Imunizacija proti gripi v kontekstu že obstoječe imunosti

Čeprav razvijemo imunost proti gripi že v zgodnjem otroštvu, to ne zadošča za preprečitev prihodnje okužbe z antigensko novimi sevi. Eden od predlaganih načinov za ustvarjanje dolgoročne zaščitne imunosti proti širokemu spektru sevov virusa influence je povečanje odzivov na ohranjene epitope na hemaglutininu, glavnem površinskem glikoproteinu virusa influence. Humoralna imunost, specifična za gripo, obsega velik del celotnega imunskega spomina pri ljudeh in že dolgo je znano, da že obstoječa imunost proti gripi oblikuje odziv na poznejše okužbe z gripo in cepljenja. Vendar pa mehanizmi, s katerimi že obstoječa imunost modulira odziv na cepljenje proti gripi, še vedno niso povsem razumljeni. Z uporabo nabora matematičnih modelov raziskujemo več hipotez, ki lahko prispevajo k zmanjšanemu povečanju protiteles proti ohranjenim epitopom po ponavljajočih se cepljenjih.

cistanche tubulosa - izboljšanje imunskega sistema

Razen posameznikov z resno imunsko oslabelostjo in zelo izoliranih prebivalcev na oddaljenih otokih nihče ni imunološko naiven do gripe. Celo dojenčki pridobijo imunost, ki je nanje prenesena od mater, kar lahko vpliva na imunski odziv na cepljenje ali okužbo (Albrecht et al. 1977; Halasa et al. 2008; Voysey et al. 2017; Willis et al. 2020). Pri necepljenih populacijah se ocenjuje, da se prva okužba z gripo pojavi v prvih 5 letih življenja (Bodewes et al. 2011). Imunost proti gripi se torej vzpostavi zgodaj v življenju in ustvari dolgotrajno imunost na sev okužbe. Na primer, starejši posamezniki so bili v veliki meri zaščiteni pred okužbo s pandemskim sevom H1N1 iz leta 2009 (Centri za bolezni in preprečevanje, 2009) in domneva se, da je to posledica povečanih navzkrižno reaktivnih titrov protiteles, ki so jih izzvali antigensko podobni sevi H1N1, ki so krožili več kot 60 let prej (Hancock et al. 2009; Skountzou et al. 2010). Tako lahko imunost proti gripi traja več desetletij. Vendar pa se lahko večkrat ponovno okužimo z gripo, saj virus nenehno mutira in se ponovno združuje, da bi se izognil vnaprej vzpostavljeni imunosti. Ocenjuje se, da se necepljeni posamezniki vsakih 3–7 let okužijo z novim sevom gripe (Kucharski et al. 2015).

Krožeči sevi gripe se skozi čas spreminjajo na dva načina. Antigenski drift izhaja iz postopnega kopičenja mutacij v glikoproteinu hemaglutinin (HA) in nevraminidaza (NA), ki sta glavna antigena na površini virusa. Antigensko vlečeni virusni sevi se lahko izognejo protitelesom, izzvanim po okužbi s prejšnjimi sevi, in tako omogočijo širjenje nesenega virusa v populaciji. Antigenski drift je odgovoren za sezonske izbruhe gripe in zahteva občasno preoblikovanje cepiva. Antigenski premiki v veliki meri izhajajo iz ponovnega razvrščanja sevov zoonotske influence. Antigenski premiki lahko povzročijo hujše pandemije, kot sta pandemiji podtipov H2N2 in H3N2 iz let 1957 in 1968. Čeprav obstaja velika raznolikost zaporedij med sevi, obstajajo nekatere omejitve glede variacije proteina HA. Zlasti so mutacije, ki povzročajo antigenski drift, koncentrirane v "glavi" HA (del, ki je najbolj oddaljen od membrane), na "deblu" molekule HA pa je več ohranjenih regij, ki lahko izzovejo navzkrižno zaščitna protitelesa ( Doud in Bloom 2016; Neu et al. 2016). Vpliv vnaprej vzpostavljene imunosti na imunski odziv na okužbo z gripo ali cepljenje je bila uganka, ki pretresa področje gripe že od samega začetka. Študije, izvedene v petdesetih letih 20. stoletja, so pokazale, da obstaja učinek obstoječe imunosti na poznejši imunski odziv na okužbo ali cepljenje (Francis 1955, 1960). Da se stvari zapletejo, se predhodno vzpostavljena imunost proti gripi razlikuje glede na osebno zgodovino izpostavljenosti gripi, ki je zelo različna, zlasti med različnimi starostnimi skupinami (Linderman et al. 2014; Gostic et al. 2019). Čeprav zaporedna izpostavljenost antigensko ločenim sevom nenehno oblikuje repertoar protiteles pri določenem posamezniku, lahko pričakujemo povečanje odzivov na ohranjene epitope z vsako novo okužbo z gripo. V sistemih živalskih modelov je bilo dokazano, da povečanje ravni protiteles proti ohranjeni regiji stebla HA zagotavlja heterosubtipsko zaščito (Wei et al. 2010; Kanekiyo et al. 2013; Krammer et al. 2013, 2014; Margine et al. 2013; Impagliazzo et al. 2015; Yassine et al. 2015). Podobno obstajajo dokazi pri ljudeh, ki kažejo, da lahko protitelesa, izzvana z odzivom na podtipe virusa v danem klasu, zagotovijo omejeno zaščito drugim virusom v istem klasu (vendar ne nujno proti virusom v drugem klasu) (Gostic et al. 2016). Eno dolgotrajno vprašanje je, zakaj ponavljajoča se cepljenja proti gripi in okužbe ne zvišajo titrov navzkrižno reaktivnih protiteles na zadostne ravni za preprečitev okužbe. Tukaj pregledamo naše razumevanje človeških imunskih odzivov na cepljenje proti gripi in kako že obstoječa imunost vpliva na odziv na cepljenje. Razpravljamo o podatkih o obsegu odzivov protiteles na različne epitope gripe in o tem, kako jih cepljenje okrepi. Nato preučimo, kako lahko preproste matematične modele uporabimo za razumevanje dejavnikov, ki prispevajo k učinku, ki ga ima že obstoječa imunost na krepitev humoralnih imunskih odzivov s cepljenjem.

