Wirkt Impfung gegen Mutanten?

Die Freude über die Impfung gegen COVID-19 (coronavirus disease 2019) wurde durch das Auftauchen von Mutanten getrübt, insbesondere da befürchtet wurde, dass die Wirksamkeit der Impfung gegen diese Varianten beeinträchtigt werden könnte. Diesbezüglich gibt es jetzt Entwarnung. 

In einer aktuellen Studie konnte nämlich nachgewiesen werden, dass die zelluläre Immunantwort von geimpften auch gegen mutierte SARS-CoV-2 (severe acute respiratory syndrome coronavirus 2) Varianten wirkt.

Wenn bestimmte Regionen aufgrund stärkerer sozialer Interaktionen ein höheres Übertragungsniveau aufweisen, können Varianten, die in diesen Regionen häufiger vorkommen, insgesamt häufiger auftreten. Änderungen der sozialen Kontaktmuster korrelieren eng mit Änderungen der Übertragung und mit der COVID-19-Belastung. 

Wenn jedoch keine wesentlichen Unterschiede in den sozialen Interaktionen zwischen Regionen mit hoher und niedriger Mutanten-Prävalenz festgestellt werden können, dann deutet die offensichtliche Entkopplung zwischen Kontaktraten und Übertragung auf veränderte Übertragungseigenschaften des Virus hin.

Wie wird die zelluläre Immunantwort ausgelöst?

T-Zellen erkennen früh eine Virusinfektionen und unterstützen die Entwicklung von Antikörpern durch B-Zellen. Das Auftreten mehrerer SARS-CoV-2-Varianten hat Auswirkungen auf die Bekämpfung der COVID-19-Pandemie. Zu den Varianten gehören die UK Variante, die Südafrika Variante, die Brasilianische Variante und die Kalifornien Variante. Die UK und die Brasilianische Variante ist mit einer erhöhten Übertragbarkeit verbunden und für die Brasilianische Variante wird angenommen, dass sie in der Lage ist, die durch vorherige Infektion mit dem Corona Virus ausgelöste Immunität in 25-61% der Fälle zu umgehen.

Mutationen sind im viralen Spike (S) -Protein vorhanden und umfassen Mutationen in der Rezeptorbindungsdomäne, der N-terminalen Domäne und der Furin-Spaltstellenregion. Mehrere dieser Mutationen wirken sich direkt auf die Bindungsaffinität des ACE2-Rezeptors aus, was sich auf die Infektiosität, die Viruslast oder die Übertragbarkeit auswirken kann. 

Es wurde auch festgestellt, dass sich einige der Mutationen in Regionen befinden, an die die neutralisierenden Antikörper binden, was die Immunität beeinflussen kann, die durch eine SARS-CoV-2-Infektion oder eine Impfung induziert wird.

Was ist eine CD4 + und CD8 + T-Zell Antwort?

CD4 + und CD8 + T-Zellantworten spielen eine wichtige Rolle bei der Auflösung der SARS-CoV-2-Infektion. Ein CD4 +  und CD8 + T-Zell Gedächtnis wird durch COVID-19 induziert und COVID-19-Impfstoffe lösen CD4 +  und CD8 + T-Zellantworten aus.

Das Immunsystem besteht aus Leukozyten, weißen Blutkörperchen, die miteinander, mit anderen Zellen, mit Gewebematrizen, mit Infektionserregern und mit Antigenen interagieren. Diese Wechselwirkungen werden durch Glykoproteine und Glykolipide der Zelloberfläche vermittelt.

Alle weißen Blutkörperchen sehen gleich aus. Die Klassifikation der Leukozyten erfolgt anhand ihrer Oberflächenmoleküle. Man spricht von der sogenannten CD-Nomenklatur, wobei CD für „Cluster of Differentiation“ steht. CD8, Cluster of Differentiation 8, ist ein Transmembranglykoprotein, das auf CD8+ T-Zellen exprimiert wird.

CD8 bindet an einen Major Histocompatibility Complex, MHC, Klasse I. MHC sind Proteine an der Zelloberfläche, deren Funktion darin besteht, Peptidfragmente zu binden, die von Pathogenen stammen, und sie auf der Zelloberfläche zur Erkennung durch die geeigneten T-Zellen anzuzeigen. In der Folge werden virusinfizierte Zellen getötet und B-Zellen aktiviert, um Antikörper zu produzieren, die auch extrazelluläre Pathogene neutralisieren. Die Funktion der CD8+ T-Zellen besteht somit in der Bindung an von MHC der Klasse-I präsentierten Antigenen.

Es gibt 2 Klassen von MHC Proteinen. Beide Klassen haben die Aufgabe, Peptide auf der Zelloberfläche den T-Zellen zur Erkennung zu präsentieren. MHC Klasse I finden sich auf Leukozyten, die den CD8+ T-Zellen Antigene präsentieren.

Immunogene Peptid-MHC-Klasse-I (pMHCI) -Komplexe werden auf kernhaltigen Zellen präsentiert und von zytotoxischen CD8 + T-Zellen erkannt. Die Präsentation von Immunogene Peptid-MHC-Klasse-II (pMHCII) durch Antigen-präsentierende Zellen z. B. Makrophagen oder B-Zellen, kann andererseits CD4 + T-Zellen aktivieren. In beiden Fällen handelt es sich um einen T-Zell-Rezeptor, der mit einem bestimmten pMHC-Komplex interagiert, was zu einer anhaltenden Zell-Zell-Bindung und T-Zell-Aktivierung führt.

Ein Antigen, zum Beispiel ein Virus, das mit einem MHC-I-Rezeptor auf der Zellmembran präsentiert wird, verursacht die Bindung einer CD8+ T-Zelle und deren nachfolgende Aktivierung zur zytotoxischen T-Zelle.

