POST-GAM-COVID-VAC COMBINED VECTOR VACCINE CELLULAR AND HUMORAL IMMUNE RESPONSE


Cite item

Abstract

Currently, as the SARS-CoV-2 pandemic evolves, there has been increasingly more attention paid to building natural and vaccine-induced immunity against SARS-CoV-2 and related disease known as COVID-19. Widespread preventive vaccination plays an important role in effectively protecting people from viral infections and can reduce national economic costs. Purpose - to study peripheral blood cell subset composition and magnitude of humoral response in vaccinated Gam-COVID-Vac subjects. The prospective study included 352 patients, of which 194 (119 women and 75 men) underwent an immunogram study and assessed level of anti-SARS-CoV-2 antibodies. In patients, the study of the lymphocyte subset composition and estimation of anti-SARS-CoV-2 antibodies was carried out at two time points – prior to vaccination and 90 days after inoculated component 1 of the Gam-COVID-Vac vaccine. In general, vaccination was well tolerated by patients, with no serious adverse events after immunization. The reaction to the vaccine (fever, malaise, headache, local reactions) was short-term (1-2 days) and more often noted after inoculated vaccine component 2.

Comparatively analyzed immunogram parameters in females before and after vaccination revealed increased relative level of T-lymphocytes (CD3+), T-helper cell subset (CD3+CD4+)), increased absolute and relative level of activated CD3+CD25+ T-lymphocytes, but decreased absolute and relative level of natural killer (CD3-CD56+CD16+) and natural killer T-cell (CD3+CD56+CD16+) cell subsets as well as decreased CD147 receptor expression on T-lymphocytes. Similar patterns were also found while examining the immunogram in males exepting increased level of lymphocytes and lowered CD147 expression on both T- and B-lymphocytes. No changes in the parameters of the immune T-cell arm was found. The high efficacy of the vaccine was confirmed by development of SARS-CoV-2-specific class G antiviral antibodies in 97.5% and 92.3% of vaccinated females and males, respectively. The data obtained evidence that: i) vaccination induces a specific humoral immune response determined three months post-vaccination, and ii) it caused no serious disturbances in the immune system functioning, which could be reflected in the peripheral blood lymphocyte subset composition. Thus, the data presented allow to conclude that Gam-COVID-Vac is effective vaccine against SARS-CoV-2 infection.

Full Text

Клеточный и гуморальный иммунный ответ после введения комбинированной векторной вакцины Гам-КОВИД-Вак

 

Введение. Коронавирусы впервые были обнаружены в 1960-х годах [18] и названы в честь коронообразной структуры шиповидных белков на их поверхности. Согласно имеющимся данным, все коронавирусы человека имеют животное происхождение [4]и могут вызывать целый ряд заболеваний — от легких форм ОРВИ до тяжелого острого респираторного синдрома. Коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV) и коронавирус ближневосточного респираторного синдрома (MERS-CoV), возникшие в 2002 и 2012 годах соответственно [7], более заразны и опасны как для детей, пожилых людей, так и пациентов с ослабленным иммунитетом. SARS-CoV-2 был идентифицирован как бета-коронавирус с близким генетическим сходством с SARS-CoV [21]. SARS-CoV-2 менее смертоносен, чем SARS-CoV, но передается гораздо легче и быстрее [16], а длительный инкубационный период и отсутствие симптомов или их умеренное проявление затрудняют диагностику, лечение и прогноз заболевания [13]. Известно, что инкубационный период после первого контакта с SARS-CoV-2 составляет от 2 до 14 дней и, вероятно, зависит от возраста, а также от наличия сопутствующих заболеваний [17]. Подобно SARS-CoV и MERS-CoV, SARS-CoV-2 преимущественно поражает дыхательные пути, вызывая симптомы и заболевания от легких респираторных инфекций до тяжелого острого респираторного синдрома, который может приводить к полиорганной недостаточности у ряда пациентов и, в конечном итоге, к смерти [16]. Наиболее распространенными симптомами COVID-19 являются лихорадка, сухой кашель, утомляемость и одышка, а тяжелые формы сопровождаются пневмонией и синдромом системного воспалительного ответа (ССВО) [11].

В настоящее время, по мере развития пандемии SARS-CoV-2 все больше внимания уделяется созданию естественного и индуцированного вакциной иммунитета против SARS-CoV-2 и вызываемого им заболевания COVID-19. Вакцины от SARS-CoV-2 показали свою эффективность, особенно в предотвращении тяжелых форм заболеваний и госпитализации [22, 15, 12].  Лечение подобного типа инфекционных заболеваний является дорогостоящим и имеет огромное экономическое и социальное бремя для государства. Широко распространенная профилактическая вакцинация играет важную роль в эффективной защите людей от вирусных инфекций и может снизить экономические затраты государства.

