Секреторный иммуноглобулин А респираторной системы и COVID-19

Основное внимание при COVID-19 уделяется оценке общего иммунного ответа, роль мукозального иммунитета (МИ) при этом заболевании изучена недостаточно.

Целью работы явился анализ опубликованных данных о секреторном IgA как о значимом показателе МИ-ответа дыхательных путей (ДП) в условиях пандемии COVID-19.

Материалы и методы. Поисковый анализ опубликованной литературы проводился с помощью англоязычной базы данных медицинских и биологических публикаций PubMed. Глубина поиска составила 2 года (2020, 2021).

Результаты. В обзор включены 54 литературных источника. Получены данные о том, что секреторный иммуноглобулин (Ig) A (sIgA) является основным изотипом антител МИ. Он вырабатывается в количествах, значительно превышающих таковые всех других изотипов иммуноглобулинов вместе взятых. Антитела sIgA эффективны против различных видов патогенов, включая вирус SARS-CoV-2, благодаря таким механизмам, как нейтрализация, подавление адгезии к поверхности слизистой и инвазии в эпителиальные клетки, агглютинации и облегчению удаления патогенных микроорганизмов в слизистом секрете. Вирусспецифические антитела IgA в сыворотке крови выявляются у пациентов с СOVID-19 в наиболее ранние сроки (уже через 2 дня после появления первых симптомов) по сравнению с антителами классов IgM или IgG (через 5 дней). Рассматривается возможность интра-назальной иммунизации как эффективного средства образования преимущественно sIgA в верхних и нижних отделах ДП.

Заключение. Имеющиеся на сегодняшний день сведения о местном иммунном ответе слизистых оболочек ДП имеют важное значение для понимания патофизиологических механизмов развития заболевания, диагностики, а также разработки новых методов лечения и профилактики COVID-19.

1. Azkur A.K., Akdis M., Azkur D. et al. Immune response to SARS-CoV-2 and mechanisms of immunopathological changes in COVID-19. Allergy. 2020; 75 (7): 1564-1581. DOI: 10.1111/all.14364.

2. Zhu N., Zhang D., Wang W. et al. A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019. N. Engl. J. Med. 2020; 382 (8): 727-733. DOI: 10.1056/NEJMoa2001017.

3. Russell M.W., Moldoveanu Z., Ogra P.L., Mestecky J. Mucosal immunity in COVID-19: A neglected but critical aspect of SARS-CoV-2 infection. Front. Immunol. 2020; 11: 611337. DOI: 10.3389/fimmu.2020.611337.

4. Mason R.J. Pathogenesis of COVID-19 from a cell biology perspective. Eur. Respir. J. 2020; 55 (4): 2000607. DOI: 10.1183/13993003.00607-2020.

5. Zhou P., Yang X.L., Wang X.G. et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature. 2020; 579 (7798): 270-273. DOI: 10.1038/s41586-020-2012-7.

6. Sungnak W., Huang N., Bdcavin C. et al. SARS-CoV-2 entry factors are highly expressed in nasal epithelial cells together with innate immune genes. Nat. Med. 2020; 26 (5): 681-687. DOI: 10.1038/s41591-020-0868-6.

7. Brann D.H., Tsukahara T., Weinreb C. et al. Non-neuronal expression of SARS-CoV-2 entry genes in the olfactory system suggests mechanisms underlying COVID-19-associated anosmia. Sci. Adv. 2020; 6 (31): eabc5801. DOI: 10.1126/sciadv.abc5801.

8. van Ginkel F.W., Nguyen H.H., McGhee J.R. Vaccines for mucosal immunity to combat emerging infectious diseases. Emerg. Infect. Dis. 2000; 6 (2): 123-132. DOI: 10.3201/eid0602.000204.