cistanche tubulosa - izboljšanje imunskega sistema

Kliknite tukaj za ogled izdelkov Cistanche Enhance Imunity

【Vprašajte za več】 E-pošta:cindy.xue@wecistanche.com/Whats App: 0086 18599088692/Wechat: 18599088692

VISOKA PREDOBSTOJEČA ODPORNOST NA GRIPO PRI LJUDEH

Zdravi odrasli pridobijo visoko stopnjo imunosti proti virusom gripe s cepljenjem proti infestaciji. Na primer, protitelesa IgG, IgA in IgM, ki reagirajo na cepivo influreacha, je mogoče zlahka izmeriti z encimsko-imunosorbentnim testom (ELISA) v periferni krvi zdravih odraslih (slika 1 za cepivo specifične spominske celice B (MBC) predstavljajo ~ 1 % IgG MBC v krvi. To je znatno višje, kot je ugotovljeno za druge običajne antigene cepiva, kot so mumps, ošpice, rdečke ali virus varicella-zoster (VZV) (slika 1B, C; Rasheed et al. 2019; Eberhardt et al. 2020). Poleg tega plazemske celice, specifične za cepivo proti gripi, predstavljajo približno 1 % vseh plazemskih celic IgG v kostnem mozgu (slika 1D; Davis et al. 2020; Eberhardt et al. 2020). To je lahko podcenjena iz vsaj dveh razlogov: morda obstajajo dodatni MBC, reaktivni na gripo, in dolgožive plazemske celice poleg drugih antigenov influence, ki niso vključeni v te analize, in ne zaznavamo odzivov na predhodne seve, ki so navzkrižno reaktivni in navzkrižno reaktivni s trenutnim cepivom sevi.

Zaradi nenehnega prerazvrščanja krožečih sevov gripe se sčasoma pojavijo novi epitopi, predvsem v glavi HA, in te spremembe omogočajo virusu, da pobegne kljub že obstoječi imunosti. Zato moramo za izboljšanje učinkovitosti cepiva bolje razumeti, kako že obstoječa imunost vpliva na sposobnost povečanja navzkrižno reaktivnih epitopov in ustvarjanja protiteles proti novim epitopom trenutno krožečega virusa.

ODZIVI PRI PRIKLICU SPOMINA PO CEPLJENJU

Prej je bilo opisano, da pride do prehodnega povečanja števila plazmablastov v periferni krvi približno 7. dan po cepljenju ali po okužbi (Wrammert et al. 2011; Li et al. 2012; Ellebedy et al. 2016). Ta celična populacija je specifična za largantigen-specifikacijo in somatsko mutirana, kar kaže na to, da izhaja iz spominske populacije, ki se hitro aktivira ob ponovni izpostavljenosti navzkrižno reaktivnim antigenom. Po primarnem cepljenju ali okužbi z zelo divergentnim sevom gripe, kot je pandemični sev H1N1 iz leta 2009 ali sev H5N1 iz leta 2005, je večina teh plazmablastov specifičnih za bolj ohranjeno regijo stebla HA (Wrammert et al. 2011; Li et al. 2012; Ellebedy et al. 2014). To je verjetno posledica visoke frekvence MBC-jev, specifičnih za navzkrižne vezi, in nizke frekvence celic B v glavi nove HA virusa influence (zaradi nizke homologije zaporedja med glavo HA novega pandemičnega in sezonskega seva gripe). kazalci predhodne frekvence razširjenih klonov MBC v primerjavi z naivnimi celicami B dajejo spominskim celicam B prednost med odzivom na priklic. Poleg tega se zaradi predhodne somatske hipermutacije pričakuje, da imajo receptorji celic B MBC večjo antigenost za antigen kot naivne celice B ( Eisen et al. 1969) Selektivni priklic navzkrižno reaktivnih MBC namesto izključne aktivacije naivnih celic B verjetno prispeva k opazovanju "izvirnega antigenskega greha" (OAS) (Francis 1955, 1960), pri katerem je imunski odziv nagnjen proti navzkrižno reaktivnih epitopov, ki imajo lahko nižjo afiniteto za antigensko vlečeni sev.

Slika 1. Odrasli imajo visoko raven že obstoječe imunosti proti gripi. Titre protiteles IgG, IgA in IgM, reaktivne na cepivo proti gripi, so izmerili pri zdravih odraslih ljudeh z ELISA (n=38) (A). Pogostnost antigensko specifičnih spominskih celic B, specifičnih za mumps, ošpice, rdečke in influenco (B) ali VZV in influenco (C), so izmerili s stimulacijo PBMC in kvantifikacijo z ELISpotom, kot je opisano prej (Rasheed et al. 2019; Eberhardt et al. 2020). Plazemske celice kostnega mozga IgG, specifične za VZV in gripo, so kvantificirali z ELISpotom in narisali kot odstotek vseh plazemskih celic kostnega mozga, ki izločajo IgG (D).