Вакцины от COVID-19, применяемые в настоящее время в мире, классифицируются на комбинированные векторные вакцины, содержащие рекомбинантные аденовирусные частицы, содержащие ген белка S SARS-CoV-2 (Гам-КОВИД-Вак (Спутник V), AstraZeneca 19 AZD1222, Johnson & Johnson Ad26.COV2.S, JNJ-78436735), мРНК вакцины (Pfizer/BioNTech BNT162b2, Moderna mRNA-1273), однокомпонентные адъювантные пептидные вакцины (ЭпиВакКорона), цельные инактивированные вакцины (КовиВак).

Первой в мире зарегистрированной вакциной от COVID-19, одобренной 11.09.2020 Министерством здравоохранения Российской Федерации, стала вакцина Гам-КОВИД-Вак - вакцина на основе нереплицирующегося ДНК-вируса с встроенным фрагментом ДНК вируса SARS-CoV-2 [14].

Появление разных штаммов коронавирусов на фоне сообщений о снижении уровня антител после перенесенного заболевания предыдущим штаммом SARS-CoV-2 повысило неуверенность в устойчивости иммунной памяти после вакцинации, поэтому в данной работе мы исследовали уровень антител и клеточные иммунные ответы у пациентов через 3 месяца после вакцинации Гам-КОВИД-Вак.

Цель исследования. Изучение субпопуляционного состава лимфоцитов периферической крови и выраженности гуморального ответа у вакцинированных Гам-КОВИД-Вак.

Материал и методы исследования. В проспективное исследование были включены 352 пациента, из которых 194 (119 женщин и 75 мужчин) проведено исследование иммунограммы и определение уровня антител к SARS-CoV-2. Базой для проведения исследования явился ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России. Все пациенты подписали информированное согласие на участие в исследовании. Критериями включения в исследование были: возраст 18-59 лет для мужчин и 18-49 лет для женщин с сохраненной менструальной функцией; отрицательные результаты перед вакцинацией исследования РНК SARS-CoV-2 методом ПЦР и тестов на антитела IgМ и IgG к SARS-CoV-2, отсутствие в анамнезе заболевания COVID-19 и контакта с заболевшими в течение не менее 14 дней до вакцинации.

Также условиями включения в исследование были отрицательные тесты на ВИЧ, сифилис, гепатит В и гепатит С, отсутствие в анамнезе выраженных поствакцинальных реакций или поствакцинальных осложнений на предыдущее применение любых иммунобиологических препаратов.

Критериями невключения были противопоказания к вакцине Гам-КОВИД-Вак согласно инструкции и для женщин - беременность или период лактации, морбидное ожирение (ИМТ ≥40,0 кг/м2) для всех категорий пациентов, острые воспалительные и инфекционные заболевания в течение 3-х недель от момента полного выздоровления до периода включения в исследование, ревматические болезни, онкологические заболевания любой локализации, наличие в течение менее 3 месяцев до включения в исследование иммуномодулирующей терапия, иной вакцинаций.

Критериями исключения выступали побочные проявления после введения первого компонента вакцины (ПППИ), требующие наблюдения, проведение процедур и/или медикаментозного лечения, не разрешенных протоколом настоящего исследования, отказ пациента от продолжения участия в исследовании или от введения 2-го компонента вакцины.

У пациентов исследование субпопуляционного состава лимфоцитов было проведено дважды - до вакцинации и через 90 дней после введения 1-го компонента вакцины Гам-КОВИД-Вак.

Взятие крови осуществляли натощак из периферической вены. Оценивали общее число лейкоцитов и лимфоцитов, субпопуляционный состав лимфоцитов по следующим маркерам дифференцировки: CD3+, CD3+CD4+, CD3+CD8+, CD19+, CD3-CD56+CD16+, CD3+CD56+CD16+, CD19+CD5+, CD56+, а также содержание активированных лимфоцитов с фенотипом CD3-HLA-DR+, CD3+HLA-DR+, CD3+CD25+, CD25+, CD3+CD147+, CD19+CD147+.

Фенотипирование лимфоцитов периферической крови осуществляли на проточном цитофлуориметре Gallios (Beckman Coulter, США) с использованием программы Kaluza моноклональных антител (мАт), меченных FITC или PE, против антигенов CD3(FITC), CD4(PE), CD5(PE), CD8(PE), CD16+СD56(PE), CD19(FITC), CD56(PE), CD25(FITC), HLA-DR(FITC), CD147(АРC) (Becton Dickinson и eBioscience, США). Лимфоцитарный гейт, позволяющий исключить из анализа другие клетки крови, выявлялся с помощью мАт к СD45, меченных PerCP (Dako, Дания). Для оценки позитивно окрашенных субпопуляций использовались соответствующие FITC или PE-меченые изотипические IgG.