9. Kubagawa H., Bertoli L.F., Barton J.C. et al. Analysis of paraprotein transport into the saliva by using anti-idiotype antibodies. J. Immunol. 1987; 138 (2): 435-439. PMID: 3794339. Available at: https://www.jimmunol.org/content/138/2/435

10. Mestecky J., Moldoveanu Z., Smith P.D. et al. Mucosal immunology of the genital and gastrointestinal tracts and HIV-1 infectio. J. Reprod. Immunol. 2009; 83 (1-2): 196-200. DOI: 10.1016/j.jri.2009.07.005.

11. Holmgren J., Czerkinsky C. Mucosal immunity and vaccines. Nat. Med. 2005; 11 (4, Suppl.): S45-53. DOI: 10.1038/nm1213.

12. Tlaskalovd-Hogenovd H., Tuckovd L., Lodinovd-Zddnikovd R. Mucosal immunity: its role in defense and allergy. Int. Arch. Allergy Immunol. 2002; 128 (2): 77-89. DOI: 10.1159/000059397.

13. Li Y., Jin L., Chen T. The effects of secretory IgA in the mucosal immune system. Biomed. Res. Int. 2020; 2020: 2032057. DOI: 10.1155/2020/2032057.

14. Каннер Е.В., Горелов А.В., Печкуров Д.В. и др. Мукозальная иммунная система пищеварительного и респираторного трактов: возможности профилактики и лечения инфекционных заболеваний. Медицинский совет. 2019; (11): 100-107. Доступно на: https://www.med-sovet.pro/jour/issue/viewFile/141/78/

15. Козлов И.Г. Микробиота, мукозальный иммунитет и антибиотики: тонкости взаимодействия. Русский медицинский журнал. 2018; 8 (1): 19-27. Доступно на: https://www.rmj.ru/articles/allergologiya/Mikrobiota_mukozalynyy_immunitet_iantibiotiki_tonkosti_vzaimodeystviya/

16. Караулов А.В. (ред.). Новое в физиологии мукозального иммунитета. М.: Изд-во Первого МГМУ им. И.М.Сеченова, 2015.

17. Pilette C., Ouadrhiri Y., Godding V. et al. Lung mucosal immunity: immunoglobulin-A revisited. Eur. Respir. J. 2001; 18 (3): 571-588. DOI: 10.1183/09031936.01.00228801.

18. Tschernig T., Pabst R. Bronchus-associated lymphoid tissue (BALT) is not present in the normal adult lung but in different diseases. Patho-biology. 2000; 68 (1): 1-8. DOI: 10.1159/000028109.

19. Leiva-Judrez M.M., Kolls J.K., Evans S.E. Lung epithelial cells: therapeutically inducible effectors of antimicrobial defense. Mucosal Immunol. 2018; 11 (1): 21-34. DOI: 10.1038/mi.2017.71.

20. Evans S.E., Tuvim M.J., Fox C.J. et al. Inhaled innate immune ligands to prevent pneumonia. Br. J. Pharmacol. 2011; 163 (1): 195— 206. DOI: 10.1111/j.1476-5381.2011.01237.x.

21. Tuvim M.J., Gilbert B.E., Dickey B.F., Evans S.E. Synergistic TLR2/6 and TLR9 activation protects mice against lethal influenza pneumonia. PLoS One. 2012; 7 (1): e30596. DOI: 10.1371/journal.pone.0030596.

22. Афанасьев С.С., Алешкин В.А., Воропаева Е.А. и др. Микробиоценозы открытых полостей и мукозальный иммунитет. Эффективная фармакотерапия. 2013; 27 (2): 6-11. Доступно на: https://umedp.ru/upload/iblock/1f1/1f1a844e7ab97c393f6dbeb7992112f4.pdf

23. Shi Y., Wang Y., Shao C. et al. COVID-19 infection: the perspectives on immune responses. Cell Death Differ. 2020; 27 (5): 1451-1454. DOI: 10.1038/s41418-020-0530-3.

24. Mestecky J., Strober W., Russell M.W. et al. (eds). Mucosal Immunology. 4th ed. Amsterdam: Elsevier, Academic Press; 2015.

25. Pabst R., Russell M.W., Brandtzaeg P. Tissue distribution of lymphocytes and plasma cells and the role of the gut. Trends Immunol. 2008; 29 (5): 206-208. DOI: 10.1016/j.it.2008.02.006.

