A alta carga de microrganismos aumenta a imunidade inata nasal

Uma característica intrigante da pandemia da COVID-19 foi seu menor impacto em crianças em comparação com adultos, o que levou a uma busca por características únicas da imunidade antiviral no grupo pediátrico. Diversos estudos encontraram uma ativação aumentada da imunidade inata nasal em crianças quando comparadas a adultos, mas os fatores biológicos que impulsionam essa resposta são desconhecidos. Além disso, também não está claro se existem padrões distintos de imunidade com diferentes causadores e consequências funcionais. Dados demonstraram que as crianças têm taxas mais altas de colonização por patobiontes bacterianos das vias aéreas e infecções mais frequentes por vírus respiratórios causadores de resfriados comuns do que adultos, provavelmente devido à imunidade adaptativa menos desenvolvida.

Para avaliar o papel dos vírus e bactérias nasais na condução dessas respostas, Watkins e colaboradores (2024) realizaram perfis de citocinas e testes abrangentes e agnósticos de sintomas para vírus respiratórios e patobiontes bacterianos em amostras nasofaríngeas de crianças testadas para SARS-CoV-2 em 2021-22 (n = 467).

As análises transversais incluíram amostras de swabs nasofaríngeos (NP) de sujeitos de 0 a 22 anos que estavam sendo testados para SARS-CoV-2 no Laboratório de Virologia Clínica do Yale New Haven Hospital (YNHH) de 3 de junho a 2 de julho de 2021, um período com relativamente poucos casos de infecção por SARS-CoV-2 em crianças, e de 11 a 23 de janeiro de 2022, correspondendo ao surto da variante Omicron e à maior taxa de infecções pediátricas pelo vírus.

As amostras foram de crianças assintomáticas em triagem pré-operatória para cirurgias eletivas e das que se apresentaram ao departamento de emergência pediátrica (ED) com sintomas de doença respiratória aguda ou por outros motivos. O status sintomático ou assintomático foi definido com base nos códigos CID-10 e revisão de prontuários. Todas as amostras disponíveis de 3 de junho a 2 de julho de 2021 (n = 176) e de 11 a 23 de janeiro de 2022 (n = 291) foram incluídas.

Para avaliar a presença de vírus respiratórios que não foram diagnosticados durante a triagem para SARS-CoV-2 ou atendimento ao paciente, todos os swabs NP residuais (n = 467) foram testados para 16 vírus usando um painel clinicamente validado de testes de PCR quantitativo (qPCR). Os resultados revelaram uma prevalência muito maior de vírus respiratórios do que o diagnosticado no momento do teste clínico. O rinovírus (RV) predominou em junho/julho de 2021 (24,4% das amostras) e o SARS-CoV-2 em janeiro de 2022 (22,3%).

Ademais, realizaram qPCR para os três patobiontes bacterianos mais comuns conhecidos por colonizar o trato respiratório superior e contribuir para coinfecções virais-bacterianas clinicamente significativas do trato respiratório: Moraxella catarrhalis, Streptococcus pneumoniae e Haemophilus influenzae. Todos foram detectados, sendo os dois primeiros os mais prevalentes.

Os vírus respiratórios e/ou patobiontes foram altamente prevalentes em crianças menores de 5 anos. Em junho/julho de 2021, 44,3% de todas as amostras foram positivas para vírus, patobiontes ou ambos; entre crianças com menos de 5 anos, essa proporção aumentou para 66,2%. Da mesma forma, em janeiro de 2022, 53,3% das amostras testaram positivo para vírus, patobiontes ou ambos, e dentro do grupo etário de menos de 5 anos, essa proporção foi de 78,7%.

Esses resultados demonstram uma alta prevalência geral de vírus respiratórios e patobiontes bacterianos na mucosa nasal de crianças, especialmente nas com menos de 5 anos.

Estudos anteriores indicaram que patobiontes bacterianos poderiam promover a suscetibilidade a vírus respiratórios e, inversamente, esses últimos podem aumentar o crescimento dos primeiros. Por isso, os autores exploraram essa relação. Entre todas as amostras, foram observadas uma carga viral significativamente maior em amostras positivas para patobiontes e uma carga de patobiontes significativamente maior em amostras positivas para vírus.

Em seguida, definiram a relação entre a detecção de patógenos respiratórios e a ativação de respostas imunes inatas nasais em crianças, comparando os resultados de RT-qPCR de patógenos com biomarcadores indicativos de ativação imune inata. Estudos anteriores demonstraram que a proteína CXCL10, induzível por interferon, seria um biomarcador robusto da resposta de interferon nasal. Sendo assim, observaram que os valores da CXCL10 foram correlacionados com a carga viral, mas não com a de patobiontes.