До вакцинации определение антител классов IgМ и IgG к SARS-CoV-2 проводили с помощью набора реагентов для экспресс-выявления суммарных IgМ и IgG антител к вирусу SARS-CoV-2 в сыворотке (плазме) и цельной крови иммунохроматографическим методом («ХЕМАТест анти- SARS-CoV-2» производства ООО «ХЕМА», Россия).

Через 90 дней проводили повторное взятие периферической крови для определения антител IgG к SARS-CoV-2 методом твердофазного иммуноферментного анализа (ELISA) в сыворотке (плазме) крови «ДС-ИФА-АНТИ-SARS-CoV-2-G(S)» производства НПО «Диагностические системы», Россия. Учет результатов осуществляли на спектрофотометре Infinite F50 (TEKAN, Австрия). Согласно инструкции компании-производителя, тест предназначен для качественного и полуколичественного определения антител, для интерпретации результата используется индекс позитивности (ИП), который рассчитывается по формуле: ИП = ОП образца/Cut-off, где ОП образца - величина оптической плотности образца. При ИП>1,2 – образец положительный, при ИП <0,8 – образец отрицательный. При значении ИП, лежащем в промежутке от 0,8 до 1,2, результат сомнительный (неопределенный). Образцы с сомнительным результатом были повторно протестированы через 1-2-дня из другой порции крови.

Исследование было одобрено комиссией по этике биомедицинских исследований ФГБУ «НМИЦ АГП им. В.И. Кулакова» Минздрава России.

Статистический анализ полученных данных осуществляли с помощью таблиц «Microsoft Excel» и MedCalcÒ (версия 16.8). Для анализа количественных данных в группах сравнения определяли вид распределения данных с помощью W-теста Шапиро-Уилка. Данные представлены средней арифметической величиной и стандартным отклонением (M (SD)), при отклонении распределения данных от нормального применяли методы непараметрической статистики с оценкой медианы и верхней, и нижней квартили (Mе(Q1-Q3)). Для оценки межгрупповых различий использовали критерий Вилкоксона для попарных сравнений. Различия считали статистически значимыми при p <0,05.

Результаты. Все включенные в исследование соответствовали критериям включения, средний возраст женщин составил 33,2±7,8 года, средний индекс массы тела – 23,1 (20,1-25,0) кг/м2. Средний возраст мужчин составил 35,5±9,1года, средний индекс массы тела – 25,3 (23,6-27,9) кг/м2.

Изначально в исследование были включены 250 женщин, подходящих по критериям включения и подписавших добровольное информированное согласие на вакцинацию и участие в исследовании. Из 250 женщин 30 не пришли на повторное обследование. Таким образом, полное обследование было сделано у 220 (88%) женщин. Клинико-анамнестические данные пациенток, включенных в исследование, представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Средний возраст пациенток, включенных в исследование, составил 33 года, при этом 1/3 пациенток были старше 37 лет. Средний ИМТ составил 22,4 кг/м2, при этом 1/4 пациенток имели избыточную массу тела (≥25 кг/м2).

Изначально в исследование были включены 150 мужчин, подходящих по критериям включения и подписавших добровольное информированное согласие на вакцинацию и участие в исследовании. Из 150 мужчин 18 не пришли на повторное обследование. Таким образом, полное обследование было сделано у 132 (88%) мужчин. Клинико-анамнестические данные мужчин, включенных в исследование, представлены в таблице 2.

Таблица 2.

 

Средний возраст мужчин, включенных в исследование, составил 34,5 года, при этом более 1/3 пациентов были старше 37 лет. Средний ИМТ составил 25,3 кг/м2, при этом 1/2 пациентов имели избыточную массу тела (≥25 кг/м2).

В целом, вакцинация переносилась пациентами хорошо, не было отмечено серьезных побочных проявлений после иммунизации (ПППИ). Варианты ПППИ на вакцинацию представлены в таблице 3.

Таблица 3.

У 1/3 пациентов обоего пола отмечалась лихорадка, причем фебрильная лихорадка чаще отмечалась после введения 1-го компонента вакцины. У 1/5 пациентов отмечались системные реакции в виде недомогания, головной боли или миалгии, более часто - после введения 2-го компонента. У 15% женщин и 7% мужчин (в 2 раза реже) отмечалась местная реакция в месте введения вакцины в виде боли, отека и красноты. Более редкое указание мужчинами на местные проявления может быть связано с меньшими субъективными ощущениями, характерными для мужского пола. Реакция на введение вакцины чаще отмечалась после введения 2-го компонента и была кратковременной (1-2 дня).

