Введение
Развитие специфических антител в сыворотке крови в результате инфекции или иммунизации. В иммунологии сероконверсия – это развитие специфических антител в сыворотке крови в результате инфекции или иммунизации, включая вакцинацию. Во время инфекции или иммунизации антигены попадают в кровь, и иммунная система начинает вырабатывать антитела в ответ. До сероконверсии сам антиген может быть обнаружен или не обнаружен, но антитела отсутствуют. Во время сероконверсии антитела присутствуют, но пока не обнаруживаются. После сероконверсии антитела обнаруживаются стандартными методами и остаются обнаруживаемыми, если только не происходит серореверсия – явление, называемое серореверсией, или потеря обнаруживаемости антител, которая может возникнуть из-за ослабления иммунной системы или снижения концентрации антител с течением времени. Сероконверсия относится к выработке специфических антител против специфических антигенов, что означает, что одна инфекция может вызвать несколько волн сероконверсии против различных антигенов. Аналогично, один антиген может вызывать множественные волны сероконверсии с разными классами антител. Например, большинство антигенов сначала вызывают сероконверсию для антител класса IgM, а затем для класса IgG, чтобы сформировать комплекс. Поскольку антитела обладают высокой специфичностью связывания, тесты могут обнаруживать специфические антитела, воспроизводя антиген, к которому они связываются. Анализы также могут обнаруживать специфические антигены, воспроизводя антитела, которые связываются с ними. Если антитело уже связано с антигеном, то ни антитело, ни антиген не могут связаться с тестом. Поэтому тесты на антитела не могут обнаружить эту конкретную молекулу антитела. Вследствие этого связывания, если количество антигена и антител в крови одинаково, каждая молекула антитела будет находиться в комплексе и не обнаруживаться стандартными методами. Антиген, который также связан, также будет не обнаруживаем. Антитела или антиген обнаруживаются в крови только тогда, когда их количество существенно превышает количество другого компонента. Стандартные методы требуют достаточно высокой концентрации антител или антигена для обнаружения их количества; поэтому они не могут обнаружить небольшое количество, которое не связано во время сероконверсии. Иммунной системе может потребоваться несколько дней или недель, чтобы обнаружить антиген в тканях, начать вырабатывать антитела и увеличить производство антител для нейтрализации антигена. В результате на ранних стадиях инфекции количество молекул антигена превышает количество молекул антител. Поскольку молекул антигена больше, чем молекул антител, большинство молекул антител связаны с антигенами. Таким образом, на этом этапе тесты не могут обнаружить достаточное количество несвязанного антигена. С другой стороны, может быть обнаружен несвязанный антиген. По мере прогрессирования сероконверсии количество антител в крови постепенно увеличивается. В конечном итоге количество антител превышает количество антигена. В этот момент большинство молекул антигена связаны с антителами, и антиген не обнаруживается. И наоборот, существует значительное количество несвязанных антител, что позволяет стандартным методам обнаруживать эти антитела.
In immunology, seroconversion is the development of specific antibodies in the blood serum as a result of infection or immunization, including vaccination. During infection or immunization, antigens enter the blood, and the immune system begins to produce antibodies in response. Before seroconversion, the antigen itself may or may not be detectable, but the antibody is absent. During seroconversion, the antibody is present but not yet detectable. After seroconversion, the antibody is detectable by standard techniques and remains detectable unless the individual seroreverts, in a phenomenon called seroreversion, or loss of antibody detectability, which can occur due to weakening of the immune system or decreasing antibody concentrations over time. Seroconversion refers the production of specific antibodies against specific antigens, meaning that a single infection could cause multiple waves of seroconversion against different antigens. Similarly, a single antigen could cause multiple waves of seroconversion with different classes of antibodies. For example, most antigens prompt seroconversion for the IgM class of antibodies first, and subsequently the IgG class. to form a complex. Because antibodies are highly specific in what they bind, tests can detect specific antibodies by replicating the antigen which that antibody binds to. Assays can likewise detect specific antigens by replicating the antibodies that bind to them. If an antibody is already bound to an antigen, that antibody and that antigen cannot bind to the test. Antibody tests therefore cannot detect that specific antibody molecule. Due to this binding, if the amounts of antigen and antibody in the blood are equal, each antibody molecule will be in a complex and be undetectable by standard techniques. The antigen, which is bound as well, will also be undetectable. The antibody or antigen is only detectable in the blood when there is substantially more of one than the other. Standard techniques require a high enough concentration of antibody or antigen to detect the amount of antibody or antigen; therefore, they cannot detect the small amount that is not bound during seroconversion. The immune system may take several days or weeks to detect antigen in tissue, begin to create antibodies, and ramp up the production of antibodies to counter the antigen. As a result, the antigen molecules outnumber the antibody molecules in the early stages of an infection. Because there are more antigen molecules than antibody molecules, the majority of the antibody molecules are bound to antigen. Thus, tests at this stage are unable to detect sufficient unbound antigen. On the other hand, there may be unbound antigen that can be detectable. As seroconversion progresses, the amount of antibody in the blood gradually rises. Eventually the amount of antibody outnumbers the amount of antigen. At this time, the majority of the antigen molecules is bound to antibodies, and the antigen is undetectable. Conversely, there is a substantial amount of unbound antibodies, allowing standard techniques to detect these antibodies.