OBSTOJEČI TITRI PROTITELES VPLIVAJO NA VELIČINO ODZIVA

Kljub prednostim priklica spomina po imunizaciji obstajajo tudi dokazi o motnjah imunskega odziva zaradi že obstoječega spomina. Značilno je, da imajo posamezniki z visokimi že obstoječimi navzkrižno reaktivnimi titri protiteles po cepljenju proti gripi znatno zmanjšano najvišje število krožečih za antigen specifičnih plazmablastov (Ellebedy et al. 2020). Posamezniki z višjimi že obstoječimi titri protiteles imajo po cepljenju tudi zmanjšan porast titrov protiteles (Ellebedy et al. 2014, 2020). Zato lahko posamezne imunske odzive modulira posameznikov že obstoječi titer protiteles, in ko titri protiteles proti gripi sčasoma upadajo, se lahko obseg modulacije sčasoma spremeni. To je postalo razvidno iz imunskih odzivov na cepljenje proti gripi pri posameznikih, ki so bili cepljeni enkrat letno, v primerjavi s posamezniki, ki so preskočili cepljenje proti gripi vsaj 3 leta. Slika 2 prikazuje odziv na cepljenje proti sezonski gripi pri teh dveh skupinah ljudi. Slika 2A prikazuje razmerje med titri protiteles pred in po cepljenju. Pred cepljenjem so bili titri protiteles bistveno nižji pri posameznikih, ki so preskočili cepljenje proti gripi vsaj 3 leta (prazni kvadratki), v primerjavi s posamezniki, ki so bili cepljeni proti gripi prejšnje leto (izpolnjeni kvadratki). Če titri protiteles po cepljenju ostanejo nespremenjeni, bi podatkovne točke padle na črto z naklonom=1 (črtkana črta). Povečanje titra protiteles po cepljenju bi postavilo točke nad to črto. Če že obstoječi titri protiteles ne vplivajo na povečanje, bi pričakovali, da se bodo točke poravnale vzporedno s črtkano črto. Vendar ima najboljše prileganje (polna črta) naklon, manjši od ena (najmanjši kvadrati; naklon=0.45; 95-odstotni IZ=[0.37;0.68]), kar kaže, da posamezniki z manjšim številom že obstoječih protiteles titri imajo bistveno večji porast, kot je razvidno iz povečane razdalje nad črtkano črto. Slika 2B prikazuje ustrezno razmerje med titrom protiteles pred cepljenjem in obsegom povečanja, opredeljenim kot kratno povečanje titra protiteles, za odzive v skupinah "preskočenih" (prazni kvadratki) in "letnih" (polni kvadratki). Večkratno povečanje (tj. večkratno povečanje) protitelesnega odziva se zmanjša s povečanjem ustreznega titra protiteles pred cepljenjem. Slika 2C prikazuje, kako lahko frekvenca MBC in že obstoječa protitelesa modulirajo te odzive. Pri nizkih stopnjah že obstoječe imunosti postane reaktivacija navzkrižno reaktivnih spominskih celic B prevladujoč dejavnik, ki opredeljuje odziv, medtem ko lahko pri visokih stopnjah obstoječe imunosti negativna povratna informacija iz navzkrižno reaktivnega protitelesa prispeva k zmanjšanju celotnega odziva.

cistanche tubulosa - izboljšanje imunskega sistema

KREPITEV ODZIVOV NA RAZLIČNE EPITOPE

Na imunski odziv na različne epitope po cepljenju lahko vpliva ravnovesje že obstoječih spominskih celic B in že obstoječih titrov protiteles proti tem epitopom. Na primer, po primarni imunizaciji z novim sevom H5N1 je specifičnost protiteles, izzvanih s cepljenjem, pretežno izkrivljena na širše navzkrižno reaktivne epitope, specifične za deblo. To je posledica večjega števila že obstoječih MBC, specifičnih za deblo, izzvanih s predhodno izpostavljenostjo H1N1, ki imajo skupne navzkrižno reaktivne epitope debla, in pomanjkanja že obstoječega spomina na novo domeno glave H5. Vendar pa je po sekundarni izpostavljenosti sevu H5N1 s poživitvenim cepljenjem imunski odziv močno nagnjen proti odzivom protiteles, specifičnim za glavo, medtem ko titri protiteles, specifičnih za steblo, ostanejo večinoma nespremenjeni. Eden možnih mehanizmov za prevlado protiteles, specifičnih za glavo HA v primerjavi s protitelesi, specifičnimi za deblo, po sekundarnem cepljenju proti H5N1 je, da visoki titri protiteles, specifičnih za deblo, motijo ​​odziv priklica spomina. Slika 3 prikazuje odziv protiteles na glavo in steblo po imunizaciji s sezonskim trivalentnim cepivom proti gripi (TIV) (slika 3A, D), velikim odmerkom novega seva H5N1 (slika 3B, E) in nizkim odmerkom seva H5N1 z dodanim adjuvans (sl. 3C, F). Podobno kot pri podatkih za preskočena v primerjavi z letnimi cepivi (slika 2) je večkratno povečanje protitelesnega odziva na glavo ali steblo HA v negativni korelaciji s titri protiteles proti tem epitopom pred cepljenjem. V primeru cepljenja s sezonsko TIV (slika 3A) se titri protiteles pred cepljenjem proti steblu HA in glavi HA H1N1 prekrivajo. V tem primeru, v katerem so že obstoječi titri reaktivnih protiteles proti steblu in glavi podobni, je kratno povečanje titrov protiteles podobno ne glede na specifičnost epitopa in korelira s titri pred cepljenjem (slika 3D). V primeru sekundarnega cepljenja z novim sevom H5N1 (sl. 3B, C) so bile protitelesa proti steblu višje kot pri glavi HA (in ni bilo posameznikov z zelo nizkimi titri proti steblu). V tem primeru je bilo povečanje titrov protiteles nagnjeno proti domeni glave HA, ki je pokazala znatno nižje titre pred cepljenjem.

