Relação entre o SARS-CoV-2, memória imunológica e convalescença

Autora: Melissa Markoski (@melmarkoski); Revisado por: Luciana Santana (@lucfsantana1812) e Mellanie F. Dutra (@mellziland)

Imagem adaptada de https://www.biolegend.com/ja-jp/transcription-factors

Depois de um ano em que o mundo tomou conhecimento sobre o SARS-CoV-2 e a COVID-19 e está finalmente vivendo a realidade da disponibilidade de vacinas para a população, as perguntas que não querem calar são estas: “quanto tempo estaremos protegidos do vírus através da imunização?” e “quem pegou a doença já está imune?”. Imune, do latim, significa “livre”. E livre da doença é o que todos nós queremos estar. Do ponto de vista biológico, a imunização corresponde à aquisição de proteção a um determinado agente infeccioso, criando uma resistência à doença causada por esse agente, através da estimulação de uma resposta imune, que pode ser inata (não específica, também conhecida como nossa primeira linha de defesa) ou adquirida (adaptativa, mais específica, acionada para se somar à inata) se houver necessidade de resposta mais específica. A resposta imune adaptativa é a que envolve a ativação de células T, B, geração de anticorpos e memória imunológica. Essa resposta, que é ativada naturalmente, ganha uma espécie de “força de propulsão” quando é obtida através de vacinas. Considerando que somos uma espécie biologicamente bastante heterogênea e pelo fato de que a COVID-19 ainda é uma doença relativamente nova em nosso meio, o conhecimento sobre como ela ativa a resposta imune dos seres humanos não está totalmente claro, mas vem sendo aumentado a cada dia. 

Apenas para relembrar, nossa resposta imune é ativada sempre que um organismo estranho ao nosso corpo entra em contato com ele. Para isso, há muitas células e moléculas específicas para a realização dessa importante e “árdua tarefa”. Inicialmente, temos várias células (como neutrófilos e células Natural Killer, que são tipos de leucócitos, os glóbulos brancos) e moléculas (como citocinas e interferons), que respondem de uma forma inespecífica, ou seja, “tem algo estranho no corpo, não sabemos exatamente o que é, mas vamos tentar liquidá-lo!”. Nessa primeira forma de defesa (resposta imune inata), a liberação das citocinas e interferons atua para combater e eliminar os organismos invasores, como os vírus, além de algumas barreiras químicas e físicas. No momento em que os vírus escapam (mecanismo chamado de evasão da resposta imune) a esse ataque, a resposta adaptativa (que pode levar dias a semanas) é montada.

Depois de alguns dias de infecção e de uma épica batalha do nosso sistema imune inato contra esses agentes, o que pode também gerar um processo inflamatório devido à ação das citocinas, uma resposta mais específica pode ser acionada, convocando células e moléculas “especialistas” (resposta imune adaptativa). Na resposta adaptativa, células e moléculas irão aprender a identificar detalhes do agente infeccioso e a responder contra ele, de forma bastante específica. Entre as células, destacam-se os linfócitos B e T (que também fazem parte do grupo dos glóbulos brancos, mas são da linha de defesa específica). Essas células promovem respostas bem direcionadas aos invasores e também constituem a memória imunológica, ou seja, as células que irão defender o organismo quando ele for exposto novamente ao mesmo agente, mas de maneira muito mais rápida e eficiente; já entre as moléculas, destacam-se as imunoglobulinas (os anticorpos), que são liberados pelas células B.  Na Rede Análise COVID-19, muitos artigos científicos sobre o assunto já foram analisados e textos foram publicados na tentativa de ajudar a esclarecer essas questões. Você pode encontrar, por exemplo, informações gerais sobre imunidade e COVID-19, a interação do SARS-CoV-2 com as células do sistema imune, como ocorre a ligação da proteína Spike do SARS-CoV-2 com as imunoglobulinas, os destaques na atuação das células T na resposta à forma mais severa da doença, a relação das células T com outros coronavírus e semelhanças do ataque a essas células pelo vírus com aquele promovido pelo HIV. Recentemente, o entendimento sobre como a resposta imune é ativada pelo SARS-CoV-2 ganhou um novo capítulo. Agora, o foco são as células B de memória longa e a convalescença, que é o período de recuperação após uma doença e que pode acompanhar também a produção e circulação dos anticorpos (como é o caso do chamado plasma convalescente). Focados nessas questões, um grupo de pesquisadores da Universidade de Melbourne, Austrália, publicou um interessante estudo na revista Science Immunology [1], alvo de discussão deste texto. 