26. Steffen U., Koeleman C.A., Sokolova M.V. et al. IgA subclasses have different effector functions associated with distinct glycosylation profiles. Nat. Commun. 2020; 11 (1): 120. DOI: 10.1038/s41467-019-13992-8.

27. Woof J.M., Russell M.W. Structure and function relationships in IgA. Mucosal Immunol. 2011; 4 (6): 590-597. DOI: 10.1038/mi.2011.39.

28. Baker K., Blumberg R.S., Kaetzel C.S. Immunoglobulin transport and immunoglobulin receptors. In: Mestecky J., Strober W., Russell M.W. et al. (eds). Mucosal Immunology. 4th ed. Amsterdam: Elsevier, Academic Press; 2015: 349-407. DOI: 10.1016/B978-0-12-415847-4.00019-7.

29. Russell M., Kalian M., Mantis N., Orthdsy B. Biological activities of mucosal immunoglobulins. In: Mestecky J., Strober W., Russell M.W. et al. (eds). Mucosal Immunology. 4th ed. Amsterdam: Elsevier, Academic Press; 2015: 429-454.

30. Bidgood S.R., Tam J.C., McEwan W.A. et al. Translocalized IgA mediates neutralization and stimulates innate immunity inside infected cells. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2014; 111 (37): 13463-13468. DOI: 10.1073/pnas.1410980111.

31. Varadhachary A., Chatterjee D., Garza J. et al. Salivary anti-SARS-CoV-2 IgA as an accessible biomarker of mucosal immunity against COVID-19. medRxiv. 2020; 2020.08.07.20170258 [Preprint. Posted: August 11, 2020]. DOI: 10.1101/2020.08.07.20170258.

32. Boehm M K., Woof J.M., Kerr M.A., Perkins S.J. The fab and fc fragments of IgA1 exhibit a different arrangement from that in IgG: a study by X-ray and neutron solution scattering and homology modelling. J. Mol. Biol. 1999; 286 ( 5): 1421-1447. DOI: 10.1006/jmbi.1998.2556.

33. Ejemel M., Li Q., Hou S. et al. A cross-reactive human IgA monoclonal antibody blocks SARS-CoV-2 spike-ACE2 interaction. Nat. Commun. 2020; 11 (1): 4198. DOI: 10.1038/s41467-020-18058-8.

34. Cervia C., Nilsson J., Zurbuchen Y. et al. Systemic and mucosal antibody responses specific to SARS-CoV-2 during mild versus severe COVID-19. J. Allergy Clin. Immunol. 2021; 147 (2): 545-557.e9. DOI: 10.1016/j.jaci.2020.10.040.

35. Schulz K. S., Mossman K.L. Viral evasion strategies in type I IFN signaling - A summary of recent developments. Front. Immunol. 2016; 7: 498. DOI: 10.3389/fimmu.2016.00498.

36. Hu Y., Li W., Gao T. et al. The severe acute respiratory syndrome coronavirus nucleocapsid inhibits type I interferon production by interfering with TRIM25-mediated RIG-I ubiquitination. J. Virol. 2017; 91 (8): e02143-16. DOI: 10.1128/JVI.02143-16.

37. Blanco-Melo D., Nilsson-Payant B.E., Liu W.C. et al. Imbalanced host response to SARS-CoV-2 drives development of COVID-19. Cell. 2020; 181 (5): 1036-1045.e9. DOI: 10.1016/j.cell.2020.04.026.

38. Amanna I.J., Slifka M.K. Mechanisms that determine plasma cell lifespan and the duration of humoral immunity. Immunol. Rev. 2010; 236 (1): 125-138, DOI: 10.1111/j.1600-065X.2010.00912.x.

39. Faustini S.E., Jossi S.E., Perez-Toledo M. et al. Detection of antibodies to the SARS-CoV-2 spike glycoprotein in both serum and saliva enhances detection of infection. medRxiv. 2020; 2020.06.16.20133025. [Preprint. Posted: June 18, 2020]. DOI: 10.1101/2020.06.16.20133025.

