Bindu Adhikari, Joseph S. Bednash, Jeffrey C. Horowitz, Mark P. Rubinstein, e Anastasia N. Vlasova
Abstrato
Introdução
Embora esteja estabelecido que a vacinação reduz o risco de hospitalização, existem dados conflitantes sobre se ela melhora os resultados entre pacientes hospitalizados com COVID-19. Este estudo avaliou resultados clínicos e respostas de anticorpos (Ab) à infecção/vacinas da síndrome respiratória aguda grave por coronavírus-2 (SARS-CoV-2) em pacientes com insuficiência respiratória aguda (IRA) e diversas comorbidades.
Métodos
Neste estudo de centro único, 152 pacientes adultos foram internados no hospital da Universidade Estadual de Ohio com IRA (05/2020 – 11/2022), incluindo 112 pacientes positivos para COVID-19 e 40 pacientes negativos para COVID-19. Dos pacientes positivos para COVID-19, 23 foram vacinados contra SARS-CoV-2 (Vax) e 89 não (NVax). Dos pacientes NVax COVID-19, 46 foram internados antes e 43 depois da aprovação das vacinas SARS-CoV-2. Os níveis de SARS-CoV-2 Ab foram medidos/analisados com base em vários parâmetros demográficos e clínicos de pacientes com COVID-19. Além disso, as concentrações totais de IgG4 Ab foram comparadas entre os pacientes Vax e NVax.
Resultados
Embora as taxas de mortalidade tenham sido de 36% (n=25) e 27% (n=15) para pacientes NVax e Vax não-COVID-19, respectivamente, em pacientes com COVID-19 as taxas de mortalidade foram de 37% (NVax, n=89) e 70% (Vax, n=23). Entre os pacientes com COVID-19, a taxa de mortalidade foi significativamente maior entre os pacientes Vax vs. NVax (p=0,002). A pontuação do Índice de Comorbidade de Charlson (CCI) também foi significativamente maior entre os pacientes com COVID-19 Vax vs. NVax. No entanto, o risco de mortalidade permaneceu significativamente maior (p=0,02) quando comparamos pacientes com COVID-19 Vax vs. NVax com pontuação de ICC semelhante, sugerindo que fatores adicionais podem aumentar o risco de mortalidade. Níveis mais elevados de SARS-CoV-2 Abs foram observados entre os sobreviventes, sugerindo seu papel protetor. Observamos uma tendência de aumento total de IgG4 Ab, que promove tolerância imunológica, nos pacientes Vax vs. NVax na semana 3.
Conclusão
Embora o tamanho da nossa coorte seja pequeno, nossos resultados sugerem que o estado de vacinação de pacientes com COVID-19 internados em hospitais pode não ser instrutivo na determinação do risco de mortalidade. Isto pode refletir que, na população em geral, os indivíduos com maior risco de mortalidade/insuficiência imunológica por COVID-19 provavelmente serão vacinados. É importante ressaltar que o valor da vacinação pode estar na prevenção da hospitalização, em oposição à estratificação dos resultados entre os pacientes hospitalizados, embora os nossos dados não abordem esta possibilidade. São necessárias pesquisas adicionais para identificar fatores preditivos de respostas imunogênicas aberrantes à vacinação.
Palavras-chave: SARS-CoV-2, mortalidade, anticorpos, IgG4, tolerância imunológica, comorbidades, vacinas contra COVID-19
Introdução
A pandemia da doença coronavírus 2019 (COVID-19) apresentou inúmeros desafios e ameaças à saúde, especialmente para indivíduos com comorbidades. A vacinação contra a COVID-19 conferiu protecção generalizada contra doenças graves, com taxas de hospitalização significativamente reduzidas para pessoas totalmente vacinadas em todos os grupos demográficos estudados. Inicialmente, as vacinas foram priorizadas para populações de alto risco (idosos e com comorbidades); no entanto, evidências emergentes sugerem que a vacinação pode não beneficiar ou pode até representar um risco adicional para subgrupos de pacientes, destacando a necessidade de investigação adicional. Aqui, estudamos o impacto das vacinas de mRNA COVID-19 na proteção contra insuficiência respiratória aguda (IRA) associada a COVID-19 no contexto das respostas de anticorpos (Ab) SARS-CoV-2. Além disso, avaliamos se o coronavírus do resfriado comum preexistente (CCCoV) Ab poderia alterar a patogênese do COVID-19.