Para início de conversa, vamos esclarecer que há uma grande diferença entre os anticorpos séricos, produzidos após a infecção (aqueles que estão circulando na nossa corrente sanguínea, usados na terapia com o plasma convalescente) e que podem decair ao longo do tempo, para aqueles que podem ser produzidos após o estabelecimento das células de memória longa, que constituem uma imunidade duradoura. Mas esse decaimento não significa que necessariamente você perdeu suas defesas! Se as células de memória forem criadas, é possível que elas respondam com uma nova onda de anticorpos (por exemplo, caso seu corpo seja desafiado pelo agente infeccioso mais uma vez). Outro fator importante é que as células B e T são ativadas em resposta a uma apresentação a elas por outras células do sistema imune (que são os macrófagos e as células dendríticas) de pequenas porções das proteínas virais. Se for possível, “visualize”: vírus são extremamente pequenos; possuem proteínas na sua superfície, como a Spike (S) e a do nucleocapsídeo (N); essas proteínas, denominadas antígenos (quando são estranhas a um organismo), possuem trechos denominados de domínios (como o de ligação ao receptor das células humanas, chamado RBD); e esses domínios (ou parte deles) é que são reconhecidos pelo sistema imune. Assim, essas pequeníssimas porções, nomeados epítopos, correspondem a “etiquetas” que ajudam na identificação dos organismos invasores. Em uma analogia, os epítopos poderiam ser comparados a retratos-falados de sujeitos procurados, distribuídos aos investigadores. Essa apresentação do epítopo diretamente ao sistema imune, que é feito de forma natural pelas células apresentadoras de antígenos mencionadas acima ou, por exemplo, através das vacinas de RNA, quando queremos uma proteção robusta mas sem ter a doença, gera uma discussão interessante sobre eficiência de resposta vacinal (tema para uma próxima discussão). 

De maneira geral, uma vez que uma célula T ou B entra em contato com um epítopo, ela ativa uma resposta (citotoxicidade, no caso das células T, ou produção de anticorpos no caso das B) e recebe uma espécie de status de reconhecimento no “hall da fama” do sistema imune; ou seja, ela fica “registrada” na forma de célula de memória. Assim, toda vez que o agente invasor acessar novamente o organismo, essa célula de memória é ativada, ocorrendo o que chamamos de expansão clonal (e não consigo deixar de comparar ao exército de clones, os stormtroopers, de Star Wars – e, se você gosta da brincadeira, leia esse texto sobre máscaras). Mas o fato é que rapidamente temos um “exército” de células B ativado e, novamente, produzindo anticorpos específicos contra o agente invasor.

No estudo da Gemma Hartley e colaboradores, tema desse texto, eles geraram tetrâmeros (conjuntos de quatro unidades proteicas) marcados com fluoróforos a partir do RBD e da proteína N. Os fluoróforos são substâncias que emitem fluorescência (encontradas em algumas águas-vivas, por exemplo), em determinados comprimentos de onda, e muito utilizados pelos cientistas para determinação de presença ou localização de moléculas nas células (que se tornam facilmente observadas por microscópios de fluorescência ou detectadas por outros equipamentos). Dessa forma, é como se tivessem marcado essas unidades de proteínas com luzes fluorescentes, para facilitar enxergá-las dentro das células. Assim, as proteínas do estudo foram geradas e purificadas (para termos apenas elas) em laboratório e testadas para afinidade (o quanto os anticorpos são afins e conseguem ligar essas proteínas) contra células B de memória isoladas de pacientes com COVID-19. É importante destacar que as células B, que produzem anticorpos, também conservam uma parte deles ancorados (retidos) em sua membrana plasmática e, por isso, o experimento envolvendo a afinidade é possível. Pense numa célula com vários desses anticorpos “pendurados” ao seu redor. 

Para testar a hipótese, as células B foram isoladas do sangue de 25 pacientes com COVID-19 (confirmada por teste de PCR) entre 4 e 242 dias (ou seja, em convalescença) após a infecção com o vírus e foram caracterizadas através de citometria de fluxo (uma técnica que  identifica diferentes tipos de células a partir do reconhecimento de quais proteínas estão em sua parte externa – a membrana). A citometria também serviu para analisar se as células B, quando colocadas juntas com as proteínas RBD e N, apresentariam os respectivos anticorpos de reconhecimento a essas proteínas em sua superfície. Você já deve ter visto esses sistemas de câmeras que “escaneiam” a face de uma pessoa quando a captura de imagem é feita… É mais ou menos isso que o citômetro de fluxo (equipamento utilizado na citometria) irá fazer.

Outra observação importante a fazer é sobre os tipos de anticorpos que as células B produzem em uma resposta imunológica. De maneira geral, o linfócito B produz 5 classes de imunoglobulinas (IgA, IgD, IgE, IgG e IgM), que podem estar livres no sangue  e/ou estarem juntas à membrana dessa célula B. As imunoglobulinas desempenham funções diferenciadas, de acordo com suas propriedades e localização na célula e suas habilidades em lidar com diferentes antígenos. Em relação à COVID-19, destacam-se as ações das classes IgG e IgM. As IgM são aquelas mais presentes na membrana das células B, e eliminam os agentes infecciosos nos estágios iniciais da infecção. As IgG são ativadas em estágios posteriores da infecção, e ativam respostas citotóxicas (de destruição da célula infectada). Ainda, temos um sistema complementar (chamado, inclusive de sistema complemento), que contribui para a eliminação desses agentes infecciosos, marcando-os para ficarem “mais visíveis” para as células citotóxicas ou para a ação dos anticorpos. Em um estudo realizado com 285 pacientes com COVID-19 internados em hospitais da China, os títulos (quantidades) de IgG e IgM, que começaram a ser detectados após o 4º dia do início dos sintomas, atingiram o pico máximo, respectivamente, em 17-19 e 20-22 dias após o surgimento dos sintomas [2]. Porém, as IgM diminuíram em torno da terceira semana após os sintomas, enquanto que as IgG permaneceram por mais tempo. Esta produção e liberação de anticorpos na corrente sanguínea após contato com o organismo invasor é o que chamamos de soroconversão. Além disso, a presença de IgG e IgM são importantes para os testes sorológicos em pacientes com COVID-19 (para dúvidas sobre os testes, leia esse texto); porém, a presença desses anticorpos não indica necessariamente se a pessoa está com a doença ativa, embora possa detectar que a pessoa respondeu ao SARS-CoV-2 mesmo com teste PCR negativo.

Voltando ao estudo, através da citometria de fluxo, os pesquisadores caracterizaram extensivamente as células B de memória longa dos pacientes. Tanto células B que expressavam anticorpos para RBD quanto para a proteína N puderam ser detectadas em todas as amostras de sangue dos pacientes desde o momento inicial da análise (4º dia após o início dos sintomas), e persistiram até o 242º dia (com exceção de apenas uma amostra e somente no caso da proteína N). Não sabemos se há relação, pois os pesquisadores não discutem isso no artigo, mas dos 25 pacientes, apenas um deles era assintomático para a doença; os demais apresentaram os sintomas característicos, de leves a críticos (febre, tosse, anosmia, dor de cabeça, mialgia, etc. – para saber mais sobre sintomas, leia esse texto). 