Slika 2. Povečanje protiteles po cepljenju proti gripi. Titre protiteles, ki vežejo antigen cepiva proti gripi, so izmerili z ELISA pred cepljenjem in 14 dni po cepljenju pri posameznikih, ki so bili cepljeni prejšnje leto (letno), in tistih, ki so preskočili cepljenje proti gripi vsaj 3 leta (preskočeno). (A) Razmerje med titri protiteles pred in po cepljenju. (B) Razmerje med kratnim povečanjem titrov protiteles in titri pred cepljenjem. (C) Shema, ki prikazuje, kako lahko že obstoječi MBC in titri protiteles vplivajo na odziv po sezonskem cepljenju proti gripi.

Slika 3. Odzivi protiteles na glavo in steblo hemaglutinina (HA). Povečanje protiteles, specifičnih za glavo in steblo HA, po cepljenju z inaktiviranim H1N1 (iz sezonskega trivalentnega cepiva proti gripi [TIV], [A, D], visokega odmerka H5N1 [B, E] in nizkega odmerka H5N1 z adjuvansom [C , F]). Za H5N1 uporabljamo podatke iz poživitvenega cepljenja (glej tudi sliko 6). (A–C) Graf titrov protiteles po in pred cepljenjem. Če titri protiteles po cepljenju ostanejo nespremenjeni, bi podatkovne točke padle na črto z naklonom=1 (črtkana črta). Najbolj prilegajoča se črta (polna črta, naklon < 1) kaže, da je povečanja več, ko so začetni titri nizki. (D–F) Imunost pred cepljenjem zmanjša povečanje in razmerje je približno linearno na grafu log-log. (Plošče, ustvarjene s podatki Ellebedy et al. 2014, 2020.)

MODELIRANJE ODZIVOV NA GLAVO IN DEBELO HA

Matematične modele humoralnega imunskega odziva je mogoče uporabiti za raziskovanje različnih hipotez o tem, kako že obstoječe spominske celice B in protitelesa vplivajo na povečanje odzivov na različne epitope po imunizaciji. Slika 4 prikazuje prej opisan preprost model z dvema epitopoma, ki se osredotoča na epitope glave in stebla HA ter njihove interakcije s celicami B in protitelesi, specifičnimi za te epitope (Zarnitsyna et al. 2016). Slika 4A prikazuje shemo za osnovni model humoralnega imunskega odziva ("osnovni" model) in njegove tri modifikacije, ki odražajo tri dodatne mehanizme (barvno kodirane). V osnovnem modelu antigen specifične celice B stimulira antigen, so podvržene klonski ekspanziji in proizvajajo protitelesa. Stimulacija specifičnih celic B se nadaljuje, dokler ne razpade ves antigen. V osnovnem modelu je kratno povečanje titrov protiteles neodvisno od titrov pred cepljenjem. Obstaja več načinov, na katere bi lahko že obstoječa protitelesa zmanjšala odzive priklica (Zarnitsyna et al. 2016). Model očistka antigena (ACM) domneva, da že obstoječa protitelesa povzročijo hitrejši očistek antigena, s čimer skrajšajo čas za interakcijo celic B z njim in tako povzročijo manjšo ekspanzijo celic B in manj ustvarjenih protiteles. Fc receptor-mediated inhibition model (FIM) domneva, da že obstoječa protitelesa tvorijo inhibitorne imunske komplekse, ki zmanjšajo aktivacijo za antigen specifične celice B tako, da navzkrižno povežejo receptor B-celice, vezan na antigenski epitop, in Fc RIIB-celice B, vezan na Fc del protitelesa v imunskem kompleksu (Nimmerjahn in Ravetch 2010). Model maskiranja epitopa (EMM) domneva, da bi že obstoječa protitelesa in celice B, specifične za isti epitop, tekmovale za vezavo na ta epitop na antigenu, in zavira proliferacijo celic B, specifičnih za epitop. To se zgodi kot posledica fizičnih omejitev, povezanih z velikostjo protiteles, in ne vpliva na vezavo in proliferacijo celic B, specifičnih za druge epitope, ki so prostorsko oddaljeni. V nasprotju z modelom ACM, pri katerem se antigen hitreje odstrani z vezavo na protitelo, je pri modelu EMM proizvodnja protiteles znižana kljub nadaljnji prisotnosti antigena. Če upoštevamo preprost dvoepitopski model z odzivoma na glavo in steblo HA (slika 4B), je lahko antigen v štirih stanjih, stanja pa so opredeljena z vezavo protiteles na glavo in/ali steblo. Prosti antigen se imenuje HS, medtem ko OS, HO in OO predstavljajo antigene s protitelesi, vezanimi na H (glavni epitop), S (stembni epitop) ali na oba epitopa.

Slika 4. Shema matematičnih modelov za razlago zmanjšanega povečanja odzivov protiteles. (A) Shema osnovnega modela z enim epitopom in njegovih treh modifikacij, ki vključujejo tri različne mehanizme: povečan očistek antigena, vezanega na protitelesa (ACM, zeleno), Fc R-posredovana inhibicija (FIM, modro) in maskiranje epitopa (EMM) , v oranžni barvi). (B) Model z enim epitopom se razširi na model z dvema epitopoma z vključitvijo enega epitopa na glavi HA (H) in enega epitopa na steblu HA (S). Vezava protiteles, specifičnih za glavo (AH) in protiteles, specifičnih za steblo (AS), določa štiri možna stanja antigena: prost antigen brez vezave protiteles (HS), antigen, vezan s protitelesi na glavo (OS), antigen, vezan z protitelo proti steblu (HO) in antigen, ki ga vežeta obe protitelesi (OO).