Materiais e métodos
Obtivemos amostras de plasma armazenadas no Registro de Unidade de Terapia Intensiva da Universidade Estadual de Ohio (BuckICU) coletadas de indivíduos internados em hospitais da Universidade Estadual de Ohio (OSU) de maio de 2020 a novembro de 2022. Este biorrepositório coleta bioespécimes longitudinais e dados clínicos associados de pacientes hospitalizados testados positivo para COVID-19 (por RT-PCR) e insuficiência respiratória não-COVID-19 de gravidade variável. Notavelmente, a coorte é enriquecida para pacientes gravemente enfermos internados na Unidade de Terapia Intensiva (UTI). A coleta de plasma, o desenvolvimento e validação do ensaio imunoenzimático (ELISA) e os protocolos ELISA são detalhados em nosso estudo recente. Um total de 152 pacientes adultos (18+ anos) de ambos os sexos foram incluídos, incluindo pacientes infectados por SARS-CoV-2 (n=112, 74%) e não infectados (n=40, 26%). Dos 40 pacientes não-COVID, um total de 15 (38%) pacientes foram vacinados (Vax), 25 (62%) não foram vacinados (NVax). Dos 112 pacientes infectados por SARS-CoV-2, 23 pacientes (20%) foram vacinados contra SARS-CoV-2 (Vax), enquanto os restantes 89 indivíduos (80%) não foram (NVax). Dos 23 pacientes com Vax, 26% (6 pacientes) receberam 3 doses de vacina, 30% (7 pacientes) receberam 2 doses (BNT162b2/mRNA-1273), 5% (1 paciente) receberam 2 doses de um medicamento não especificado (SARS-CoV-2) e 9% (2 pacientes) receberam a vacina Ad26.COV2-S pelo menos duas semanas antes da admissão hospitalar. Trinta por cento (7 pacientes) receberam séries vacinais incompletas antes da admissão hospitalar. Assim, a maioria dos pacientes desta coorte recebeu vacinas de mRNA. Os dados comparativos sobre variáveis demográficas/clínicas estão detalhados na Tabela Suplementar 1. Quarenta e seis pacientes com COVID-19 foram internados antes da introdução da vacina, enquanto após a implementação da vacina 23 pacientes com COVID-19 Vax e 43 com NVax foram internados (figura 1).
A pontuação do Índice de Comorbidade de Charlson (CCI, a pontuação calculada a partir de um índice ponderado que consiste na idade e no número/gravidade das doenças comórbidas) foi usada para comparar pacientes com Vax e NVax. Utilizando protocolos ELISA previamente estabelecidos, medimos os níveis de CCCoV/SARS-CoV-2 Ab no plasma desta coorte. Além disso, usamos ELISA humano IgG4 (Invitrogen, catálogo #BMS2095) seguindo as instruções do fabricante e comparamos as concentrações totais de IgG4 Ab entre os pacientes Vax (n=20) e NVax (n=20) em três momentos diferentes (semana 1, semana 2 e semana 3).
A maioria das análises estatísticas foi realizada utilizando PRISM 10 (GraphPad). Para a análise estatística, a análise de sobrevivência de Kaplan Meier foi realizada utilizando R studio. O teste post hoc de Mann-Whitney e Kruskal-Wallis foi utilizado para comparar valores não pareados. O teste exato de Fisher foi utilizado para os dados da Tabela Suplementar 1. O nível de significância de 0,05 foi utilizado para determinar a significância; *p < 0,05 e ***p < 0,001.