Em junho/julho de 2021, quando o RV foi predominante detectado, o CXCL10 estava elevado em amostras positivas, mas a proteína não se correlacionou com a idade em nenhum dos grupos. Sendo assim, os dados indicaram que a presença e a carga viral, e não a idade, foram os principais fatores que impulsionam a resposta de interferon nasal nessas amostras. Em relação aos dados de janeiro, a concentração de CXCL10 foi ligeiramente, mas significativamente, mais alta em crianças mais novas. Essa correlação pode ter sido explicada devido a falta de vacinas aprovadas para SARS-CoV-2 para crianças menores de 5 anos na época.

Sendo assim, os dados demonstraram que a presença e a carga viral, e não a idade dos sujeitos, preveem a atividade da resposta de interferon na mucosa nasal em crianças.

Após, compararam coinfecções virais junto com SARS-CoV-2 versus COVID-19 isolada. Demonstraram que a carga de CXCL10 foi maior para coinfecções, indicando uma ativação mais robusta da resposta de interferon nesses casos. Dados semelhantes foram encontrados quando compararam coinfecções virais com RV e infecções isoladas. Juntos, esses resultados reforçaram a conclusão de que a carga viral em infecções únicas, ou coinfecção, impulsionou a resposta de interferon na mucosa nasal, e que a discordância entre a carga viral de SARS-CoV-2 e a resposta de interferon nasal observada pode ter sido devido a vírus coinfectantes não diagnosticados.

Em seguida, exploraram se a detecção de patobiontes bacterianos se correlaciona com mudanças na ativação imune inata da mucosa nasal. A análise demonstrou que amostras RV-positivas com alta carga de patobiontes incluíram ativação e migração de neutrófilos/granulócitos, resposta imune a patógenos bacterianos e fúngicos, piroptose e produção de citocinas das famílias IL-1 e TNF.

Para avaliar as proteínas TNF e IL-1β nasais como biomarcadores da resposta imune inata da mucosa nasal a patobiontes bacterianos e sua relação com as respostas de interferon induzidas por vírus, os pesquisadores analisaram associações entre agentes microbianos e níveis de proteínas NP de CXCL10, IL-1β e TNF. Eles observaram que crianças menores de 5 anos apresentaram uma elevação significativa de CXCL10 para amostras positivas do vírus, independentemente do status de patobionte. Ademais, a detecção de patobionte sozinha não foi associada à elevação de CXCL10.

Assim, o CXCL10 é desencadeado apenas pela infecção viral.

Em contraste, IL-1β mostrou um ligeiro, mas significativo, aumento na detecção apenas de vírus, mas foi significativamente mais elevada em amostras apenas de patobiontes. O TNF foi significativamente elevado em amostras apenas de vírus ou de patobiontes em comparação com os controles negativos e mostrou elevação adicional em casos de codetecção de vírus/patobiontes.

O IL-1β e TNF podem ser induzidos tanto por vírus quanto por patobiontes bacterianos, mas estão mais fortemente associados à resposta mucosal a patobiontes bacterianos.

Para testar mais a fundo a ideia de que os vírus respiratórios impulsionaram uma imunidade inata nasal aumentada em crianças pequenas, foram coletadas amostras de NP de crianças de um ano. Elas doaram duas amostras, uma no momento da visita e outra após 7 a 14 dias. Das 40 disponíveis, 24 tinham pelo menos um vírus respiratório detectado, sendo os vírus predominantes RV, coronavírus sazonais e adenovírus, com apenas 4 negativos para vírus em ambas as amostras. Da mesma forma, 26 foram positivas para patobiontes bacterianos, com apenas cinco crianças testando negativo em ambas as amostras. A análise demonstrou que CXCL10 estava associado à carga viral e IL-1β estava associado à carga de patobiontes.

Para focar as mudanças dinâmicas, as amostras foram categorizadas em três grupos: crianças sem vírus/carga viral baixa na primeira amostra com aumento na segunda (grupo 1, n = 10), crianças positivas para vírus na primeira amostra e tiveram diminuição da carga viral/nenhum vírus detectado na segunda (grupo 2, n = 6) e crianças sem vírus em nenhuma das amostras (grupo 3, n = 4). O CXCL10 aumentou significativamente com a carga viral em todas as amostras do grupo 1, diminuiu significativamente no grupo 2 coletivamente e não mostrou mudança significativa no 3.

Watkins e colaboradores (2024) identificaram vírus respiratórios e patobiontes bacterianos como fatores-chave na elevação da imunidade inata nasal em crianças. Esses resultados exigem estudos adicionais sobre como esses microrganismos impactam na patogênese do SARS-CoV-2 e pedem uma exploração mais aprofundada de como infecções das mucosas respiratórias frequentes afetam as respostas imunológicas pediátricas em geral.