Slika 5. Diskriminacija modela. (A) Napovedi modela za osnovni model in njegove modifikacije, ki vključujejo tri različne mehanizme: očistek antigena (ACM), inhibicijo aktivacije B-celic, posredovano s Fc-receptorjem (FIM) in maskiranje epitopa (EMM). Z uporabo modela z dvema epitopoma napovemo, kako različne ravni protiteles, specifičnih za glavo in steblo pred cepljenjem, vplivajo na povečanje titra protiteles proti glavi in ​​steblu HA. Za napovedovanje kratnega povečanja titrov protiteles po cepljenju je bilo uporabljenih deset različnih nizov različnih titrov protiteles glave in stebla pred cepljenjem (ki posnemajo 10 različnih posameznikov). Odgovori na glavo (rdeči krog) in steblo (modri trikotnik) pri vsakem posamezniku so povezani s črto. (B) Ustrezne ploskve iz treh eksperimentalnih študij. (C) Shema, ki ponazarja, kako spominske celice B in protitelesa pred cepljenjem vplivajo na odzive na prvo in pospešeno cepljenje z novo pandemijo H5N1. Visoka pogostnost zarodno specifičnih spominskih celic B pred cepljenjem opredeljuje primarni odziv z močnim odpoklicem za zarod specifičnih protiteles. Vendar povečani titri protiteles, specifičnih za steblo, po prvem cepljenju proti H5N1 zavirajo nadaljnje povečanje protiteles, specifičnih za steblo, po sekundarnem cepljenju. Namesto tega so na novo ustvarjena protitelesa po drugem cepljenju pretežno specifična za glavo.

Vsak od treh mehanizmov, vključenih v modele ACM, FIM in EMM, bi lahko razložil zmanjšanje povečanja gub protiteles zaradi že obstoječih protiteles, vendar smo ugotovili, da modeli z dvema epitopoma dajejo drugačne napovedi, če primerjamo odzive na glavo in steblo. HA za vsakega posameznika je odvisna od titrov pred cepljenjem za glavo in steblo (slika 5A; Zarnitsyna et al. 2016). Za vsakega posameznika predpostavimo različne začetne ravni protiteles proti glavici (rdeči krogci) in proti steblu (modri trikotniki) ter s črto povežemo predvidene odzive na glavico in steblo pri danem posamezniku po cepljenju. Prikazani so rezultati povečanja za 10 različnih začetnih pogojev z mešanjem visokih in nizkih začetnih titrov protiteles za glavo in steblo. Osnovni model predvideva, da bo povečanje neodvisno od stopnje obstoječe imunosti, zato so vse črte vodoravne in na isti višini. Model ACM predvideva, da očistek antigena enako vpliva na odzive na glavico in steblo, saj bo vezava protiteles na katerikoli epitop odstranila celoten antigen. Tako sta črti vzporedni, njihova višina pa je določena s skupnimi titri obstoječih protiteles pri vsakem posamezniku. V modelu FIM vodi vezava kompleksov protitelo-antigen (preko Fc dela protitelesa) na Fc RIIB na celici B do zaviranja aktivacije celic B ne glede na specifičnost epitopa. Model FIM napoveduje, da obstoječe protitelo proti kateremu koli od epitopov podobno vpliva na generiranje odzivov na glavo in steblo HA, zato so črte za vsakega posameznika vodoravne. Model EMM predlaga, da obstoječa imunost vpliva samo na odziv na epitop, vezan na protitelesa, odzive, specifične za glavo in steblo, pa je mogoče povečati za različne količine, odvisno od njihovih titrov protiteles pred cepljenjem. Več že obstoječih protiteles proti danemu epitopu bi povzročilo več maskiranja in manjšega povečanja odziva na ta epitop, model EMM pa predvideva, da črte, ki povezujejo odzive na glavo in steblo za vse posameznike, padajo vzdolž diagonale z negativnim naklonom. Zdaj primerjamo napovedi modelov s podatki iz treh študij cepiva, v katerih so bili posamezniki cepljeni z HA H1N1 in H5N1 (podatki na sliki 3). Eksperimentalne podatke smo ponovno analizirali, da smo ustvarili graf, podoben tistemu na sliki 5A, tako da smo odzive protiteles na glavo in steblo HA povezali s črto za vsakega posameznika. Za vse tri študije cepljenja so na sliki 5B prikazane črte, ki povezujejo odzive na glavo in steblo pri vsakem posamezniku (tanke črte) in povprečna črta z uporabo vseh podatkov (debela črta). Ugotavljamo, da se povprečje naklonov tankih črt posameznika (ni prikazano) bistveno razlikuje od nič. To nakazuje, da se odzivi na glavo in steblo povečajo v različnih stopnjah pri vsakem posamezniku in zato ni skladno z modeloma ACM in FIM, v katerih se predvideva, da je zaviranje odzivov, specifičnih za glavo in steblo, podobno. Nasprotno, povprečni naklon se bistveno ne razlikuje od naklona prileganja vsem podatkom (debela črta), ki podpirajo model EMM.

cistanche tubulosa - izboljšanje imunskega sistema

Model EMM predpostavlja, da se odzivi na glavo in steblo HA generirajo neodvisno in že obstoječi titri na glavi ne bi vplivali na povečanje protiteles proti steblu (in obratno). Opozoriti moramo, da je bila v vseh treh obravnavanih študijah cepljenja začetna raven protiteles proti novi glavi relativno nizka. V tem primeru ne pričakujemo veliko motenj med protitelesi in celicami B, ki se vežejo na epitope na glavici s povečanjem odzivov na epitope na steblu HA, in nismo našli pomembne korelacije med začetnim titrom glave specifična protitelesa in kratno povečanje za steblo specifičnih protiteles v teh študijah. Vendar pa ta predpostavka morda ne drži v primeru visokih že obstoječih protiteles, specifičnih za glavo, in prispevkov različnih mehanizmov, ki jih opisujejo modeli ACM, FIM in EMM, na odzive po odpoklicu v različnih scenarijih, na primer po ponavljajočem se sezonskem cepljenju ali okužbe, je treba še ugotoviti.