Resultados
Em nossa coorte de pacientes com COVID-19 internados no hospital entre maio de 2020 e novembro de 2022, acumulamos 112 indivíduos, incluindo 23 indivíduos Vax e 89 indivíduos NVax. Dos 66 pacientes internados no hospital com COVID-19 grave entre dezembro de 2020 e novembro de 2022 (após a disponibilização das vacinas), 23 eram Vax e 43 eram NVax (figura 1). Curiosamente, a mortalidade entre os pacientes Vax nesta coorte foi de 70% em comparação com 37% no grupo NVax, e a taxa de sobrevida global foi ~ 2 vezes maior nos pacientes NVax (p = 0,0086, Tabela Suplementar 1). Como havia apenas 1 paciente com Vax COVID-19 na faixa etária mais jovem (19-49 anos), isso impediu a comparação das taxas de sobrevivência nesta faixa etária. É interessante notar que os pacientes NVax com idades entre 19-49 e 50-79 anos tiveram uma probabilidade de sobrevivência semelhante, embora tenha diminuído na faixa etária mais velha (80+ anos) [Figura 2A(ii)]. Nas faixas etárias mais avançadas (50+ anos, maioria de nossa coorte), foi observado aumento do risco de mortalidade entre pacientes com Vax versus NVax [Figura 2A(ii)]. Além disso, em nossa coorte, os pacientes com COVID-19 que receberam séries completas de vacinação apresentaram risco aumentado de mortalidade em comparação com aqueles que receberam séries incompletas (Figura 1A Complementar). Além disso, observamos que os não sobreviventes da Vax aumentaram significativamente o tempo médio entre o recebimento da 1ª dose da vacina e a internação hospitalar do que os pacientes sobreviventes (Figura 1B Complementar). Embora o número de pacientes neste estudo seja limitado, estes resultados sugerem que entre os pacientes hospitalizados, a vacinação prévia pode nem sempre ser indicativa de proteção contra a mortalidade. Uma explicação para nossas descobertas pode ser que, em pacientes hospitalizados, os pacientes com Vax tendem a ser menos saudáveis. Em apoio a isso, descobrimos que a pontuação do Índice de Comorbidade (CCI) de Charlson foi significativamente maior em pacientes Vax vs. NVax (p = 0,0002) [ Figura 2A(iii)]. Além disso, a idade diferiu significativamente entre os pacientes Vax (68 anos) e NVax (62 anos) [p = 0,01,Figura 2A(4)]. No entanto, outros fatores são provavelmente relevantes e o ICC ou a idade podem não ser suficientes para estratificar o risco, pois mesmo quando foram comparados pacientes com ICC/idade semelhantes, ainda observamos uma melhora significativa (p = 0,02) na sobrevida em pacientes com NVax (Figura 2B). É importante ressaltar que os nossos resultados não abordam a eficácia global da vacinação no que diz respeito à mortalidade na população em geral, uma vez que a nossa análise é limitada a pacientes com infecção grave internados no hospital da OSU.
Nossas análises adicionais de sobrevivência demonstraram que os pacientes NVax admitidos após a introdução da vacina COVID-19 apresentaram risco aumentado de mortalidade em comparação com aqueles admitidos antes da introdução da vacina (Figura 2A Complementar). Isto pode resultar da circulação de diferentes variantes dominantes durante estes diferentes períodos de tempo (por exemplo, variantes pré-Delta e Delta). No entanto, os pacientes Vax apresentaram risco significativamente maior de mortalidade em comparação com ambos os grupos NVax (Figuras Suplementares 2B, C).
Na tentativa de controlar nossa observação, avaliamos uma coorte de 40 pacientes internados no hospital com IRA não-COVID. As taxas de mortalidade não diferiram significativamente entre os pacientes Vax (27%) e NVax (36%) (Tabela Suplementar S1). No entanto, o número de pacientes nesta coorte também foi baixo, limitando assim a nossa capacidade de tirar conclusões.
