Khi phát hiện sự xâm nhập của SARS-CoV-2, hệ thống miễn dịch của vật chủ sẽ kích hoạt để ngăn chặn vi rút lây lan sang tế bào chủ khác và tiêu diệt vi rút. Là tuyến phòng thủ đầu tiên, hệ thống miễn dịch tự nhiên (bẩm sinh) nhận biết và phản ứng nhanh chóng với epitope bề mặt vi rút, thông qua các thụ thể nhận biết mầm bệnh (Pattern Recognition Receptor: PRR) có trên bề mặt tế bào miễn dịch [66], [67]. Các tế bào miễn dịch tự nhiên bao gồm: bạch cầu trung tính, bạch cầu đơn nhân/đại thực bào, tế bào giết tự nhiên, tế bào bạch huyết bẩm sinh và các tế bào đuôi gai được trang bị một kho PRR có khả năng nhận biết các mẫu phân tử liên quan đến mầm bệnh (Pathogen-Associated Molecular Pattern: PAMP) hoặc các mẫu phân tử liên quan đến tổn thương (Damage-Associated Molecular Pattern: DAMP) để tạo con đường truyền tín hiệu viêm và phản ứng miễn dịch [67]. Một số thụ thể PRR chính như: các thụ
thể giống Toll, các thụ thể giống gen I cảm ứng axit retinoic, các thụ thể lectin loại C [66]. Việc truyền tín hiệu thông qua các thụ thể này trong các tế bào miễn dịch bẩm sinh để đáp ứng với PAMP hoặc DAMP dẫn đến sản xuất các cytokine và chemokine gây viêm cũng như gây chết tế bào để loại bỏ các tế bào bị nhiễm bệnh [67]. Ngoài cung cấp khả năng bảo vệ bẩm sinh, các thực bào đơn nhân (bạch cầu đơn nhân, đại thực bào) còn xử lý và trình diện các kháng nguyên vi rút cho tế bào T, do đó kết nối miễn dịch bẩm sinh và miễn dịch thích ứng [68].
1.2.2. Đáp ứng miễn dịch thích ứng 1.2.2.1. Miễn dịch dịch thể
Sau nhiễm vi rút
Phản ứng miễn dịch dịch thể bao gồm các kháng thể đặc hiệu với kháng nguyên, được tạo ra bởi các tế bào B đã biệt hóa. Sau khi nhiễm SARS-CoV-2 tế bào B nhận diện các protein của vi rút và tạo ra các loại kháng thể - globulin miễn dịch (Immunoglobulin: Ig). Các kháng thể IgM, IgG và IgA chống lại protein S và protein N được phát hiện trong khoảng từ 7 đến 12 ngày sau khi khởi phát triệu chứng ở khoảng 50% người bệnh COVID-19 [69].
Hình 1.4. Phản ứng kháng thể theo thời gian sau khi nhiễm SARS-CoV-2
* Nguồn Post N. và CS (2020) [70]
Chưa chắc chắn Phát hiện IgM
và IgG sau khoảng 2 tuần
Phát hiện IgG và nAb giảm sau 8 tuần
Giới hạn phát hiện
Khởi phát triệu chứng Tuần
Hiệu giá kháng thể trong huyết thanh
Immunoglobulin M (IgM) được phát hiện trước immunoglobulin G (IgG), sớm nhất vào ngày thứ 5 sau khởi bệnh, đạt đỉnh vào khoảng 2 - 5 tuần và giảm dần trong ba đến năm tuần tiếp theo sau khi khởi phát triệu chứng tùy thuộc vào nhóm người bệnh [8], [70]. IgM giảm xuống mức thấp hoặc không thể phát hiện được vào khoảng sáu tuần sau khi bệnh khởi phát ở hầu hết người bệnh [70].
Kháng thể IgG có thể đo được ở 50% người bệnh sau khoảng 10 ngày và đạt cực đại vào khoảng tuần thứ 3 đến tuần thứ 7 sau khi khởi phát triệu chứng, sau đó ổn định và thường tồn tại kéo dài ít nhất tám tuần [69], [70].
Kháng thể immunoglobulin A (IgA), thời gian trung bình của chuyển đổi huyết thanh là 11 ngày, đạt đỉnh trong thời gian trung bình là 23 ngày (khoảng tuần thứ 2 – 3) sau khi xuất hiện triệu chứng, xu hướng biến động theo thời gian chưa có sự đồng thuận giữa các nghiên cứu [70], [71].