ODZIV PROTETELES NA STEM HA MED PRIME IN BOOST CEPLJENJEM H5N1

Eno od preostalih vprašanj je, zakaj se je odziv na steblo HA povečal med primarnim cepljenjem, ne pa tudi med sekundarnim cepljenjem s H5N1 (Ellebedy et al. 2014, 2020). Študijo cepiva H5N1 z adjuvansom uporabljamo kot primer, saj je ustvarila močnejši splošni odziv. Slika 6 prikazuje kratno povečanje protiteles proti steblu HA v primerjavi s titri pred cepljenjem tako za prvo cepljenje kot za poživitveno cepljenje z adjuvansom H5N1. Začetni titri protiteles proti steblu pred primarnim cepljenjem so bili nižji v primerjavi z začetnimi titri pred sekundarnim cepljenjem, kar lahko pojasni razmeroma veliko kratno povečanje med primarnim cepljenjem in omejeno povečanje med sekundarnim cepljenjem. To je podobno odzivu letnih in preskočenih cepiv, prikazanemu na sliki 2, pri katerem so posamezniki, ki so bili pred kratkim cepljeni in so imeli višje obstoječe titre protiteles, zmanjšali kratno povečanje titrov protiteles.

DISKUSIJA

Gripa je patogen, ki kaže velike variacije sevov. To mu omogoča, da večkrat okuži posameznike, vsakič pa oblikuje in modulira imunski spomin, specifičen za gripo. Posledično je stopnja imunosti proti gripi pri ljudeh presenetljivo visoka, pri čemer za gripo specifične MBC običajno obsegajo vsaj 1 % vseh krožečih MBC. To je bistveno višje od pogostnosti MBC, značilnih za druge pogosto uporabljene antigene cepiva za otroke (slika 1). Kljub visoki stopnji pridobljene imunosti so imunski odzivi na ohranjene epitope na virusu nezadostni za preprečitev novih okužb. Tukaj analiziramo tri študije cepiva, v katerih je bila imunost proti gripi okrepljena z novimi pandemičnimi sevi, da bi razumeli, kako že obstoječa imunost modulira odzive protiteles na ohranjene epitope na steblu HA. Že obstoječa imunost vključuje tako spominske celice B kot protitelesa, in čeprav lahko povečana pogostnost spominskih celic B koristi sekundarnemu odzivu, bi ga negativne povratne informacije iz protiteles lahko omejile. Ugotavljamo, da imajo posamezniki z visokimi že obstoječimi navzkrižno reaktivnimi titri protiteles odziv nižjega obsega na cepljenje z zmanjšanim odzivom na odpoklic kljub visokim stopnjam vnaprej določene frekvence MBC (sliki 1 in 2). Z uporabo matematičnih modelov smo analizirali prispevek različnih dejavnikov, kot so pogostost MBC, titri protiteles pred cepljenjem, povečan očistek antigena, vezanega na protitelo, v primerjavi s prostim antigenom, inhibicija aktivacije B-celic z vezavo imunskih kompleksov protitelo-antigen na inhibitorne receptorje na celicah B in maskiranje epitopa na antigenu s protitelesom za odpoklic odzivov po cepljenju (glej shemo modelov na sliki 4).

Slika 6. Okrepitev protitelesnega odziva na steblo HA med glavnim cepljenjem s cepivom proti H5N1 z adjuvansom in pomanjkanje poživitve po poživitvenem cepljenju. Napolnjeni trikotniki in odprti trikotniki so odzivi na steblo HA po prvem in ponovnem cepljenju. Odpornost pred cepljenjem zmanjša povečanje in razmerje je približno linearno na grafu log-log. (Slika ustvarjena iz podatkov Ellebedy et al. 2020.)

V primeru primarnih odzivov na nove seve gripe, kot je pandemični sev H1N1 iz leta 2009 ali zelo divergenten sev H5N1, so titri že obstoječih protiteles nizki in vnaprej ugotovljene navzkrižno reaktivne frekvence MBC, specifične za steblo HA, v primerjavi s pogostnostmi, specifičnimi za glavo HA. MBC-ji. Tako je kot odgovor na primarno okužbo ali cepljenje s temi novimi sevi močan odziv na navzkrižno reaktivna protitelesa, specifična za steblo HA. Zanimivo je, da je po sekundarni izpostavljenosti sevu H5N1 odziv protiteles pretežno nagnjen proti epitopom glave HA in ne proti epitopom stebla HA (sliki 3 in 5). Domnevamo, da je to posledica visokih že obstoječih titrov protiteles, reaktivnih proti steblu HA, v času sekundarnega cepljenja (slika 5C) in raziskujemo tri različne mehanizme, ki lahko privedejo do zmanjšanja odziva z uporabo preprostih matematičnih modelov (sliki 4 in 5). Ugotovili smo, da model maskiranja epitopa najbolj natančno povzema podatke v scenariju odziva na nov pandemični sev. Ugotavljamo, da lahko drugi obravnavani mehanizmi, kot sta očistek antigena, povečan s protitelesi, in inhibicija aktivacije B-celic s sprožitvijo inhibitornih receptorjev na celicah B s kompleksi antigen-protitelo, v veliki meri definirajo odzive na odpoklic v različnih scenarijih cepljenja in okužbe. Dejstvo, da je protitelesni odziv nagnjen k specifičnostim, ki niso tako razširjene v repertoarju protiteles v času sekundarnega cepljenja proti H5N1, je lahko koristen rezultat prikrivanja epitopov, saj razširi imunski repertoar.