40. Ma H., Zeng W., He H. et al. Serum IgA, IgM, and IgG responses in COVID-19. Cell. Mol. Immunol. 2020; 17 (7): 773-775. DOI: 10.1038/s41423-020-0474-z.

41. Isho B., Abe K.T., Zuo M. et al. Persistence of serum and saliva antibody responses to SARS-CoV-2 spike antigens in COVID-19 patients. Sci. Immunol. 2020; 5 (52): eabe5511. DOI: 10.1126/sciim-munol.abe5511.

42. Wang Z., Lorenzi J.C.C., Muecksch F. et al. Enhanced SARS-CoV-2 neutralization by secretory IgA in vitro. bioRxiv. 2020; 2020.09.09.288555. [Preprint. Posted: September 09, 2020]. DOI: 10.1101/2020.09.09.288555.

43. Brandtzaeg P. Secretory immunity with special reference to the oral cavity. J. Oral. Microbiol. 2013; 5 (1): 20401. DOI: 10.3402/jom.v5i0.20401.

44. Xue M., Zhang T., Hu H. et al. Predictive effects of IgA and IgG combination to assess pulmonary exudation progression in COVID-19 patients. J. Med. Virol. 2021; 93 (3): 1443-1448. DOI: 10.1002/jmv.26437.

45. Vabret N., Britton G.J., Gruber C. et al. Immunology of COVID-19: current state of the science. Immunity. 2016; 52 (6): 910-941. DOI: 10.1016/j.immuni.2020.05.002.

46. Bleier B.S., Ramanathan M., Lane A.P. COVID-19 vaccines may not prevent nasal SARS-CoV-2 infection and asymptomatic transmission. Otolaryngol. Head Neck Surg. 2020; 164 (2): 305-307. DOI: 10.1177/0194599820982633.

47. Hassan A.O., Kafai N.M., Dmitriev I.P. et al. A single-dose intranasal ChAd vaccine protects upper and lower respiratory tracts against SARS-CoV-2. Cell. 2020; 183 (1): 169-184.e13. DOI: 10.1016/j.cell.2020.08.026.

48. Mudgal R., Nehul S., Tomar S. Prospects for mucosal vaccine: shutting the door on SARS-CoV-2. Hum. Vaccin. Immunother. 2020; 16 (12): 2921-2931. DOI: 10.1080/21645515.2020.1805992.

49. Amanat F., Krammer F. SARS-CoV-2 vaccines: status report. Immunity. 2020; 52 (4): 583-589. DOI: 10.1016/j.immuni.2020.03.007.

50. Yong C.Y., Ong H.K., Yeap S.K. et al. Recent advances in the vaccine development against middle east respiratory syndrome-coronavirus. Front. Microbiol. 2019; 10: 1781. DOI: 10.3389/fmicb.2019.01781.

51. Neutra M.R., Kozlowski P.A. Mucosal vaccines: the promise and the challenge. Nat. Rev. Immunol. 2006; 6 (2): 148-58. DOI: 10.1038/nri1777.

52. Conley M.E., Delacroix D.L. Intravascular and mucosal immunoglobulin A: two separate but related systems of immune defense? Ann. Intern. Med. 1987; 106 (6): 892-899. DOI: 10.7326/0003-4819-106-6-892.

53. King R.G., Silva-Sanchez A., Peel J.N. et al. Single-dose intranasal administration of AdCOVID elicits systemic and mucosal immunity against SARS-CoV-2 in mice. bioRxiv. 2020; 2020.10.10.331348. [Preprint. Posted: October 11, 2020]. DOI: 10.1101/2020.10.10.331348.

54. Ku M.W., Bourgine M., Authi6 P. et al. Intranasal vaccination with a lentiviral vector protects against SARS-CoV-2 in preclinical animal models. Cell Host Microbe. 2021; 29 (2): 236-249.e6. DOI: 10.1016/j.chom.2020.12.010.