É possível que haja uma relação entre a resposta imune ao SARS-CoV-2, aquela que envolve a produção de anticorpos (resposta adquirida humoral), com o estado infeccioso da COVID-19, onde, talvez, assintomáticos quase não desenvolvam uma resposta robusta. Isso também poderia significar que pessoas que tiveram sintomas leves (ou não tiveram sintoma algum) podem não ter gerado as células B de memória, e poderiam desenvolver sintomas mais severos ao se reinfectar. Acrescento que essas pessoas, os assintomáticos, poderiam talvez desenvolver a resposta inata de maneira mais eficiente no início da infecção com o vírus (esses artigos [3,4] corroboram meus argumentos e a Figura 1 ilustra as fases da resposta imune contra vírus). De fato, a base da resposta imune viral se dá na resposta inata através da ação de citocinas, interferons e células Natural Killer; porém, se o vírus conseguir evadir a esse ataque, a resposta imune adaptativa entraria em ação [5]. Por outro lado, se a resposta inata for eficiente em eliminar o vírus, talvez a resposta adquirida e, consequentemente, a memória imunológica não sejam geradas, mas as pessoas poderiam passar por toda a ativação dessa resposta em uma segunda exposição ao SARS-CoV-2. Do mesmo modo, talvez as pessoas que tenham desenvolvido as células B de memória em uma primeira infecção, poderão não desenvolver sintomas ao se reinfectar, já que o organismo estaria mais preparado em responder novamente. Mas só para lembrar, os assintomáticos são eficientes em transmitir o SARS-CoV-2, mesmo que o combatam de maneira mais “hábil”. Por isso, a máscara e o distanciamento são para todos: assintomáticos, suscetíveis e recuperados!

Figura 1. Fases da resposta imune viral. Na imunidade inata, os vírus (e outros patógenos) são reconhecidos por receptores das células de defesa e/ou internalizados (a,b), processos que desencadeiam a produção de citocinas e interferons para sua eliminação. Porém, se o vírus conseguir escapar desse ataque e para aumentar a eficiência de resposta, o sistema imune também é capaz de gerar a apresentação de antígenos do organismo invasor para células B e T (ativação da resposta adquirida), o que leva à memória imunológica (Imagem construída com base em http://app.biorender.com e https://www.youtube.com/watch?v=jeN8v5I5VNA&feature=youtu.be).

O estudo mostrou ainda que houve uma alta sensibilidade (capacidade de detectar) e especificidade (capacidade de diferenciar) em relação à interação entre as células B de memória longa e os tetrâmeros para a RBD e à proteína N. Assim, observou-se uma predominância das células B que apresentavam IgM em sua superfície no início e, posteriormente, a predominância das que produziam IgG. Outro achado interessante foi o de que o número das células B de memória longa encontrado também correlacionou com o número de células T auxiliares foliculares, células encontradas nos locais (chamados de centros germinais) onde essas células B de memória começam a criar clones delas mesmas [6]. Porém, ao se analisar os títulos de anticorpos neutralizantes (aqueles que são liberados para a corrente sanguínea para impedir a ação do agente infeccioso), verificou-se que sua presença ocorreu em 22 dos 25 pacientes, o que pode ser explicado por estudos que mostram que os títulos destes anticorpos circulantes caem após um tempo. Contudo, as análises destacam que um declínio dos anticorpos séricos na convalescença pode não refletir a diminuição da imunidade, mas sim uma contração da resposta imune com o desenvolvimento e persistência da memória celular B. E mesmo que a disponibilidade desses anticorpos tenha “prazo de validade”, essas células B podem persistir no corpo, criando uma nova onda de anticorpos, caso haja reinfecção. Além disso, esses anticorpos podem salvar vidas através da terapia com o plasma convalescente em pacientes internados [7].

Finalmente, esse artigo trouxe uma questão crucial sobre o uso das vacinas e a ativação da memória imunológica. Ao que tudo indica, é possível que a exposição à COVID-19, no momento em que a pessoa for capaz de ativar a resposta imune específica, a memória imunológica será gerada. Lembrem-se que nem todas as pessoas chegam ao ponto de criar essa resposta! Muitas delas resolvem a infecção somente com a resposta inata, a primeira linha de defesa. Por isso todos devemos nos vacinar, para garantir a persistência dessa imunidade. Além disso, as vacinas, através da apresentação das proteínas S e N do SARS-CoV-2 ao nosso sistema imune, também serão capazes de ativar a resposta adaptativa e produzir as células B de memória, além de células T que têm papel citotóxico e de regulação da resposta imunológica. Como bem enfatizado, este estudo foi realizado com 25 pacientes e quase todos eles eram sintomáticos, mas é uma base bastante importante e que, esperamos, possa ser reproduzida na população. Contudo, é sempre bom lembrar que enquanto não temos nossa população vacinada, os cuidados de prevenção devem persistir. Aliás, leve a “regra” da prevenção para a vida, pois com certeza, ela poderá ajudar na defesa contra muitas outras doenças. 

Melissa Medeiros Markoski

Bióloga, mestre e doutora em Biologia Celular e Molecular pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul, com estágios pós-doutorais em Imunologia na Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul e Universidade Federal de Ciências da Saúde de Porto Alegre (UFCSPA); docente da UFCSPA na área de Biossegurança e pesquisadora na área de Imunoterapia e Processos Regenerativos por células-tronco (link para o Lattes: http://lattes.cnpq.br/1872859400316329).

Referências

[1] Hartley GE, Edwards ESJ, Pei M. Aui PM, et al. Rapid generation of durable B cell memory to SARS-CoV-2 spike and nucleocapsid proteins in COVID-19 and convalescence. Science Immunology.  22 Dec 2020: Vol. 5, Issue 54, eabf8891. doi: 10.1126/sciimmunol.abf8891

[2] Long QX, Liu BZ, Deng HJ, et al. Antibody responses to SARS-CoV-2 in patients with COVID-19. Nature Medicine. 2020 Jun;26(6):845-848. doi: 10.1038/s41591-020-0897-1. 

[3] Ma Z, Ni G, Damania B. Innate Sensing of DNA Virus Genomes. Annu Rev Virol. 2018 Sep 29;5(1):341-362. doi: 10.1146/annurev-virology-092917-043244.

[4] Enjuanes L, Zuñiga S, Castaño-Rodriguez C, Gutierrez-Alvarez J, Canton J, Sola I. Molecular Basis of Coronavirus Virulence and Vaccine Development. Adv Virus Res. 2016;96:245-286. doi:10.1016/bs.aivir.2016.08.003

[5] Crouse J, Kalinke U, Oxenius A. Regulation of antiviral T cell responses by type I interferons. Nat Rev Immunol. 2015 Apr;15(4):231-42. doi: 10.1038/nri3806.

[6] Good-Jacobson KL, Shlomchik MJ. Plasticity and heterogeneity in the generation of memory B cells and long-lived plasma cells: the influence of germinal center interactions and dynamics. J Immunol. 2010 Sep 15;185(6):3117-25. doi: 10.4049/jimmunol.1001155.

[7] Rabelo-da-Ponte FD, Silvello D, Scherer JN, Ayala AR, Klamt F. Convalescent Plasma Therapy in Patients With Severe or Life-Threatening COVID-19: A Metadata Analysis. J Infect Dis. 2020 Oct 1;222(9):1575-1578. doi: 10.1093/infdis/jiaa509.

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