Параметры иммунограммы были проанализированы у 194 пациентов (119 женщин и 75 мужчин) до и после вакцинации. Результаты представлены в таблице 4.

Таблица 4.

При сравнении показателей иммунограммы до и после вакцинации отмечалось повышение относительного содержания T-лимфоцитов (CD3+), снижение абсолютного и относительного содержания субпопуляций естественных киллеров (NK-клеток, CD3-CD56+CD16+) и Т-клеток с функциями естественных киллеров (NKT-клеток, CD3+CD56+CD16+, CD3+CD56+), повышение абсолютного и относительного содержания активированных T-лимфоцитов с фенотипом CD3+CD25+, а также снижение экспрессии рецептора CD147 на T-и В-лимфоцитах.

При сравнительном анализе иммунограммы у женщин до и после вакцинации (рисунок 1) было отмечено увеличение относительного содержания Т-лимфоцитов, субпопуляции Т-хелперов, повышение абсолютного и относительного содержания активированных T-лимфоцитов, снижение абсолютного и относительного содержания субпопуляций естественных киллеров, естественных киллерных Т-клеток, а также снижение экспрессии рецептора CD147 на T-лимфоцитах.

Рисунок 1

Сходные закономерности выявлены и при исследовании иммунограммы у мужчин (рисунок 2), за исключением увеличения содержания лимфоцитов и снижения экспрессии рецептора CD147 как на T-, так и на В-лимфоцитах. Изменений в показателях Т-клеточного звена иммунитета выявлено не было.

 

Рисунок 2

Высокая эффективность вакцины подтверждалась образованием специфических противовирусных антител класса G к SARS-CoV-2 у 97,5% вакцинированных женщин и у 92,3% вакцинированных мужчин. Индекс позитивности у женщин составил 9,65 (5,0-11,6), - у мужчин 9,5(4,8-11,6).

Обсуждение результатов. Полученные нами данные подтверждают иммуногенность вакцины Гам-КОВИД-Вак: у иммунизированных людей были обнаружены антитела против SARS-CoV-2, что представляется закономерным, поскольку именно эта вакцина обеспечивает представление антигенных детерминант S-белка коронавируса и по I и по II классу МНС и, следовательно, вызывает формирование полноценного гуморального иммунного ответа.

В результате проведенной работы были выявлены изменения в иммунограмме после вакцинации в виде повышения активированных Т-лимфоцитов (CD3+CD25+) и уменьшение содержания в периферической крови натуральных киллерных клеток (CD56+ и CD16+). CD25+ является маркером ранней активации субпопуляций Т-лимфоцитов и представляет собой α-цепь рецептора ИЛ2. Данный показатель отражает способность лимфоцитов к пролиферации и дифференцировке, характеризует функциональное состояние активированных Т-лимфоцитов (CD3+CD25+) [2]. В клинической практике часто исследуют субпопуляцию CD3+CD25+Т-лимфоцитов. Повышение их количества, так же, как и общей популяции CD25+-лимфоцитов может свидетельствовать, с одной стороны, о ранней стадии воспалительного процесса любой природы [10], а с другой - о формировании среди этих клеток минорной субпопуляции Т-лимфоцитов с естественной регуляторной функцией и экспрессией транскрипционного фактора FOXP3 и о затухании (супрессии) воспалительного процесса любой природы. В анализируемом случае повышение содержания активированных Т-лимфоцитов (с маркером CD25+) может свидетельствовать о формировании субпопуляции супрессорных Т-лимфоцитов, способствующих снижению интенсивности воспалительного процесса, вызванного вакцинацией.

Поскольку вакцинация Гам-Ковид-Вак вызывает процесс, аналогичный вирусному инфекционному процессу, то снижение в периферической крови вакцинированных спустя два-три месяца после вакцинации содержания субпопуляций с естественной киллерной активностью (клеток с маркерами CD56+ и CD16+) может свидетельствовать о затухании воспалительного процесса вирусной природы, что подтверждает высказанное выше предположение. С другой стороны, в настоящее время считается установленным, что при стрессе у здоровых людей наблюдается временное изменение показателей функций иммунной системы [1] Введение антигена в организм само по себе вызывает реакцию, напоминающую стресс. Известно, что субпопуляции клеток с естественной киллерной активностью (CD56+ и CD16+) могут снижаться на фоне стресса при временном снижении сопротивляемости организма к стрессорным факторам [20, 6], которой также может быть вакцинация, тем более что все выявленные значения содержания NK-клеток у обследованных и до и после вакцинации были в пределах референсных диапазонов (CD3-CD56+CD16+(абс)-0,08-0,76; CD3-CD56+CD16+-8-19%). Нельзя исключить влияния и других дополнительных стрессорных факторов, поскольку исследование иммунного статуса осуществлялось через 2-3 месяца после введения 2-го компонента вакцины.

