Humorale und Zelluläre Immunantwort von Patienten mit COVID-19

Abstract

Die von SARS-CoV-2 ausgelöste Erkrankung COVID-19 führte seit dem erstmaligen Auftreten in Wuhan 2019 zu einer anhaltenden Pandemie und bisher mehreren Millionen Toten. Frühzeitig gab es Hinweise auf schwere Dysregulationen des Immunsystems in Folge der Infektion. Die Pathogenese der durch SARS-CoV2 ausgelösten Komplikationen ist noch nicht vollständig geklärt. In dieser Arbeit berichten wir über die Analyse des zellulären Immunstatus, der Verhältnisse der Immunzell-Populationen zueinander, Monozyten Subpopulationen, Immunglobuline und klinische Charakteristika von Patienten mit COVID-19, die von April 2020 bis Juli 2020 auf einer Intensivstation (ICU) (N = 23) und einer Normalstation (NCU) (n = 10) behandelt wurden, im Vergleich zu zwei Kontrollgruppen: Diese bestanden ersten aus Patienten, die aus nicht-infektiösen Gründen auf der ICU behandelt wurden (n = 30) und zweiten aus Patienten, die wegen anderer Infektionen als COVID-19 auf der NCU behandelt wurden (n = 21). Patienten mit COVID-19 auf ICU wiesen im Vergleich zu den anderen Kohorten signifikante Unterschiede auf, darunter eine niedrigere Zahl an Lymphozyten, eine geringere Anzahl von CD8+ T-Zellen, einen geringeren Prozentsatz aktivierter und intermediärer Monozyten und ein erhöhtes B/T8-Zellverhältnis. Die verstorbenen Patienten mit COVID-19 auf der ICU wiesen eine geringere Anzahl von B-, T-, CD4+ T-, CD8+ T-Lymphozyten, NK-Zellen und aktivierten Monozyten auf. Das B/T8-Verhältnis zeigte sich in der Gruppe der Patienten, die COVID-19 überlebten signifikant erniedrigt. In Patienten mit COVID-19 auf ICU wurden signifikant höhere IgG1 und IgG3 Werte festgestellt, während Patienten mit COVID-19 auf NCU im Vergleich zu Patienten, die wegen anderen Infektionen als mit SARS-CoV2 auf einer NCU behandelt wurden, erhöhte Werte von IgG3 aufwies. Zusammenfassend neben vielen anderen Veränderungen des Immunsystems wurden ein erhöhtes B/T8-Zell-Verhältnis und eine geringere Anzahl aktivierter Monozyten vor allem bei Patienten mit schwerem COVID-19 beobachtet. Beide Parameter waren in Patienten mit COVID-19 auf ICU mit einem erhöhten Sterberisiko assoziiert.

Cellular and humoral immune response in patients with COVID-19 The disease caused by SARS-CoV-2 – COVID-19 – initiated a persistent pandemic since its first case in Wuhan in 2019, being responsible for millions of deaths. Already in the earlier phases of the pandemics there were signs of a severe immune dysregulation following the infection. The pathogenesis of complications caused by SARS-CoV2 has not been fully elucidated. In this work, we report of the analysis of cellular immune status, ratios of immune cell populations, monocyte subpopulations, immunoglobulins and clinical characteristics of patients with COVID-19 treated in an intensive care unit (ICU) (cohort 1, N = 23) and a normal care unit (NCU) (cohort 2, n = 10) compared with control groups: patients treated in the ICU for non-infectious reasons (cohort 3, n = 30) and patients treated in the NCU for infections other than COVID-19 (cohort 4, n = 21). Patients in cohort 1 had significant differences compared to the other cohorts, including lower lymphocyte counts, lower CD8+ T cell counts, lower percentages of activated and intermediate monocytes, and increased B/T8 cell ratios. The deceased patients in cohort 1 had lower numbers of B, T, CD4+ T lymphocytes, CD8+ T lymphocytes, NK cells, and activated monocytes. The B/T8 ratio was found to be significantly decreased in the group of patients who survived COVID-19. Cohort 1 showed significantly higher IgG1 and IgG3 levels, while cohort 2 showed increased levels of IgG3 compared with patients treated for infections other than SARS-CoV2 in an NCU. Among many other immune system changes, an increased B/T8 cell ratio and a lower number of activated monocytes were observed in patients with severe COVID-19. Both parameters were associated with an increased risk of death in cohort 1.