Uporabili smo preprost dvoepitopski model z enim epitopom na glavi in ​​enim epitopom na steblu HA, da bi naredili napovedi za razlikovanje modela. Ugotovljeno je bilo, da ima HA več epitopov na glavi in ​​manj epitopov na steblu (Caton et al. 1982; Das et al. 2013). Vključitev več epitopov na glavi HA v model bi zahtevala upoštevanje sterične interference. Sterična interferenca izhaja iz primerljive velikosti molekul HA in protiteles ter bližine epitopov glave. Sterična interferenca je bila že predlagana v kontekstu nevtralizacijske učinkovitosti epitopov (Ndifon et al. 2009) in je podprta s stehiometričnimi študijami vezave protiteles na glavo HA na intaktnem virusu (Taylor et al. 1987; Taylor in Dimmock 1994). Uvedemo lahko parameter, ki opredeljuje sterično interferenco, tako da protitelo, vezano na epitop glave, ne samo blokira vezavo nadaljnjih protiteles ali receptorjev Bcelic na isti epitop, ampak tudi zavira vezavo na bližnje epitope na glavi HA. Pokazali smo, da modeli z več epitopi z dodatnimi epitopi na glavi HA in ki upoštevajo sterično interferenco med epitopi na glavi ustvarjajo dinamiko in napovedi, podobne modelom z dvema epitopoma, prikazanim na sliki 5 (Zarnitsyna et al. 2016). . V tukaj opisanih študijah so bila obstoječa protitelesa, specifična za glavo, v času cepljenja nizka, saj sta bila H1N1 in H5N1 nova pandemična seva. Ker ni korelacije med že obstoječimi titri protiteles proti steblu in kratnim povečanjem protiteles proti glavici, to nakazuje, da titri protiteles, specifični za steblo, ne vplivajo na generiranje odzivov na glavo HA (Zarnitsyna et al. 2016). . V primeru sezonsko zanesenih sevov bi pričakovali višje stopnje obstoječe imunosti na glavo HA in protitelesa, specifična za glavo, lahko motijo ​​vezavo B-celic na steblo zaradi steričnih ovir. Naš pristop k modeliranju je mogoče zlahka razširiti na upoštevanje asimetrične sterične interference, pri kateri bi lahko protitelesa glave zavirala nastajanje protiteles stebla, ne pa obratno. Ko bodo ustrezni eksperimentalni podatki na voljo, bi nam to moralo omogočiti, da ocenimo potencialno vlogo asimetrične sterične interference pri povečanju titrov protiteles, ki reagirajo na steblo, med različnimi scenariji imunizacije ali okužbe z antigensko spremenjenimi sevi.

cistanche tubulosa - izboljšanje imunskega sistema

Čeprav je bilo povečanje titrov protiteles kot odziv na cepljenje zelo nizko pri osebah, ki so prejele sezonsko cepivo proti gripi in so bile večkrat cepljene, vključno z letom pred študijo (slika 2), letno cepljenje zagotavlja pomembne koristi. Na primer, pomembno je, da ne spregledamo dejstva, da kljub povečanemu obsegu odziva pri preskočenih cepljenih titri po cepljenju niso presegli titrov pri cepivih, ki so bili cepljeni prejšnje leto. Poleg tega, čeprav se zdi, da je odziv spomina omejen pri ponavljajočih se cepivih z visokimi že obstoječimi navzkrižno reaktivnimi titri protiteles, to ne izključuje možnosti, da se s cepljenjem izzovejo nove specifičnosti protiteles, specifičnih za sev. Ker bi bila velikost specifičnosti novih protiteles, pridobljenih iz naivnih celic B, verjetno znatno nižjih titrov v primerjavi z visokimi že obstoječimi navzkrižno reaktivnimi titri protiteles, to morda ne bo dramatično povečalo skupnih titrov, vendar je lahko še vedno imunološko pomembno v primeru virusnega izziv. Čeprav obstaja močna negativna korelacija med že obstoječimi titri protiteles in obsegom povečanja navzkrižno reaktivnih titrov protiteles, lahko pride do razširitve specifičnosti novih protiteles v zarodnih centrih. Tako lahko ponavljajoče se cepljenje vpliva na splošni imunski repertoar in ga posodobi. Omejeno povečanje protiteles, ki reagirajo na steblo HA, po sekundarnem cepljenju proti H5 in titrov protiteles pri ponovljenih cepljenjih sproža vprašanja glede omejitev povečanja navzkrižno reaktivnih protiteles. Model maskiranja epitopov predvideva, da lahko povečanje odmerka antigena premaga omejeno povečanje protiteles zaradi maskiranja epitopov na antigenu s predhodno obstoječimi protitelesi (Zarnitsyna et al. 2016). Dodatne strategije, kot je vključitev adjuvansov, novih platform cepiv ali novih imunogenov, bodo verjetno potrebne za nadaljnje povečanje titrov široko navzkrižno reaktivnih protiteles.

REFERENCE

Albrecht P, Ennis FA, Saltzman EJ, Krugman S. 1977. Obstojnost materinega protitelesa pri dojenčkih, starejših od 12 mesecev: mehanizem neuspeha cepiva proti ošpicam. J Pediatr 91: 715–718. doi:10.1016/S0022-3476(77)81021-4

Bodewes R, de Mutsert G, van der Klis FR, Ventresca M, Wilks S, Smith DJ, Koopmans M, Fouchier RA, Osterhaus AD, Rimmelzwaan GF. 2011. Razširjenost protiteles proti virusom sezonske influence A in B pri otrocih na Nizozemskem. Clin Vaccine Immunol 18: 469–476. doi:10.1128/CVI.00396-10

Caton AJ, Brownlee GG, Yewdell JW, Gerhard W. 1982. Antigenska struktura hemaglutinina virusa influence A/PR/8/34 (podtip H1). Celica 31: 417–427. doi:10.1016/ 0092-8674(82)90135-0

Centri za nadzor in preprečevanje bolezni (CDC). 2009. Serumski navzkrižno reaktivni protitelesni odziv na novi virus influence A (H1N1) po cepljenju s sezonskim cepivom proti gripi. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 58: 521– 524.