Кроме того, в представленном исследовании выявлено снижение после вакцинации экспрессии CD147 на лимфоцитах. CD147 – трансмембранный гликопротеин, экспрессирующийся не только на всех лейкоцитах, но и на тромбоцитах и эндотелиальных клетках. Известно, что он может действовать как корецептор для SARS-CoV-2, связываясь с рецептор-связывающим доменом S-белка шипа (RBD) [19, 9]. И хотя на сегодняшний день не выявлено прямого взаимодействия между RBD и CD147, тем не менее, выявленное нами снижение экспрессии CD147 может отражать формирование после вакцинации защиты клеток хозяина от проникновения вируса SARS-CoV-2.

Заключение. Полученные данные свидетельствуют, во-первых, о том, что вакцинация индуцирует специфический гуморальный иммунный ответ, который определяется через три месяца после вакцинации, а во-вторых, не приводит к серьезным нарушениям в функционировании иммунной системы, которые могли бы найти отражение в субпопуляционном составе лимфоцитов.

Таким образом, из представленных данных можно сделать вывод об эффективности Гам-КОВИД-Вак. Однако следует продолжать наблюдения для оценки безопасности вакцинации против SARS-CoV-2, вероятности последующей заболеваемости и характера течения COVID-19, поскольку известно, что иммунный ответ часто бывает гетерогенным и варьируется у разных людей в зависимости от возраста, окружающей среды и индивидуального состояния здоровья не только на конкретный патоген, но и на вакцинацию[3, 5].

 

Работа выполнена в рамках прикладного научного исследования №АААА-А20-120111790057-6.

 

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

×

About the authors

Evgeniya Inviyaeva

National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology of Ministry of Healthcare of Russian Federation, 117997, Moscow, Russian Federation

Author for correspondence.
Email: e_inviyaeva@oparina4.ru
ORCID iD: 0000-0001-9878-3637

PhD, senior researcher of the laboratory of clinical immunology

Russian Federation, 117997, Russian Federation, Moscow, Ulitsa Academician Oparina 4

Valentina V Vtorushina

National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology of Ministry of Healthcare of Russian Federation, 117997, Moscow, Russian Federation

Email: v_vtorushina@oparina4.ru
ORCID iD: 0000-0002-8406-3206

PhD, immunologist-allergist doctor

Russian Federation, 117997, Russian Federation, Moscow, Ulitsa Academician Oparina 4

Yulia S Drapkina

National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology of Ministry of Healthcare of Russian Federation, 117997, Moscow, Russian Federation

Email: yulia.drapkina@gmail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0545-1607

PhD, obstetrition-ginecologist at the B.V. Leonov department of assisted technologies for the treatment of infertility

Russian Federation, 117997, Russian Federation, Moscow, Ulitsa Academician Oparina 4

Lyubov V Krechetova

National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology of Ministry of Healthcare of Russian Federation, 117997, Moscow, Russian Federation

Email: l_krechetova@oparina4.ru
ORCID iD: 0000-0001-5023-3476

PhD, MD(Medicine), Head of the laboratory of clinical immunology

Russian Federation, 117997, Russian Federation, Moscow, Ulitsa Academician Oparina 4

Nataliya V Dolgushina

National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology of Ministry of Healthcare of Russian Federation, 117997, Moscow, Russian Federation

Email: n_dolgushina@oparina4.ru

M.D., Ph.D., M.P.H., Head of R&D Department, Kulakov NMRC OGP

Russian Federation, 117997, Russian Federation, Moscow, Ulitsa Academician Oparina 4

Sergey V Khaidukov

M. Shemyakin and Yu. Ovchinnikov Research Institute of Bioorganic Chemistry

Email: Khsergey54@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1600-5335

PhD, MD (Biology), Senior Research Associate, Laboratory of Carbohydrates

Russian Federation, 117997, Russian Federation, Moscow, Miklukho-Maklaya street, 16/10

Supplementary files

There are no supplementary files to display.


Copyright (c) Inviyaeva E., Vtorushina V.V., Drapkina Y.S., Krechetova L.V., Dolgushina N.V., Khaidukov S.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 64788 от 02.02.2016.


This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies