Menschliche Coronaviren können die Immunität durch Cistanche verbessern

Abstrakt

Es besteht großes Interesse an der Antikörperimmunität gegen das Coronavirus. Es ist jedoch nicht klar, ob sich Coronaviren entwickeln, um dieser Immunität zu entgehen, und wenn ja, wie schnell. Hier gehen wir auf diese Frage ein, indem wir die historische Entwicklung des menschlichen Coronavirus 229E beschreiben. Wir identifizierten Humanseren aus den 1980er und 1990er Jahren, die neutralisierende Titer gegen gleichzeitiges 229E aufwiesen, vergleichbar mit Anti-SARS-CoV-2-Titern, die durch eine SARS-CoV-2-Infektion oder -Impfung induziert wurden. Wir testeten diese Seren gegen den nach der Serumentnahme isolierten 229E-Stamm und fanden niedrige Neutralisationstiter gegen diese "zukünftigen" Viren. In einigen Fällen konnten Seren, die gleichzeitige 229E-Stämme mit Titern von 1:100 neutralisieren konnten, keine 8-17 Jahre später isolierten Stämme nachweisen. Die Verringerung der Neutralisierung "zukünftiger" Viren ist auf die Entwicklung viraler Antigene auf Spitzenniveau zurückzuführen, insbesondere in der Rezeptorbindungsdomäne. Wenn diese Ergebnisse auf andere Coronaviren extrapoliert werden können, können regelmäßige Aktualisierungen des SARS-CoV-2-Impfstoffs empfohlen werden. Gleichzeitig suchen Forscher nach neuen Medikamenten zur Stärkung der Immunität gegen COVID-19. Cistanche tubulasa zum Beispiel.

Einführung

Die SARS-CoV-2-Pandemie muss dringend bestimmt werden, wie wirksam die Antikörperimmunität gegen eine SARS-CoV-2-Infektion ist. Die bisherige Beweislage ist vielversprechend. Neutralisierende und Anti-Spike-Antikörper, die durch natürliche Infektionen ausgelöst werden, sind mit reduzierten menschlichen Infektionen verbunden, und Impfstoffe, die solche Antikörper auslösen, sind hochgradig schützend. Diese Befunde beim Menschen werden durch zahlreiche Tierstudien bestätigt, die zeigen, dass Antikörper, die SARS-CoV-2-Spitzen neutralisieren, vor Infektionen und Krankheiten schützen.

Menschen werden jedoch immer wieder mit dem Erkältungs-Coronavirus 229E, OC43, HKU1 und NL63 erneut infiziert. Serologische Studien haben beispielsweise gezeigt, dass eine typische infizierte Person alle 2-3 Jahre mit 229E infiziert wird, wenn auch mit einer geringeren Infektionsrate und keine 229E-Reinfektion wurde in einer 4--jährigen Studie gemeldet, die eine Infektion gemäß den Kriterien eines positiven PCR-Tests bei Atemwegserkrankungen identifizierte. Ungeachtet dessen hat die Tatsache, dass die Inzidenz einer Erkältungs-Coronavirus-Reinfektion ziemlich hoch ist, Anlass zur Sorge gegeben dass die Coronavirus-Immunität nicht „dauerhaft" ist. Diese Bedenken konzentrierten sich zunächst auf die Möglichkeit, dass die Immunantwort selbst möglicherweise nicht anhält. Diese Möglichkeit scheint nun unwahrscheinlich, da eine SARS-CoV-2-Infektion neutralisierende Antikörper und Gedächtnis-B-Zellen mit Dynamik induziert ähnlich denen anderer Atemwegsviren.Sowohl Cistanche-Polysaccharid als auch Creinosid können die Enzymaktivität vonHerz- und Gehirngewebe erhöhen, die Phagozytosefunktion von Bauchhöhlenzellen verbessernund die proliferative Antwort von Lymphozyten verstärken.

Bild: Faw Cistanche

Ventrikuläres Virus

Aber selbst angesichts lang wirksamer Antikörper können Viren durch einen anderen Mechanismus erneut infiziert werden: die antigene Evolution. Eine Infektion mit Influenzaviren zum Beispiel produziert Antikörper, die den Menschen normalerweise für mindestens einige Jahrzehnte vor demselben Stamm schützen. Leider durchlaufen Influenzaviren eine schnelle antigene Evolution, um diesen Antikörpern zu entgehen, was bedeutet, dass, obwohl die Immunität gegen den ursprünglichen Virusstamm jahrzehntelang anhält, Menschen in etwa fünf Jahren leicht von ihren Nachkommen infiziert werden. Diese kontinuierliche antigene Entwicklung ist der Grund, warum Grippeimpfstoffe regelmäßig aktualisiert werden.

Hier bewerten wir experimentell, ob das Coronavirus 229E der Neutralisierung in humanen polyklonalen Seren entgangen ist, indem wir die Entwicklung des Virus in den letzten Jahrzehnten rekonstruieren. Wir fanden heraus, dass historische Seren, die gleichzeitig 229E-Spike-Pseudotypisierungsvirionen effektiv neutralisierten, im Allgemeinen wenig oder keine Aktivität gegen die Spikes von 229E-Stämmen zeigten, die 8-17 Jahre später isoliert wurden. Im Gegensatz dazu neutralisieren moderne Seren von Erwachsenen in der Regel Spitzen einer großen Anzahl historischer Viren, während moderne Seren von Kindern Spitzen von neueren Viren, die während des gesamten Lebens eines Kindes zirkulierten, am besten neutralisieren. Diese Muster wurden als antigene Evolutionsspitzen interpretiert, insbesondere in der Rezeptorbindungsdomäne. Wenn SARS-CoV-2 eine ähnlich schnelle antigene Entwicklung durchgemacht hat, könnte es ratsam sein, die Impfstoffe regelmäßig zu aktualisieren, um mit der viralen Entwicklung Schritt zu halten. Oder durch andere Mittel, um die Proliferationsrate von Lymphozyten zu erhöhen, die Phagozytosefähigkeit von Makrophagen zu verbessern. Es wurde festgestellt, dass Cistanche tubulosa die Funktion von T-Zellen und die Phagozytosekapazität von Makrophagen verbessert.

Bild: Cistanches Vorteile

Ergebnis

Die phylogenetische Analyse von Ohr 229E wurde durchgeführt, um die historischen Stämme für experimentelle Studien zu bestimmen

Wir haben unsere Forschung auf das virale Spike-Protein konzentriert, weil es das primäre Ziel neutralisierender Antikörper ist und weil Anti-Spike-Antikörper der Immunparameter sind, der am besten mit dem menschlichen Schutz vor einer Coronavirus-Infektion in Verbindung gebracht wird.

Da SARS-CoV-2 seit mehr als einem Jahr beim Menschen zirkuliert, müssen wir uns für ein anderes Coronavirus mit einer breiteren Evolutionsgeschichte entscheiden. Von den vier Erkältungs-Coronaviren, die beim Menschen endemisch sind, ähneln zwei A-Coronaviren, 229E und NL63, SARS-CoV-2 insofern, als sie Proteinrezeptoren über Rezeptorbindungsdomänen in Spikes binden. Im Gegensatz dazu binden zwei Beta-Coronaviren, OC43 und HKU1, Glykanrezeptoren über die N-terminale Domäne der Spitze. Antikörper, die die Rezeptorbindung blockieren, dominieren die durch eine SARS-CoV-2-Infektion induzierte Immunneutralisationsaktivität, daher schlussfolgern wir, dass, obwohl SARS-CoV-2 ein Typ-B-Coronavirus ist, seine Antigenitätsentwicklung wahrscheinlicher ist vorhergesagt von zwei menschlichen A-Coronaviren, die auch ihren RBD-bindenden Proteinrezeptor verwenden. Von den beiden Viren haben wir 229E ausgewählt, weil es erstmals vor 50 Jahren beim Menschen identifiziert wurde, während NL63 erst 2003 entdeckt wurde.

Wir extrapolierten den phylogenetischen Baum der 229E-Stacheln aus direkten oder unterpassierten menschlichen Isolaten, wobei ältere Stämme ausgeschlossen wurden, die ausgiebig im Labor weitergegeben wurden. Dieser Baum hat mehrere wichtige Merkmale. Erstens verhält es sich wie eine Uhr, wobei die Sequenzdivergenz proportional zum Datum der Virusisolierung ist. Zweitens ist der Baum "leiterförmig" mit einem kurzen Ast am Stamm. Die Leiterform der Phylogenie von 229E wurde bereits früher festgestellt, ein Merkmal von Viren wie der Influenza, bei denen der Immundruck den Populationsumsatz antreibt, indem er auf antigene Varianten selektiert. Drittens: Gruppierung nach Datum und nicht nach Quarantäneland. Die Phylogenie, die eher nach Datum als nach geografischem Standort organisiert ist, weist auf eine schnelle globale Ausbreitung hin, ein weiteres Merkmal menschlicher Influenzaviren. Obwohl es eine gewisse Intra-Ohr-Rekombination gibt, findet sie schließlich zwischen eng verwandten Stämmen statt und beeinflusst nicht die breitere Topologie des Baums. Der MDA-Gehalt im Herz-, Leber- und Gehirngewebe von D-Galactose-induzierter subakuter Alterung von Modellmäusen wurde durch Litenosin signifikant verringert, die Telomerase-Aktivität im Herz- und Gehirngewebe signifikant erhöht, die Phagozytosefunktion von Peritonealmakrophagen verstärkt und die Die Lymphozytenproliferationsreaktion und der IL-2-Gehalt im peripheren Blut waren signifikant erhöht. Es zeigte sich, dass Litenosid die Immunfunktion verbessern kann.

Bild: Wirkungen von Cistanche verbessern die Immunität

Diskussion

Wir haben experimentell gezeigt, dass die Spitzen menschlicher Coronaviren eine ausreichende antigene Evolutionsrate aufweisen, um der Neutralisierung vieler polyklonaler menschlicher Seren innerhalb von ein bis zwei Jahrzehnten zu entgehen. Der Befund legt nahe, dass ein Grund, warum Menschen wiederholt mit saisonalen Coronaviren erneut infiziert werden, möglicherweise darin besteht, dass die Entwicklung viraler Spikes die durch frühere Infektionen ausgelöste Immunität untergräbt.

Wie schnell entwickelt sich das Antigen von 229E im Vergleich zum Influenzavirus? Insbesondere haben wir keine Studien gefunden, die die Geschwindigkeit gemessen haben, mit der die Influenza-Evolution die Neutralisierung in menschlichem Serum erodiert. Viele Studien haben jedoch die Influenza-Antigen-Evolution unter Verwendung der Hämagglutinationshemmung in den Seren von Frettchen getestet, die mit einem einzigen Virusstamm infiziert sind. Die Geschwindigkeit, mit der 229E durch Humanserum neutralisiert wird, ist um ein Vielfaches langsamer als die Geschwindigkeit, mit der A/H3N2-Influenzaviren durch Frettchenserum neutralisiert werden, aber vergleichbar mit der Geschwindigkeit, mit der Influenza-B-Viren entkommen. Frettchenseren, die mit einem einzigen Stamm des Influenzavirus infiziert sind, neigen jedoch dazu, weniger Stämme zu erkennen als Menschenseren, die mehrfach mit mehreren Stämmen infiziert wurden. Daher kann HAI aus Frettchenserum die Geschwindigkeit der Erosion der Influenza-Evolution bei der tatsächlichen Neutralisierung des menschlichen Serums überschätzen. In dieser Hinsicht sind weitere Arbeiten erforderlich, um einen positiven Vergleich der antigenen Evolution dieser Viren anstellen zu können.

Die große Frage ist, was unsere Arbeit für die Evolution möglicher Antigene für SARS-CoV bedeutet-2. Obwohl es unmöglich ist zu wissen, ob sich SARS-CoV-2 wie 229E weiterentwickeln wird, ist es sicher, dass Mutationen, die die Serumneutralisation bei polyklonalen Menschen beeinflussen, bereits in der SARS-CoV-2-Linie vorhanden sind, wenn auch zu einem großen Teil der Bevölkerung ist noch naiv und hat daher wahrscheinlich wenig Immunstress gegenüber dem Virus. Aber nach unseren Beobachtungen bieten zwei Tatsachen Hoffnung, selbst wenn sich menschliche Coronaviren entwickeln, um der Neutralisierungsimmunität zu entgehen. Erstens kann das zur Verhinderung einer schweren COVID-19 erforderliche Immunitätsniveau niedriger sein, möglicherweise weil ein langsamerer Krankheitsverlauf mehr Zeit hat, eine Immunantwort auszulösen, als ein "schnelleres" Virus wie Influenza. Eine optimistische Erklärung ist, dass die Krankheit normalerweise mild verlaufen kann, selbst wenn sich die viralen Antigene entwickeln, um eine Reinfektion zu ermöglichen. Zweitens verwenden viele der führenden SARS-CoV-2-Impfstoffe neue Technologien, wie z. B. die MRNa-basierte Verabreichung, die den Impfstoff leicht aktualisieren können, wenn eine Antigenentwicklung auftritt. Daher schlagen wir vor, die Entwicklung von SARS-CoV-2 auf antigene Mutationen zu überwachen, die regelmäßige Impfstoffaktualisierungen nahelegen könnten.

Klicken Sie hier, um Ihre COVID-19-Immunität zu stärken

Neutralisationsassays

293T-Zellen, die in Neutralisierungsexperimenten verwendet wurden, wurden mit APN und TMPRSS2 transfiziert und gemäß dem oben beschriebenen Virustiter ausgesät. Neutralisationsexperimente wurden 20-24 Stunden nach dem Aussäen der Zellen in 96- Well-Platten durchgeführt. Zuerst wurden die hitzeinaktivierten Serumproben 1:10 in D10-Wachstumsmedium verdünnt, dann nacheinander 3 Mal in die 96- Vertiefungs-"Einstellungs"-Platte der tc-Beschichtung, wobei schließlich jede Probe insgesamt 7 Mal verdünnt wurde. Jede Serumprobe wurde zweimal verdünnt. Jedes 229E-Spike-pseudotypisierte Lentivirus wurde dann verdünnt, um einen Luciferase-Messwert von etwa 200 000 RLUs pro Vertiefung zu erreichen. Dann wurden gleiche Virusmengen in jede Vertiefung der Virus- und Serum-"Kultur"-Platten gegeben, die 1 Stunde lang bei 37 °C und 5 % CO2 inkubiert wurden, wonach 100 ul jeder Virus- und Serummischung in 293T-APN überführt wurden -TMPRSS2-Zellplatten, die am Vortag ausgesät wurden. Kulturschalen wurden bei 37 °C und 5 % CO2 für etwa 50-52 h inkubiert, und das Luciferasesignal wurde wie oben beschrieben zur Virustiterbestimmung abgelesen.

Jede Neutralisationsplatte enthält eine Liste mit Positivkontroll-Wells, die aus Zellen und Viren bestehen, die in D10-Medium kultiviert, aber frei von Serum sind, und Negativkontrollen, die aus Viren, aber frei von Zellen bestehen (wir haben auch bestätigt, dass ähnliche Ergebnisse erzielt wurden, indem wir verwendet haben Nur-Zell-Negativkontrollen). Nach Abzug der Hintergrundwerte für die negative Kontrollgruppe wurde der Infektiositäts-Score bei jeder Serumverdünnung als Signal-Score für die positive Kontrollgruppe berechnet (gemittelt über die zwei positiven Kontrolllöcher in jeder Reihe). Wir verwenden dann neutrale Kurven, um 2--Parameter-Hill-Kurven mit auf 1 und 0 festgelegten Grundlinien anzupassen. Beachten Sie, dass die in diesen Kurven angegebenen Serumkonzentrationen die Konzentrationen des Virus sind, das 1 Stunde lang mit dem Serum vorinkubiert wurde. Alle Tests wurden wiederholt, aber einige Serovirus-Paare hatten zusätzliche Messwerte, als wir ausgewählte Serovirus-Paare erneut untersuchten, um zu bestätigen, dass die Ergebnisse über die Testtage hinweg konsistent blieben. In allen Fällen war die tägliche Konsistenz gut und die gemeldeten Werte waren durchschnittliche ic50 für alle Messungen. Wüstenzistanchen-Polysaccharid kann den MDA-Gehalt in Gehirn, Herz und Leber von immungeschwächten Tiermodellen reduzieren, die Telomerase-Aktivität im Herz- und Gehirngewebe, die Phagozytosefunktion von peritonealen Makrophagen, die Proliferationsreaktion von Lymphozyten, den IL-2-Gehalt in Milz-T-Lymphozyten und erhöhen Calciumionenkonzentration in Thymuszellen. Diese Indikatoren weisen darauf hin, dass das Cistanche-Polysaccharid die Immunfunktion verbessern kann.

Verweise

1. Addetia A., Crawford KHD, Dingens A., Zhu H., Roychoudhury P., Huang ML, et al. Neutralisierender Antikörperie korrelieren mit dem Schutz vor SARS-CoV-2 bei Menschen während eines Ausbruchs eines Fischereifahrzeugs mit aHohe Angriffsrate. J Clin Microbiol. 2020; 58. https://doi.org/10.1128/JCM.02107-20 PMID: 32826322

2. Lumley SF, O'Donnell D, Stoesser NE, Matthews PC, Howarth A, Hatch SB, et al. Antikörperstatus uInzidenz von SARS-CoV-2-Infektionen bei Beschäftigten im Gesundheitswesen. N Engl. J Med. 2021; 384: 533–540. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034545 PMID: 33369366