Kháng thể trung hòa (Neutralising Antibodie: NAb) là một phần của miễn dịch đặc hiệu chống lại vi rút. Kháng thể trung hoà bảo vệ tế bào khỏi lây nhiễm vi rút bằng cách liên kết với các kháng nguyên trên hạt vi rút trung hoà chức năng sinh học của vi rút và ngăn vi rút tương tác với tế bào chủ. Trong nhiễm SARS-CoV-2, kháng thể trung hòa được phát hiện trong vòng bảy đến 15 ngày sau khi khởi phát bệnh, với mức độ tăng lên cho đến ngày 14-22 trước khi ổn định và sau đó giảm dần trong khoảng thời gian sáu tuần [70]. Một nghiên cứu khác cho thấy, NAb vẫn ổn định 6 và 12 tháng sau lần nhiễm trùng đầu tiên ở hầu hết những người dưới 60 tuổi [72].
Sau tiêm vắc xin phòng COVID-19
Khác với quá trình nhiễm vi rút tự nhiên, đáp ứng kháng thể của cơ thể sau tiêm vắc xin phòng COVID-19 phụ thuộc vào công nghệ sản xuất mỗi loại vắc xin. Một đánh giá hệ thống về tình trạng miễn dịch sau tiêm vắc xin đầy đủ phòng ngừa COVID-19 cho thấy, kháng thể do vắc xin gây ra chống lại nhiễm trùng SARS-CoV-2 tăng lên nhanh chóng sau liều vắc xin đầu tiên và đạt đỉnh
trong vòng 4 đến 42 ngày sau liều thứ hai, trước khi bắt đầu suy yếu trong những tháng tiếp theo, thường là từ 3 đến 24 tuần. Mức độ đáp ứng kháng thể do vắc xin gây ra khác nhau giữa các đặc điểm nhân khẩu học và dân số khác nhau và cao hơn ở những người báo cáo không có tình trạng sức khỏe tiềm ẩn so với những người mắc tình trạng suy giảm miễn dịch. Nghiên cứu kết luận sự suy giảm khả năng miễn dịch chống lại SARS-CoV-2 bắt đầu sớm nhất là vào tháng đầu tiên sau khi tiêm vắc xin đầy đủ và sự suy giảm này tiếp tục cho đến tháng thứ sáu, mức độ miễn dịch không đủ khả năng bảo vệ đầy đủ chống lại SARS-CoV-2 [73].
1.2.2.2. Miễn dịch qua trung gian tế bào
Phản ứng miễn dịch qua trung gian tế bào T được coi là có tính đặc hiệu cao và có vai trò không thể thiếu trong việc tạo ra các phản ứng kháng vi rút mạnh. Nghiên cứu của Weiskopf D. và CS (2020) cho thấy, tế bào T đặc hiệu với SARS-CoV-2 hiện diện rõ ràng trong máu ngoại vi tương đối sớm, tăng dần theo thời gian và phản ứng mạnh nhất của tế bào T là hướng tới protein S, ngoài ra phần lớn tế bào T CD4 đặc hiệu SARS-CoV-2 biểu hiện đáp ứng Th1 chiếm ưu thế, mặc dù Th2 và Th17 cũng được phát hiện [74]. Tế bào T CD4 và CD8 sẽ đạt đỉnh trong vòng 2 tuần và vẫn có thể phát hiện được ở mức thấp trong 100 ngày theo dõi [75]. Nghiên cứu của Grifoni A. và CS (2020), phản ứng tế bào T CD4 với SARS-CoV-2 nổi bật hơn (chiếm 100%) so và tế bào T CD8 (khoảng 70%) ở người bệnh đang hồi phục sau COVID-19; phản ứng của tế bào T CD4 với protein S, mục tiêu chính của hầu hết các công ty sản xuất vắc xin, rất mạnh mẽ và tương quan với cường độ của các hiệu giá IgG và IgA chống SARS-CoV-2 [76]. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng phản ứng tế bào T mạnh mẽ để đáp ứng với cả nhiễm SARS-CoV-2 tự nhiên hoặc thông qua tiêm chủng tồn tại ít nhất 06 tháng, mặc dù các kháng thể trung hòa suy yếu [77], [78], [79]. Ngoài ra, phản ứng tế bào T CD4 và CD8 được phát hiện là cao như nhau giữa những người được tiêm chủng và hồi phục sau mắc COVID-19 [78].
Hầu hết các tế bào T trong cơ thể hiện diện dưới dạng tế bào trí nhớ thường trú trong mô và sự phát triển của các nhóm trí nhớ đặc hiệu của vi rút canh gác tại các vị trí đường thở có thể rất quan trọng trong việc bảo vệ chống tái nhiễm. Số lượng tế bào T ghi nhớ đặc hiệu với SARS-CoV-2 trong phổi tương quan với khả năng bảo vệ lâm sàng và vì chúng có thể được phát hiện trong ít nhất 10 tháng sau khi nhiễm bệnh nên có khả năng chúng đóng vai trò quan trọng trong việc hạn chế mức độ nghiêm trọng, tái nhiễm [80], [81].