CD8+ T-Zellen werden im Thymus, einem lymphatischen Organ innerhalb des Brustkorbes, gebildet und expremieren den T-Zell Rezeptor. Jede der Billionen von T-Zellen, die bei der Geburt vorhanden sind, trägt einen einzigartigen Rezeptor auf ihrer Oberfläche, der ein Molekül oder Antigen von potenziellen Eindringlingen erkennen kann und jeder Mensch hat ein anderes Repertoire an Billionen von T-Zell-Rezeptoren, TCRs. Einige dieser TCRs sind mit denen anderer Personen identisch. Diese werden „öffentliche T-Zell-Rezeptoren“ genannt. Für das Coronavirus wurden 135.000 öffentliche TCRs identifiziert.

Die enorme Vielfalt unter den T-Zell-Rezeptoren ermöglicht es dem menschlichen Körper, praktisch jeden neuen Erreger zu erkennen, dem er begegnen könnte. Der Begriff T-Zelle, leitet sich von ihrer Bildung im Thymus ab. CD8+ T-Zellen erkennen Peptide, die von MHC-Klasse-I-Molekülen, die auf der Oberfläche von Zellen vorhanden sind, präsentiert werden. 

CD8+ T-Zellen können auf Krankheitserreger durch Expansion und Differenzierung in zytotoxische Effektorzellen reagieren. CD8+ T-Zellen, auch als zytotoxische T-Lymphozyten bezeichnet, sind für die Abwehr von Viren wichtig. Sie wandern in alle Ecken des Körpers, um die Infektion zu beseitigen.

Wenn eine CD8+ T-Zelle ihr Antigen erkennt und aktiviert wird, verfügt sie über Mechanismen, infizierte Zellen zu töten. Einer davon ist die Sekretion von Zytokinen, hauptsächlich alpha Interferon, TNF-α und gamma Interferon, IFN-γ. Die Freisetzung von gamma-Interferon dient als Signal für die Aktivität der T-Zellen.

Die zweite Hauptfunktion ist die Produktion und Freisetzung von zytotoxischen Granulaten. Die dritte Hauptfunktion der Tötung infizierter Zellen durch CD8 + T-Zellen erfolgt über die Fas / FasL-Wechselwirkung. Aktivierte CD8 + T-Zellen exprimieren FasL auf ihrer Zelloberfläche, das an seinen Rezeptor, Fas, auf der Oberfläche der Zielzelle bindet. 

Diese Bindung bewirkt, dass die Fas-Moleküle auf der Oberfläche der Zielzelle trimerisieren, wodurch Signalmoleküle zusammengezogen werden. Die Signalmoleküle führen zur Aktivierung der Caspase-Kaskade, was die Apoptose der Zielzelle zur Folge hat.

Viren stimulieren mit Leichtigkeit eine starke antigen-spezifische CD8+ zytotoxische T-Lymphozyten Reaktion. Diese T-Zellen, die ein pathogen-kodiertes Antigen erkennen, durchlaufen mehrere Replikationsrunden, um eine enorme Anzahl von zytotoxischen T-Lymphozyten Nachkommen zu erzeugen.

Während einer Infektion gelangen Antigene und Krankheitserreger über die Lymphgefäße in den abfließenden Lymphknoten. Kurz nach einer Infektion wandern CD8 + T-Zellen in Richtung der peripheren Regionen des Lymphknotens, wo sich CD169 + Makrophagen befinden, die CD8-T-Zellen aktivieren können.

Wie wirken sich SARS-CoV-2-Varianten auf die Reaktivität von T-Zellen aus?

Um dieser Frage nachzugehen, wurde die T-Zell-Antwort von Personen untersucht, die COVID-19 durchgemacht hatten und die T-Zellantworten von Probanden auf Varianten des SARS-CoV-2, die einen der  Impfstoffe von Moderna, mRNA-1273, oder Pfizer / BioNTech, BNT162b2,  erhalten hatten. Das heißt, es wurden T-Zell-Antworten untersucht, die entweder durch eine natürliche Infektion ausgelöst wurden oder T-Zellantworten auf Varianten, die durch Impfung mit einem der COVID-19-mRNA-Impfstoffe von  Pfizer / BioNTech oder Moderna ausgelöst wurden.

Die CD4 + oder CD8 + T-Zellantworten auf die UK Variante, die Südafrika Variante, die Brasilianische Variante und die Kalifornien Variante entsprachen den T-Zellantworten, die nach einer durchgemachten Covid-19 Erkrankung beobachtet werden konnte .

Diese Ergebnisse sind angesichts der Besorgnis über die Auswirkungen der SARS-CoV-2-Varianten auf die Immunität gegen Covid-19 von Interesse. Zusammengefasst hat sich also gezeigt, dass die T-Zell-Antworten der geimpften auf Varianten weitgehend dem entsprechen, was an T-Zell-Antworten bei Patienten beobachtet wurde, die eine Infektion durchgemacht hatten.

Schützt Impfung vor Mutanten?

Die T-Zell-Antwort kann dazu beitragen, den Schweregrad von COVID-19 zu mildern, der durch Varianten induziert wird, die neutralisierenden Antikörpern teilweise oder weitgehend entgehen. 93% der CD4 + T-Zellen und 97% der CD8 + T-Zellen Epitope sind in den Varianten vollständig konserviert.

Zusammengefaßt heißt das, dass der Effekt der varianten Mutationen auf die globalen CD4 + und CD8 + T-Zellantworten vernachlässigbar ist und man praktisch durch eine Impfung auch gegen die Mutanten geschützt ist.

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