Reaktion des Körpers auf das neue Coronavirus (N-Cov-19) und IgM/IgG-Produktion

Der Nachweis von Virusinfektionen stützt sich derzeit auf zwei Hauptmethoden: Quantitative Polymerase-Kettenreaktion mit umgekehrter Transkription (RT-qPCR) und serologische Immunoassays, die virenspezifische Antikörper (IgM und IgG) oder Antigene nachweisen. Der IgG/IgM-Schnellnachweis bietet eine einfache, billige und schnelle Methode zum Nachweis einer COVID-19-Infektion, aber wie zuverlässig ist dieser serologische Test?

Das Coronavirus ist eine pathogene Virusinfektion, die sehr leicht übertragbar ist. Die Genome von Coronaviren sind umhüllte einzelsträngige RNA mit einer Größe von 26-32 Kilobasen, was das größte Genom viraler RNA ist. Genotypisch wird die Unterfamilie der Coronaviren in vier Gruppen eingeteilt, nämlich α-alpha, β-beta, ɣ-gamma und δ-delta. Α-alpha und β-beta Coronavirus verursachen Infektionen beim Menschen.

Diese viralen Infektionen verursachen Infektionen der oberen Atemwege mit Anzeichen von Fieber, Husten und Kopfschmerzen sowie anderen grippeähnlichen Symptomen.

Das Immunsystem ist der Hauptakteur, wenn ein Fremdkörper in den menschlichen Körper eindringt. Das Immunsystem des Menschen ist ein komplexes System zum Schutz vor eindringenden Körpern. Das Coronavirus wurde im Dezember 2019 durch einen neuen Stamm des Virus SARS-CoV2 verursacht, der lungenentzündungsähnliche Symptome hervorruft. Die Pathophysiologie dieses Virus umfasst das Eindringen in die Lunge durch die Atmung. Die Virusinfektion löst aufgrund von entzündlichen chemotaktischen Faktoren wie Zytokinen (IL-6 und TNF-alpha) eine Entzündungsreaktion aus. Diese Zytokine bewirken physiologische Veränderungen, einschließlich eines Anstiegs der Körpertemperatur, der zu Fieber führt. Dies führt auch zu einer Flüssigkeitsansammlung in der Lunge und zu Atembeschwerden.

Es gibt 4 Arten von Strukturproteinen dieses neuartigen Virus, nämlich das S-Spike Oberflächenglykoprotein, das M-Matrixprotein, das N-Nukleokapsidprotein und das E-Hüllprotein. Das S-Protein fungiert als Adhäsionsfaktor, der das Eindringen in die menschlichen Epithelzellen über den Dipeptidylpeptidase-4-Rezeptor erleichtert. Dieser Rezeptor spielt eine wichtige Rolle bei der Aktivierung und Auslösung der Immunreaktion im Körper.

Das N-Protein hilft bei der Assemblierung und der Transkription des Virus. Verschiedene Studien über die Reaktion der Antikörper IgM und IgG zeigen das Vorhandensein dieser Antikörper bei COVID-19-Patienten nach Ausbruch der Symptome. Das Vorhandensein von Serumantikörpern gegen das S-Protein und das N-Protein steigt innerhalb der ersten 3 Wochen der Virusinfektion an, während die S- und N-IgM-Antikörper in der zweiten Woche ihren Höhepunkt erreichen. In der dritten Woche steigen die N- und S-IgG-Antikörper weiter an. Die gemeinsamen Antikörper des N- und S-Proteins konnten in der ersten Woche der Infektion zu 75 % nachgewiesen werden, in der zweiten Woche zu 94,7 % und in der dritten Woche nach Beginn der Symptome der Virusinfektion zu 100 %.

Veränderung der Konzentrationen von SARS-CoV-2 RNA und Antigen, IgM und IgG nach der Infektion – Quelle: http://www.diazyme.com/covid-19-antibody-tests

Der seDer Serumspiegel von N- und S-IgM-Antikörpern sinkt bei wenigen Patienten aufgrund des IgM- und IgG-Isotypenwechsels, der wirksamere Antikörper produziert, um die Replikation des Virus zu reduzieren. Als Reaktion auf eine Virusinfektion werden IgM- und IgG-Antikörper als Immunreaktion gebildet, die als Grundlage für den Nachweis von COVID-19 bei verdächtigen Patienten dient. Der Serumspiegel von N- und S-IgM-Antikörpern sinkt bei wenigen Patienten aufgrund des IgM- und IgG-Isotypwechsels, der wirksamere Antikörper zur Verringerung der Virusreplikation produziert. Als Reaktion auf eine Virusinfektion werden IgM- und IgG-Antikörper als Immunantwort produziert, die als Grundlage für den Nachweis von COVID-19 bei verdächtigen Patienten dient.

Angesichts der raschen Ausbreitung von COVID-19 werden eilig Diagnosekits entwickelt, um die Antikörper nachzuweisen, die der Körper als Reaktion auf die Virusinfektion produziert. Die Testmethoden beruhen auf dem Prinzip der Antigen-Antikörper-Bindungsaffinität. Es gibt zwei Arten von Tests, nämlich Immunoassay-Labortests und kassettenbasierte Tests. Der Immuntest weist quantitativ die Menge der im Serum vorhandenen Antikörper nach, während der Kassettentest mit einem Antigen imprägniert ist, das von der Farbänderung als Reaktion auf IgM- und IgG-Antikörper aus dem Serum abhängt.

Obwohl der Schnelltest eine schnelle und einfache Methode zum Nachweis von COVID-19 darstellt, bleibt die Echtzeit-PCR in Anbetracht der Reaktion des Körpers auf das neue Coronavirus und der Verzögerung bei der Antikörperproduktion der goldene Test zum Nachweis von COVID-19, zumindest in der ersten Woche nach der Infektion.

Klinische Bedeutung des Ergebnisses eines serologischen IgM-IgG-Tests – Quelle: http://www.diazyme.com/covid-19-antibody-tests

In Anbetracht der oben genannten Punkte ist der serologische IgM/IgG-Test eine gute Ergänzung zur RT-qPCR bei der Diagnose von SARS-CoV-2-Infektionen, insbesondere für das zweite Screening von Personen, die eine frühere Infektion hatten oder bei denen Zweifel bestehen, ob sie eine frühere Infektion hatten oder nicht!

Referenzen

• Li, Geng & Fan, Yaohuao & Lai, Yanni & Han, Tiantian & Li, Zonghui & Zhou, Peiwen & Pan, Pan & Wang, Wenbiao & Hu, Dingwen & Liu, Xiaohong & Zhang, Kevin- Qiwei & Wu, Jianguo. (2020). Coronavirus Infections and Immune Responses. Journal of Medical Virology. 92. 10.1002/jmv.25685.
• Wölfel, Roman & Corman, Victor & Guggemos, Wolfgang & Seilmaier, Michael & Zange, Sabine & Müller, Marcel & Niemeyer, Daniela & Jones, Terry & Vollmar, Patrick & Rothe, Camilla & Hoelscher, Michael & Bleicker, Tobias & Bruenink, Sebastian & Schneider, Julia & Ehmann, Rosina & Zwirglmaier, Katrin & Drosten, Christian & Wendtner, Clemens-Martin. (2020). Virological assessment of hospitalized patients with COVID-2019. Nature. 10.1038/s41586-020-2196-x.
• Shereen, Muhammad & Khan, Suliman & Kazmi, Abeer & Bashir, Nadia & Siddique, Rabeea. (2020). COVID-19 infection: Origin, transmission, and characteristics of human coronaviruses. Journal of Advanced Research. 24. 10.1016/j.jare.2020.03.005.
• Sun, Baoqing & Feng, Ying & Mo, Xiaoneng & Zheng, Peiyan & Wang, Qian & Li, Pingchao & Peng, Ping & Liu, Xiaoqing & Chen, Zhilong & Huang, Huimin & Zhang, Fan & Luo, Wenting & Niu, Xuefeng & Hu, Peiyu & Wang, Longyu & Peng, Hui & Huang, Zhifeng & Feng, Liqiang & Li, Feng & Chen, Ling. (2020). Kinetics of SARS-CoV-2 specific IgM and IgG responses in COVID-19 patients. Emerging Microbes & Infections. 1-36. 10.1080/22221751.2020.1762515.
• Sheshe, Sadeeq & Nazifi, Abdullahi & Labbo, Abdullahi & Khalid, G & Yahya, Abubakar & Muhammad, Umar & Haruna, Aliyu & Garba Mohammed, Khalid. (2020). Mechanism of Antiviral Immune Response and COVID-19 Infection. 1-8.
• Jacofsky, David & Jacofsky, Emilia & Jacofsky, Marc. (2020). Understanding Antibody Testing for COVID-19. The Journal of Arthroplasty. 10.1016/j.arth.2020.04.055.