3. Polack FP, Thomas SJ, Kitchin N, Absalon J, Gurtman A, Lockhart S, et al. Sicherheit und Wirksamkeit derBNT162b2-mRNA-Covid-19-Impfstoff. N Engl. J Med. 2020;0: Null. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2034577 PMID: 33301246

4. Alsoussi WB, Turner JS, Case JB, Zhao H, Schmitz AJ, Zhou JQ, et al. Ein stark neutralisierender AntikörperSchützt Mäuse vor einer SARS-CoV-2-Infektion. J Immunol. 2020; 205: 915–922. https://doi.org/10.4049/jimmunol.2000583 PMID: 32591393

5. K. McMahan, J. Yu, NB Mercado, C. Loos, L. H. Tostanoski, A. Chandrashekar et al. Korrelate von protecgegen SARS-CoV-2 bei Rhesusaffen. Natur. 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. Struktur, Funktion und Antigenitätdes SARS-CoV-2-Spike-Glykoproteins. Zelle. 2020; 181: 281–292.e6. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.058 PMID: 32155444

7. Zost SJ, Gilchuk P, Case JB, Binshtein E, Chen RE, Nkolola JP, et al. Stark neutralisierend und schützendtive menschliche Antikörper gegen SARS-CoV-2. Natur. 2020; 584: 443–449. https://doi.org/10.1038/s41586-020-2548-6 PMID: 32668443

8. Edridge AWD, Kaczorowska J., Hoste ACR, Bakker M., Klein M., Loens K., et al. Saisonales CoronavirusDie schützende Immunität ist nur von kurzer Dauer. Nat Med. 2020; 26: 1691–1693. https://doi.org/10.1038/s41591-020-1083-1 PMID: 32929268

9. Hendley JO, Fishburne HB, Jack M. Gwaltney J. Coronavirus-Infektionen bei berufstätigen Erwachsenen. Bin RevRespir Dis. 1972; 105: 805–811. https://doi.org/10.1164/arrd.1972.105.5.805 PMID: 5020629

10. Schmidt OW, Allan ID, Cooney MK, Foy HM, Fox JP. Anstieg der Titer von Antikörpern gegen menschliche CoronavirenOC43 und 229E in Familien in Seattle zwischen 1975 und 1979. Am J Epidemiol. 1986; 123: 862–868. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a114315 PMID: 3008551

11. Aldridge RW, Lewer D, Beale S, Johnson AM, Zambon M, Hayward AC, et al. Saisonalität und Immunitätzu laborbestätigten saisonalen Coronaviren (HCoV-NL63, HCoV-OC43 und HCoV-229E): Ergebnisseaus der Flu Watch Kohortenstudie. Willkommen Open Res. 2020; 5: 52. https://doi.org/10.12688/wellcomeopenres.15812.2 PMID: 33447664

12. Ibarrondo FJ, Fulcher JA, Goodman-Meza D, Elliott J, Hofmann C, Hausner MA, et al. Schneller Zerfall vonAnti–SARS-CoV-2-Antikörper bei Personen mit leichtem 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., Logue JK, et al. Dynamik der Neutralisierung von AntiKörpertiter in den Monaten nach einer SARS-CoV-2-Infektion. J Infektionsdis. 2020; 223: 197–205. https://doi.org/10.1093/infdis/jiaa618 PMID: 33000143

14. C. Gaebler, Z. Wang, JCC Lorenzi, F. Muecksch, S. Finkin, M. Tokuyama et al. Entwicklung des AntikörpersImmunität gegen SARS-CoV-2. Natur. 2021. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03207-mit PMID:33461210

15. Rodda LB, Netland J, Shehata L, Pruner KB, Morawski PA, Thouvenel CD, et al. Funktionelles SARSDas CoV-2--spezifische Immungedächtnis bleibt nach einer leichten COVID bestehen-19. Zelle. 2020 [zitiert am 8. Dez. 2020]. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.11.029 PMID: 33296701

16. A. Wajnberg, F. Amanat, A. Firpo, DR. Altman, M. J. Bailey, M. Mansour et al. Robuster neutralisierender AntikörperDie Infektion mit SARS-CoV-2 hält monatelang an. Wissenschaft. 2020; 370: 1227–1230. https://doi.org/10.1126/science.abd7728 PMID: 33115920

17. Liege RB, Kasel JA. Immunität gegen Influenza beim Menschen. Annu Rev Microbiol. 1983; 37: 529–549. https://doi.org/10.1146/annurev.mi.37.100183.002525 PMID: 6357060