Para avaliar o papel dos Abs específicos do SARS-CoV-2/CCCoV na patogênese e imunidade grave da COVID-19, analisamos os níveis plasmáticos de Abs IgG, IgA e IgM do SARS-CoV-2/CCCoV dos infectados pelo SARS-CoV-2. pacientes. A avaliação dos níveis de Ab entre essas populações de pacientes revelou algumas diferenças, mas não definitivas, que estratificaram o resultado. Os níveis/títulos de anticorpos IgG/IgM específicos para SARS-CoV-2-S dos pacientes Vax mais jovens (19-49 anos) foram consistentemente mais elevados do que os dos pacientes NVax (Figura 3A). Além disso, os não sobreviventes apresentaram níveis/títulos mais baixos de SARS-CoV-2 N/CCCoV N Ab em comparação com os pacientes que sobreviveram, e esta tendência foi mais pronunciada no grupo Vax (Figuras 3B e Figura Suplementar 3). Além disso, os títulos de anticorpos IgG/IgA/IgM específicos para SARS-CoV-2-N dos pacientes NVax foram significativamente maiores do que os dos pacientes Vax (Figura 3C). Curiosamente, os pacientes NVax com comorbidades apresentaram níveis mais elevados de Ab específicos para SARS-CoV-2 em comparação com seus equivalentes Vax (Figura 3 suplementar), sugerindo que a presença de comorbidades não foi o único fator que contribuiu para a diminuição da resposta Ab.
Assim, contrariamente às nossas expectativas, observamos diminuição dos níveis de Ab no grupo Vax em comparação com o grupo NVax. Em seguida, testamos os níveis totais de IgG4, dadas as evidências emergentes de que esse isotipo pode ter um papel no desenvolvimento da imunotolerância, e a associação entre as vacinas de mRNA da COVID-19 e a IgG4 plasmática aumenta. De fato, houve uma tendência para concentrações mais altas de IgG4 Abs total nos pacientes Vax vs NVax COVID-19 na semana 3 (Figura 4 suplementar).
Discussão
As vacinas proporcionaram ampla proteção contra a COVID-19, com ensaios randomizados em indivíduos predominantemente imunologicamente ingênuos demonstrando alta eficácia na prevenção de doenças graves no início da pandemia.. Surpreendentemente, em nosso conjunto de dados limitado, a vacinação contra COVID-19 foi associada a piores resultados clínicos e diminuição dos níveis de SARS-CoV-2/CCCoV Ab. Nossos dados concordam com estudos anteriores que relataram aumento nas taxas de mortalidade hospitalar em pacientes Vax vs. NVax com COVID-19 grave. De especial relevância para nossos dados (Figura Suplementar 1), Piotr Rzymski et al. relataram que entre os subgrupos de pacientes hospitalizados com Vax (representando 1% de todos os hospitalizados), as taxas de mortalidade aumentaram com doses adicionais de vacina e aumentaram o tempo pós-vacinação (embora os pacientes falecidos com Vax representassem apenas 0,2% de todos os pacientes hospitalizados e 1% de todos os indivíduos falecidos no período estudado). No entanto, é notável que outros estudos relataram benefícios da vacinação prévia para pacientes hospitalizados com COVID-19. As razões para estes relatórios contraditórios não são claras, mas é possível que o prazo de inscrição na nossa coorte tenha resultado no enriquecimento da população vacinada para os indivíduos vulneráveis. No entanto, existem múltiplas variáveis que podem ser relevantes, incluindo o número limitado de pacientes em nossa coorte.
As comorbidades e a idade são os contribuintes conhecidos para o aumento da mortalidade entre os pacientes com COVID-19. No entanto, em nosso estudo, a mortalidade permaneceu significativamente maior nos pacientes Vax mesmo após ajuste para ICC, sugerindo que existem outros fatores de risco em pacientes vacinados.
Isso nos levou a investigar a base imunológica de nossas observações clínicas. Observamos níveis reduzidos de Ab reativos a SARS-CoV-2 em não sobreviventes de Vax. Como uma possível explicação para esta observação, estudos recentes mostraram que aumentos associados à vacina de mRNA (mas não baseados em vetores) nos níveis de IgG4 específicos para SARS-CoV-2 S não contribuíram para aumentar a proteção. Em contraste, pensava-se que suprimiam as respostas imunitárias antivirais, promovendo a tolerância imunitária e, possivelmente, a replicação irrestrita do SARS-CoV-2.Em nosso estudo, a tendência observada de aumento da concentração total de IgG4 na semana 3 para pacientes com Vax pode explicar a redução das respostas protetoras de Ab. É significativo que o início clínico de doenças não infecciosas relacionadas com IgG4 seja mais frequentemente registrado em pacientes com mais de 50 anos, o que corrobora ainda mais os nossos resultados de aumento da mortalidade nesta faixa etária.
