Studie zeigt, dass das Altern die Immunantwort und die Virusdynamik bei COVID-19-Patienten beeinflusst

In einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Wissenschaftliche translationale MedizinForscher untersuchten die Auswirkungen des Alterns auf die Immunantwort, die Virusdynamik und das nasale Mikrobiom bei 1031 hospitalisierten Patienten mit der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) und verwendeten dabei fortschrittliche Profilierungstechniken, um altersbedingte Unterschiede in der Schwere der Erkrankung und der Immunfunktion zu verstehen.

Hintergrund

Das Alter ist ein wesentlicher Risikofaktor für schwere COVID-19-Verläufe, da ältere Erwachsene einem deutlich höheren Risiko für Komplikationen und Mortalität ausgesetzt sind als jüngere Menschen. Trotz hoher Impfraten sind ältere Menschen immer noch stark gefährdet. Das Altern korreliert mit erhöhten Spiegeln entzündlicher Zytokine wie Interleukin-6 (IL-6), die kritische Marker für den Schweregrad von COVID-19 sind, was auf einen Zusammenhang zwischen Alterung und Pathophysiologie der Krankheit hinweist. Studien zeigen, dass das Altern sowohl die angeborene als auch die adaptive Immunantwort schwächt, einschließlich einer verringerten Produktion von Typ-I-Interferon (IFN). Darüber hinaus zeigen ältere Erwachsene bei einer Infektion mit dem Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) verstärkte Entzündungsreaktionen und eine beeinträchtigte Immunsignalisierung. Weitere Forschung ist erforderlich, um die komplexen Wechselwirkungen zwischen Alterung, Variationen der Immunantwort und dem Schweregrad von COVID-19 vollständig zu verstehen und die Behandlungsstrategien und -ergebnisse für ältere Bevölkerungsgruppen zu verbessern.

Über die Studie

Die vorliegende Studie nutzte Daten von 1.031 Teilnehmern, die am IMmunoPhenotyping Assessment in einer Beobachtungskohorte der COVID-19-Kohorte (IMPACC) teilnahmen, an der vom 5. Mai 2020 bis zum 19. März 2021 20 Krankenhäuser in 15 medizinischen Zentren in den Vereinigten Staaten beteiligt waren Beteiligt waren hospitalisierte Personen mit bestätigter SARS-CoV-2-Infektion durch Reverse-Transkriptions-Polymerase-Kettenreaktion (rt-PCR), die typische COVID-19-Symptome zeigten. Blut- und Atemwegsproben wurden innerhalb von 72 Stunden nach dem Krankenhausaufenthalt nach einem standardisierten Protokoll aller teilnehmenden Einrichtungen entnommen. Die ethische Genehmigung wurde im Rahmen der Ausnahmeregelung für die Überwachung der öffentlichen Gesundheit erteilt, mit Zustimmung der Teilnehmer zur weiteren Einbeziehung und Datennutzung.

Die statistische Analyse wurde mit R-Software durchgeführt. Die ersten Beurteilungen erfolgten innerhalb von 72 Stunden nach der Krankenhauseinweisung, gefolgt von Längsschnittbewertungen bei nachfolgenden Besuchen. Bei der Datenanalyse wurden verschiedene statistische Methoden angewendet, abhängig vom Datentyp und den erforderlichen Anpassungen für Faktoren wie Alter, Geschlecht und Schweregrad der Grunderkrankung. Für Längsschnittstudien wurden Altersgruppen in Quintile eingeteilt und auf Veränderungen der Virushäufigkeit und der Immunantwort analysiert. Dabei wurden lineare und verallgemeinerte additive Modelle eingesetzt, um die beobachteten nichtlinearen Muster zu berücksichtigen. Alle p-Werte wurden mithilfe der Benjamini-Hochberg-Methode angepasst, wobei die Ergebnisse als statistisch signifikant bei p < 0,05 betrachtet wurden.

Studienergebnisse

Die Studie umfasste die Analyse von Blut- und Nasenabstrichproben von 1.031 impffreien Erwachsenen, die mit COVID-19 ins Krankenhaus eingeliefert wurden. Diese Teilnehmer gehörten zur IMPACC-Kohorte, die aus 20 Krankenhäusern in den Vereinigten Staaten stammte. Sie wurden in fünf Altersquintile im Alter von 18 bis 96 Jahren eingeteilt, wobei jede Gruppe zwischen 187 und 223 Personen umfasste. Die Proben wurden zum Zeitpunkt der Krankenhauseinweisung und während bis zu fünf Nachuntersuchungen entnommen. Die Altersverteilung zeigte, dass ältere Menschen oft stärker von der Krankheit betroffen waren, was sich sowohl in der anfänglichen Schwere der Symptome als auch in den Folgen, einschließlich der Mortalität, zeigte.

Beim ersten Krankenhausbesuch, typischerweise innerhalb von 72 Stunden nach der Aufnahme, wurden eine Reihe diagnostischer Untersuchungen durchgeführt. Dazu gehörten die Transkriptionsprofilierung von mononukleären Zellen des peripheren Blutes (PBMCs) und Nasenabstrichen, die Profilierung entzündlicher Proteine ​​im Serum, die Vollblut-Massenzytometrie (CyTOF), die nasale Metatranskriptomik und Tests auf SARS-CoV-2-Antikörper (Ab). Ein wichtiges Ergebnis dieser ersten Tests war, dass ältere Erwachsene im Vergleich zu jüngeren Patienten eine höhere Viruslast aufwiesen und eine verzögerte Virusclearance aufwiesen. Darüber hinaus wurden altersbedingte Unterschiede in der Immunzellpopulation festgestellt, wobei ältere Erwachsene höhere Anteile verschiedener Monozyten-Subtypen und aktivierter T-Zellen, aber geringere Mengen an naiven T- und B-Zellen aufwiesen.

Die Längsschnittanalyse der Studie ergab, dass diese Unterschiede über die Zeit bestehen blieben und sich auf die Dynamik der Viruslast, die Antikörpertiter und die Immunantwort auswirkten. Insbesondere behielten die ältesten Teilnehmer nicht nur länger hohe Viruswerte bei, sondern zeigten im Laufe der Zeit auch stärkere Schwankungen der Antikörperwerte. Darüber hinaus ergab die Immunzellanalyse von CyTOF, dass mit zunehmendem Alter bestimmte Immunzelltypen, darunter verschiedene Monozytenklassen und differenzierte natürliche Killerzellen, zunahmen, was auf Veränderungen in der Zusammensetzung und Funktion des Immunsystems mit zunehmendem Alter hindeutet.

Veränderungen der Zytokin- und Chemokinspiegel, die im Serum der Teilnehmer gemessen wurden, unterstrichen zusätzlich den Einfluss des Alterns auf die Immunantwort. Ältere Personen zeigten bei der Aufnahme ins Krankenhaus erhöhte Werte an Entzündungsmarkern, die mit schwereren Krankheitsverläufen verbunden waren.

Darüber hinaus erstreckte sich die Analyse auf das nasale Mikrobiom und die Genexpression der oberen Atemwege und deckte altersbedingte Veränderungen in der mikrobiellen Zusammensetzung und Wirtsgenaktivität auf. Veränderungen in der Toll-like-Rezeptor-Signalübertragung und anderen Immunwegen waren offensichtlich, was darauf hindeutet, dass ältere Erwachsene unterschiedliche Immunmodulationen erfahren, was möglicherweise ihre Anfälligkeit für schwere Folgen beeinflusst.

Quellen: