1128/JCM.02107-20 PMID: 32826322

2. Ламли С.Ф., О'Доннелл Д., Стоессер Н.Е., Мэтьюз П.С., Ховарт А., Хэтч С.Б. и др. Статус антител иЗаболеваемость SARS-CoV-2 среди медицинских работников. N Engl J Med. 2021; 384: 533–540. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034545 PMID: 33369366

3. Полак Ф.П., Томас С.Дж., Китчин Н., Абсалон Дж., Гуртман А., Локхарт С. и др. Безопасность и эффективностьВакцина BNT162b2 мРНК Covid-19. N Engl J Med. 2020;0: ноль. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577 PMID: 33301246

4. Алсусси В.Б., Тернер Дж.С., Кейс Дж.Б., Чжао Х., Шмитц А.Дж., Чжоу Дж.К. и другие. Мощно нейтрализующее антителоЗащищает мышей от инфекции SARS-CoV-2. Дж Иммунол. 2020; 205: 915–922. https://doi.org/10.4049/jиммунол.2000583 PMID: 32591393

5. МакМахан К., Ю. Дж., Меркадо Н. Б., Лоос С., Тостаноски Л. Х., Чандрашекар А. и соавт. Корреляты protecпротив SARS-CoV-2 у макак-резусов. Природа. 2020; 1–8. https://doi.org/10.1038/s41586-020-03041-6 PMID: 33276369

6. Walls AC, Park YJ, Tortorici MA, Wall A, McGuire AT, Veesler D. Структура, функция и антигенностьгликопротеина шипа SARS-CoV-2. Клетка. 2020; 181: 281–292.e6. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.058 PMID: 32155444

7. Зост С.Дж., Гильчук П., Кейс Дж.Б., Бинштейн Э., Чен Р.Э., Нколола Дж.П. и др. Эффективно нейтрализует и защищаетантитела человека против SARS-CoV-2. Природа. 2020; 584: 443–449. https://doi.org/10.1038/с41586-020-2548-6 PMID: 32668443

8. Edridge AWD, Kaczorowska J, Hoste ACR, Bakker M, Klein M, Loens K, et al. Сезонный коронавирусзащитный иммунитет кратковременный. Нат Мед. 2020; 26: 1691–1693. https://doi.org/10.1038/s41591-020-1083-1 PMID: 32929268

9. Хендли Дж. О., Фишберн Х. Б., Джек М. Гуолтни Дж. Коронавирусные инфекции у работающих взрослых. я преподобныйРеспир Дис. 1972 год; 105: 805–811. https://doi.org/10.1164/arrd.1972.105.5.805 PMID: 5020629

10. Шмидт О.В., Аллан И.Д., Куни М.К., Фой Х.М., Фокс Дж.П. Повышение титров антител к коронавирусу человекаOC43 и 229E в семьях Сиэтла в 1975–1979 гг. Am J Эпидемиол. 1986 год; 123: 862–868. https://дои.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a114315 PMID: 3008551

11. Олдридж Р.В., Левер Д., Бил С., Джонсон А.М., Замбон М., Хейворд А.С. и др. Сезонность и иммунитетк лабораторно подтвержденным сезонным коронавирусам (HCoV-NL63, HCoV-OC43 и HCoV-229E): результатыиз когортного исследования Flu Watch. Добро пожаловать, открытый рез. 2020; 5: 52. https://doi.org/10.12688/wellcomeopenres.15812.2 PMID: 33447664

12. Ибаррондо Ф.Дж., Фулчер Дж.А., Гудман-Меза Д., Эллиотт Дж., Хофманн С., Хауснер М.А. и соавт. Быстрый распадАнтитела против SARS-CoV-2 у лиц с легкой формой Covid-19. N Engl J Med. 2020; 383: 1085–1087.https://doi.org/10.1056/NEJMc2025179 PMID: 32706954

13. Crawford KHD, Dingens AS, Eguia R, Wolf CR, Wilcox N, Loge JK, et al. Динамика обезвреживания антититры в организме через несколько месяцев после заражения SARS-CoV-2. J заразить дис. 2020; 223: 197–205. https://doi.org/10.1093/infdis/jiaa618 PMID: 33000143

14. Gaebler C, Wang Z, Lorenzi JCC, Muecksch F, Finkin S, Tokuyama M, et al. Эволюция антителИммунитет к SARS-CoV-2. Природа. 2021 г. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03207-w PMID:33461210

15. Родда Л.Б., Нетланд Дж., Шехата Л., Прунер К.Б., Моравски П.А., Тувенель К.Д. и соавт. Функциональный ОРВИCoV-2-специфическая иммунная память сохраняется после легкой формы COVID-19. Клетка. 2020 [по состоянию на 8 декабря 2020 г.]. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.11.029 PMID: 33296701

16. Вайнберг А., Аманат Ф., Фирпо А., Альтман Д.Р., Бейли М.Дж., Мансур М. и др. Надежные нейтрализующие антителаСлучаи заражения SARS-CoV-2 сохраняются в течение нескольких месяцев. Наука. 2020; 370: 1227–1230. https://doi.org/10.1126/science.abd7728 PMID: 33115920

17. Коуч Р.Б., Касел Ю.А. Иммунитет к гриппу у человека. Анну Рев Микробиол. 1983 год; 37: 529–549. https://дои.org/10.1146/annurev.mi.37.100183.002525 PMID: 6357060