Das SR, Hensley SE, Ince WL, Brooke CB, Subba A, Delboy MG, Russ G, Gibbs JS, Bennink JR, Yewdell JW. 2013. Opredelitev antigenskega premika hemaglutinina virusa influence A z zaporedno selekcijo monoklonskih protiteles. Cell Host Microbe 13: 314–323. doi:10.1016/j.chom.2013.02.008

Davis CW, Jackson KJL, McCausland MM, Darce J, Chang C, Linderman SL, Chennareddy C, Gerkin R, Brown SJ, Wrammert J, et al. 2020. Plazemske celice človeškega kostnega mozga, povzročene s cepivom proti gripi, upadejo v enem letu po cepljenju. Znanost (v tisku).

Doud MB, Bloom JD. 2016. Natančno merjenje učinkov vseh aminokislinskih mutacij na hemaglutinin pri gripi. Virusi 8: 155.

Eberhardt CS, Wieland A, Nasti TH, Grifoni A, Wilson E, Schmid DS, Pulendran B, Sette A, Waller EK, Rouphael N, et al. 2020. Obstojnost plazemskih celic, specifičnih za virus varicella-zoster, v kostnem mozgu odraslega človeka po cepljenju v otroštvu. J Virol 94. doi:10.1128/JVI .02127-19

Eisen HN, Little JR, Steiner LA, Simms ES, Gray W. 1969. Degeneracija v sekundarnem imunskem odzivu: stimulacija tvorbe protiteles z navzkrižno reagirajočimi antigeni. Isr J Med Sci 5: 338–351.

Ellebedy AH, Krammer F, Li GM, Miller MS, Chiu C, Wrammert J, Chang CY, Davis CW, McCausland M, Elbein R, et al. 2014. Indukcija široko navzkrižno reaktivnih protitelesnih odzivov na steblo regije influence HA po cepljenju proti H5N1 pri ljudeh. Proc Natl Acad Sci 111: 13133– 13138. doi:10.1073/pnas.1414070111

Ellebedy AH, Jackson KJL, Kissick HT, Nakaya HI, Davis CW, Roskin KM, McElroy AK, Oshansky CM, Elbein R, Thomas S, et al. 2016. Opredelitev podmnožic plazmablastov in spominskih celic B v krvi po virusni okužbi in cepljenju ljudi. Nat Immunol 17: 1226–1234.

Ellebedy AH, Nachbagauer R, Jackson KJL, Dai YN, Han J, Alsoussi WB, Davis CW, Stadlbauer D, Rouphael N, Chromikova V, et al. 2020. Cepivo proti gripi H5N1 z adjuvansom okrepi tako navzkrižno reaktivne spominske celice B kot odzive naivnih celic B, specifičnih za sev, pri ljudeh. Proc Natl Acad Sci 117: 17957–17964. doi:10.1073/pnas .1906613117

Francis T Jr. 1955. Trenutno stanje nadzora nad gripo. Ann Intern Med 43: 534–538. doi:10.7326/ 0003-4819-43-3-534

Francis T. 1960. O nauku o izvirnem antigenskem grehu. Proc Am Philos Soc 104: 572–578.

Gnostic KM, Ambrose M, Worobey M, Lloyd-Smith JO. 2016. Močna zaščita pred gripo H5N1 in H7N9 z odtisom hemaglutinina v otroštvu. Science 354: 722– 726. doi:10.1126/science.aag1322

Gnostic KM, Bridge R, Brady S, Viboud C, Worobey M, Lloyd-Smith JO. 2019. Imunski vtis v otroštvu na influenco A oblikuje tveganje za vsako leto rojstva med sezonskimi epidemijami H1N1 in H3N2. PLoS Patog 15: e1008109. doi:10.1371/journal.ppat.1008109

Halasa NB, Gerber MA, Chen Q, Wright PF, Edwards KM. 2008. Varnost in imunogenost trivalentnega inaktiviranega cepiva proti gripi pri dojenčkih. J Infect Dis 197: 1448–1454. doi:10.1086/587643

Hancock K, Veguilla V, Lu X, Zhong W, Butler EN, Sun H, Liu F, Dong L, DeVos JR, Gargiullo PM, et al. 2009. Navzkrižno reaktivni odzivi protiteles na pandemični virus gripe H1N1 leta 2009. N Engl J Med 361: 1945–1952. doi:10 .1056/NEJMoa0906453

Impagliazzo A, Milder F, Kuipers H, Wagner MV, Zhu X, Hoffman RM, van Meersbergen R, Huizingh J, Wanningen P, Verspuij J, et al. 2015. Stabilno trimerno steblo hemaglutinina gripe kot široko zaščitni imunogen. Znanost 349: 1301–1306. doi:10.1126/science.aac7263

Kanekiyo M, Wei CJ, Yassine HM, McTamney PM, Boyington JC, Whittle JR, Rao SS, Kong WP, Wang L, Nabel GJ. 2013. Samosestavljajoča se cepiva proti gripi z nanodelci izzovejo široko nevtralizirajoča protitelesa H1N1. Narava 499: 102–106. doi:10.1038/nature12202

Krammer F, Pica N, Hai R, Margine I, Palese P. 2013. Konstrukti cepiva proti virusu gripe s himernim hemaglutininom izzovejo široko zaščitna protitelesa, specifična za steblo. J Virol 87: 6542–6550. doi:10.1128/JVI.00641-13