Терминология
Серологические анализы – это тесты, которые выявляют специфические антитела и используются для определения их наличия в крови организма; такие тесты требуют значительной концентрации несвязанных антител в сыворотке крови. Серостатус – это термин, обозначающий наличие или отсутствие определенных антител в крови человека. Серостатус может быть положительным или отрицательным. Во время сероконверсии происходит выработка специфического антитела, которое определяется при анализе. Поэтому до сероконверсии серологический анализ не обнаруживает антител, и серостатус человека является серонегативным по отношению к данному антителу. После сероконверсии в крови достигается достаточная концентрация специфического антитела, и серологический анализ его выявляет. Теперь у человека сероположительный результат по данному антителу. Во время сероконверсии, когда количество антител и антигенов примерно одинаково, может быть невозможно обнаружить свободный антиген или свободное антитело. Период времени, в течение которого количество антител и антигенов настолько схоже, что стандартные методы не могут их обнаружить, называется периодом окна. Поскольку различные антитела вырабатываются независимо друг от друга, для данной инфекции может существовать несколько периодов окна. Каждое специфическое антитело имеет свой период окна. Поскольку стандартные методы основаны на предположениях о специфичности антител и антигенов и на химических взаимодействиях, эти тесты не являются абсолютно точными. Серологические анализы могут давать ложноположительные результаты, создавая впечатление о сероконверсии, которая на самом деле не произошла. Ложноположительные результаты могут возникать из-за того, что тест реагирует на антитело, структура которого достаточно близка к структуре целевого антитела. Антитела генерируются случайным образом, поэтому вероятность выработки антитела, способного случайно слабо связываться с анализом, невелика. Реже ложноположительные результаты могут наблюдаться у людей, недавно прошедших вакцинацию или страдающих определенными аутоиммунными заболеваниями. В связи с возможностью ложноположительных результатов, положительные результаты теста обычно указываются как "реактивные". Это означает, что анализ отреагировал на антитела, но не обязательно, что у человека присутствуют специфические антитела, которые тестировались. Серореверсия – это противоположность сероконверсии. Во время серореверсии количество антител в сыворотке крови снижается. Это снижение может происходить естественным образом по мере разрешения инфекции и постепенного снижения активности иммунной системы, либо в результате ослабления иммунной системы. Различные инфекции и антигены приводят к выработке антител в течение разного времени. Некоторые инфекции могут приводить к выработке антител, которые иммунная система производит в течение многих лет после разрешения инфекции. Другие приводят к выработке антител, которые иммунная система производит лишь несколько недель после разрешения инфекции. После серореверсии анализы больше не могут обнаруживать антитела в сыворотке крови пациента. Серопозитивный статус означает, что у человека есть антитела к данному антигену, но это не означает, что у него есть иммунитет или устойчивость к инфекции. Хотя антитела являются важной частью способности иммунной системы бороться с инфекцией и ее разрешать, одного наличия антител и серопозитивности недостаточно для гарантии разрешения инфекции. Человек, серопозитивный по антителам к ВИЧ, будет хронически инфицирован, если не будет получать специфическое лечение. И наоборот, сероконверсия при других инфекциях может указывать на резистентность или иммунитет. Например, более высокая концентрация антител после сероконверсии у вакцинированных против COVID-19 предсказывает снижение риска прорывной инфекции. Хотя сероконверсия относится к выработке достаточного количества антител в сыворотке, этот термин часто используется более конкретно в отношении анализа крови на антитела к ВИЧ. В частности, термин "сероконвертировался" используется для обозначения процесса "становления ВИЧ-положительным". Это указывает на то, что у человека обнаружено количество антител к ВИЧ. Человек может быть заразным носителем ВИЧ-инфекции до того, как станет ВИЧ-положительным из-за периода окна. В эпидемиологии сероконверсия часто используется для наблюдения за эволюцией вируса от хозяина или природного резервуара к популяции людей. Эпидемиологи сравнивают архивные образцы крови людей, инфицированных до начала эпидемии, и более поздние образцы, взятые на более поздних стадиях эпидемии. В этом контексте сероконверсия относится к процессу выявления антивирусных антител в сыворотке крови населения.
Предыстория
Иммунная система поддерживает иммунологическую память об инфекционных патогенах для облегчения раннего выявления и обеспечения защитного иммунитета при повторном заражении. Это объясняет, почему многие детские заболевания не повторяются во взрослом возрасте (а если и повторяются, то это обычно свидетельствует об иммуносупрессии). Обычно требуется несколько дней, чтобы B-клетки начали вырабатывать антитела, и дополнительное время, чтобы эти антитела приобрели достаточную специфичность для прочного связывания со своим антигеном. В начальной (первичной) фазе инфекции иммунная система реагирует, вырабатывая слабосвязывающие антитела иммуноглобулина M (IgM); хотя каждое антитело IgM связывается слабо, оно имеет множество областей связывания и, таким образом, обеспечивает эффективную начальную мобилизацию иммунной системы. Со временем происходит переключение классов иммуноглобулинов, в результате чего B-клетки, продуцирующие IgM, переходят к B-клеткам, продуцирующим более специфичные IgG. Таким образом, повышенный титр IgM указывает на недавнюю первичную инфекцию или острое повторное заражение, в то время как наличие IgG свидетельствует о перенесенной инфекции или вакцинации. Коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2, вирус, вызывающий COVID-19) иногда не следует типичной схеме, при которой IgM может появляться после IgG, одновременно с IgG или вообще отсутствовать. Однако, как правило, медианное время обнаружения IgM составляет 5 дней после появления симптомов, а IgG – 14 дней после появления симптомов.
ВИЧ
Большинство людей, инфицированных ВИЧ, начинают вырабатывать антитела в течение нескольких недель после первоначального заражения ВИЧ. В течение "оконного периода" анализ на антитела не может обнаружить антитела к ВИЧ и покажет, что человек серонегативен. Продолжительность оконного периода зависит от иммунного ответа организма и характеристик конкретного теста. Человек в оконный период может все еще заражать других, несмотря на отрицательный результат теста, поскольку вирус в организме присутствует. Средний оконный период для выработки антител к антигену p24, который является стандартом для тестирования, составляет около двух недель. Однако длительность оконного периода, используемая в тестах, определяется необходимостью выявления максимального количества инфицированных. Более современные тесты четвертого поколения, определяющие как антитела, так и антиген, могут обнаружить более 99% инфекций уже через шесть недель, в то время как тесты третьего поколения, определяющие только антитела, обычно имеют более длительный оконный период – от восьми до девяти недель. Экспресс-тесты, доступные для самостоятельного использования, часто не обнаруживают антитела в течение как минимум трех месяцев после заражения. Таким образом, людям с отрицательным результатом теста на ВИЧ до окончания оконного периода для данного теста обычно требуется повторное тестирование после его завершения, так как они могут относиться к числу тех, кому требуется больше времени для выработки антител. Поскольку не у всех людей проявляются симптомы сероконверсии, а симптомы эти неспецифичны, людям из группы риска или тем, кто мог подвергнуться воздействию ВИЧ, следует пройти тестирование. Кроме того, если человек подозревает возможное заражение ВИЧ, отсутствие симптомов не исключает сероконверсию. У 20–30% людей, переносящих сероконверсию ВИЧ, симптомы отсутствуют полностью или выражены слабо.
В COVID-19
Как и в случае с другими вирусами, сероконверсия при COVID-19 относится к выработке антител в сыворотке крови против антигенов COVID-19. Человек считается серопозитивным или прошедшим сероконверсию к COVID-19, когда стандартные методы позволяют обнаружить антитела к COVID-19 в крови. Тестирование на сероконверсию в основном используется для выявления людей, которые ранее были инфицированы COVID-19 и уже выздоровели. Из-за временной задержки сероконверсии по сравнению с определением вирусной нагрузки, сероконверсия не подходит для своевременной диагностики текущего случая COVID-19. Однако сероконверсия может быть полезна для людей с подозрением на инфекцию, у которых отрицательный результат ПЦР-теста на вирусную нагрузку. Не все люди, инфицированные SARS-CoV-2, становятся серопозитивными. И наоборот, некоторые люди могут стать серопозитивными, даже не испытывая симптомов COVID-19 или не зная о контакте с вирусом. Некоторые бессимптомные люди все еще могут передавать COVID-19 другим. Однако неясно, все ли бессимптомные люди, прошедшие сероконверсию к COVID-19, были заразными в какой-то момент (активная инфекция), или возможно ли пройти сероконверсию к COVID-19 без периода, когда человек может заражать других. Концентрация антител развивается в течение нескольких дней и достигает максимального уровня примерно через две-три недели после заражения. У некоторых людей обнаруживаемые уровни IgG и IgM могут быть выявлены уже в течение первой недели после появления симптомов. Серопозитивность к антителам COVID-19 может возникнуть в результате самой инфекции COVID-19 или в результате вакцинации против COVID-19. Молодые люди, как правило, демонстрируют более выраженный иммунный ответ на вакцинацию по сравнению с пожилыми. Разница в выраженности ответа усиливается после второй дозы. У молодых людей после второй дозы обычно наблюдаются более высокие и продолжительные пики антител IgG к спайк-белку. С другой стороны, у людей с ослабленной иммунной системой, например, из-за иммуносупрессивных препаратов или лейкемии, может наблюдаться снижение частоты сероконверсии после вакцинации доступными вакцинами. Различные используемые в настоящее время вакцины не демонстрируют существенных различий в частоте сероконверсии при сравнении в аналогичных группах населения. Сероконверсия не обязательно происходит с одинаковой скоростью ко всем антигенам COVID-19. Люди, которые быстрее проходят сероконверсию к различным антигенам, могут иметь различное течение заболевания. Люди, инфицированные COVID-19, у которых развились преимущественно антитела к спайк-белку, а не к нуклеокапсиду, реже переносят тяжелое течение заболевания. Исследования показывают, что антитела к спайк-белку обеспечивают большую устойчивость к COVID-19, чем антитела к нуклеокапсиду. Более высокое соотношение антител к спайк-белку к антителам к нуклеокапсиду, таким образом, служит предиктором течения заболевания и смертности пациентов. Значительно более пожилые пациенты старше 80 лет с большей вероятностью имеют более высокие концентрации антител IgG по сравнению с молодыми пациентами на момент заражения. Это согласуется с тем фактом, что у пожилых пациентов, как правило, более тяжелые инфекции COVID-19 и, следовательно, более высокая вирусная нагрузка по сравнению с молодыми пациентами. Несколько исследований показали, что люди, перенесшие COVID-19 и серопозитивные к COVID-19 на момент вакцинации, вырабатывают значительно больше антител IgG к спайк-белку в ответ на вакцинацию, чем люди, не являющиеся серопозитивными к COVID-19, в то время как люди, перенесшие COVID-19, но не прошедшие сероконверсию и являющиеся серонегативными, реагируют аналогично людям, которые никогда не были инфицированы COVID-19. В частности, у людей, серопозитивных к COVID-19 на момент первой дозы вакцинации, ответ аналогичен ответу населения в целом на вторую дозу, благодаря повышенной концентрации антител IgG.
При гепатите В
Сероконверсия играет важную роль в диагностике и лечении инфекций, вызванных вирусом гепатита B. Как и при других вирусных инфекциях, серопозитивность указывает на то, что у человека достаточно высокая концентрация антител или антигена в крови для обнаружения стандартными методами. В то время как анализы для других инфекций, таких как COVID-19 и ВИЧ, в основном определяют сероконверсию антител к антигенам, анализы для HBV также выявляют антигены. Стандартный серологический профиль для оценки сероконверсии включает поверхностный антиген гепатита B (HBsAg), антитела к поверхностному антигену гепатита B классов IgM и IgG, антитела к сердцевинному антигену гепатита B классов IgM и IgG, а также e-антиген гепатита B (HBeAg). При типичном течении гепатита B человек сначала сероконвертируется в отношении HBsAg. Хотя у некоторых это происходит в течение недели, большинству требуется около четырех недель после первоначального заражения. Антитела к сердцевинному антигену (anti-HBc) – первые антитела, вырабатываемые организмом, сначала в виде кратковременных IgM (anti-HBc IgM), а затем в виде долгосрочных IgG. Уровень IgM anti-HBc достигает пика примерно через шестнадцать недель после заражения и снижается в течение семи-восьми месяцев, в то время как IgG anti-HBc остается обнаруживаемым в сыворотке крови в течение многих лет как признак хронической инфекции. Концентрация IgM anti-HBc снижается независимо от того, элиминировал ли человек инфекцию. В этот период серологические анализы могут использоваться для определения общего anti-HBc. Человек, инфицированный HBV, который никогда не становится серопозитивным по HBeAg, также может быть заразным, поскольку не все инфекции HBV продуцируют HBeAg. Для большинства людей, которые в ходе заболевания сероконвертируются в положительный HBeAg, а затем сероревертируются в отрицательный по мере прогрессирования инфекции, инфекция больше не является заразной. Серореверсия от HBeAg, таким образом, используется в качестве одного из маркеров разрешения инфекции. Для этих людей рекомендуется ревакцинация (бустерная доза). Однако лица с нормальной иммунной системой могут отказаться от тестирования или ревакцинации после пятилетнего периода. Лицам, получившим вакцинацию против HBV, следует пройти серологическое тестирование для подтверждения сероконверсии после завершения первичного курса вакцинации, а также после каждой ревакцинации.