Pontos fortes: Nossos dados sugerem que as comorbidades e a idade avançada não são os únicos fatores responsáveis pelo aumento do risco de mortalidade entre os pacientes internados com Vax infectados por SARS-CoV-2 com IRA. Existem várias possibilidades relacionadas que poderiam explicar esta observação. Uma possibilidade é que os pacientes em risco de evolução grave tenham maior probabilidade de receber vacinação e o CCI não estratifica totalmente esse risco. Da mesma forma, pode ser que um subconjunto de indivíduos Vax tenha diminuído a proteção para mecanismos não totalmente compreendidos. Nossas observações sugerem um papel potencial da tolerância imunológica mediada por IgG4 Ab, mas outros mecanismos podem ser relevantes, e nossas descobertas destacam a importância de pesquisas futuras.
Limitações
Embora a nossa investigação levante questões potencialmente importantes relativamente à generalização da eficácia da vacina, várias limitações (incluindo o pequeno tamanho da amostra) podem ter impacto nos resultados. Assim, estes resultados requerem validação com estudos adicionais envolvendo coortes maiores e devem ser interpretados com cautela. Além disso, o pequeno tamanho da amostra não nos permitiu avaliar cuidadosamente o papel das comorbidades individuais [incluindo imunossupressão, câncer, diabetes e doenças pulmonares altamente prevalentes entre os pacientes com Vax (Tabela Suplementar 1)] que podem influenciar a produção de Ab. Além disso, os tipos e combinações de comorbidades variaram entre os grupos Vax e NVax, o que poderia contribuir para resultados clínicos contrastantes. O prazo de inscrição também pode ser relevante e contribuiu para mais pacientes de alto risco entre nossa coorte vacinada. Além disso, pode ser necessário um período de observação mais longo para identificar tendências significativas na resposta de IgG4 em pacientes com COVID-19 grave à Vax. Como é difícil saber o tamanho da população com vacinação prévia ou infecção natural, e como essas variáveis impactam os fatores de risco sociais relacionados ao risco de infecção, não é possível tirar conclusões amplas relacionadas à proteção vacinal. Finalmente, a população do nosso estudo foi limitada aos pacientes hospitalizados com infecção grave, e os estudos demonstraram conclusivamente que a vacinação reduziu significativamente o risco de hospitalização na população em geral. Assim, nossos dados podem refletir os resultados de um subconjunto limitado de pacientes com resposta alterada do hospedeiro à vacinação.
Conclusões
Este estudo destaca o impacto da vacinação, idade, comorbidades e perfis de Ab nos resultados clínicos da IRA da COVID-19. Embora a vacinação contra a COVID-19 tenha desempenhado um papel importante na redução do risco de hospitalização relacionado com a COVID-19, a observação de taxas de mortalidade mais elevadas entre pacientes com mais de 50 Vax versus NVAx com infecção grave por COVID-19 e insuficiência respiratória é motivo de preocupação. Esta descoberta levanta a possibilidade de que uma resposta imunopatológica aberrante à vacinação num subconjunto de pacientes possa ter contribuído para a resposta inadequada às vacinas contra a COVID-19. Esta observação especulativa justifica pesquisas adicionais sobre respostas heterogêneas do hospedeiro à vacinação. Também é importante observar que a fragilidade geral é reconhecida como um preditor confiável dos resultados clínicos da COVID-19, seguida pela idade e comorbidades. No entanto, os idosos e aqueles com diversas comorbidades e índice de fragilidade aumentado não foram adequadamente representados nos ensaios clínicos da vacina contra a COVID-19 realizados. Esta omissão significativa é destacada pelos nossos estudos atuais e outros semelhantes e sugere a necessidade de melhores vacinas ou outras terapias para certas populações em risco.
BREVE RELATÓRIO DE PESQUISA IMPACTO DA VACINAÇÃO NAS RESPOSTAS DE ANTICORPOS E NA MORTALIDADE POR COVID-19 GRAVEFonte: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10883056/