Ученые точно определили, почему мРНК-вакцины от COVID-19 иногда могут вызывать воспаление сердца: за этим стоит сверхактивный иммунный ответ, который на короткое время превращает защитные сигналы в разрушительные. Это открытие, сделанное исследователями из Стэнфордской медицины, раскрывает биологические шаги, объясняющие, как мРНК-вакцины в редких случаях приводят к воспалению сердечной мышцы – миокардиту – у некоторых подростков и молодых мужчин. Их работа также указывает на потенциальную стратегию снижения этого риска.
Используя современные лабораторные методы в сочетании с ранее опубликованными данными вакцинированных людей, команда обнаружила двухэтапный иммунный ответ. В этом процессе вакцина активирует один тип иммунных клеток, которые затем стимулируют другой. Вместе эти иммунные реакции вызывают воспаление, способное повредить клетки сердечной мышцы и запустить дополнительные воспалительные эффекты.
Несмотря на эти открытия, мРНК-вакцины против COVID-19 были введены миллиарды раз по всему миру и продолжают демонстрировать отличные показатели безопасности. Доктор Джозеф У, директор Стэнфордского института сердечно-сосудистых заболеваний, подчеркивает: «мРНК-вакцины проделали огромную работу, смягчив пандемию COVID. Без этих вакцин больше людей заболели бы, больше людей испытали бы тяжелые последствия и больше людей умерли бы».
мРНК-вакцины считаются значительным достижением благодаря их быстрой разработке, возможности адаптации к изменениям вирусов и нацеливанию на различные патогены. Тем не менее, как и любое медицинское вмешательство, реакции на них не идентичны для всех.
Одним из редких, но задокументированных побочных эффектов мРНК-вакцин является миокардит – воспаление сердечной мышцы. Симптомы включают боль в груди, одышку, лихорадку и учащенное сердцебиение. Эти симптомы возникают без вирусной инфекции и обычно появляются в течение одного–трех дней после вакцинации. У большинства пострадавших наблюдается повышенный уровень сердечного тропонина в крови – широко используемого маркера повреждения сердечной мышцы. Тропонин в норме находится только в сердечной мышце, поэтому его обнаружение в крови указывает на повреждение.
Это состояние встречается примерно у одного из 140 000 человек после первой дозы вакцины и возрастает примерно до одного из 32 000 после второй дозы. Самые высокие показатели наблюдаются среди мужчин в возрасте до 30 лет, где заболевает примерно один из 16 750 вакцинированных.
Доктор У подчеркнул, что большинство случаев миокардита, связанных с вакцинацией, быстро проходят, при этом функция сердца либо полностью сохраняется, либо восстанавливается. «Это не сердечный приступ в традиционном понимании, – объяснил он. – Нет закупорки кровеносных сосудов, как при большинстве распространенных сердечных приступов. Когда симптомы легкие и воспаление не вызвало структурных повреждений сердца, мы просто наблюдаем за этими пациентами, чтобы убедиться в их выздоровлении». В редких случаях, однако, сильное воспаление может привести к серьезным травмам, требующим госпитализации, лечения в реанимации или даже смерти. Но доктор У предупредил: «COVID хуже». Он отметил, что инфекция COVID-19 примерно в 10 раз чаще вызывает миокардит, чем мРНК-вакцина от COVID-19, помимо множества других рисков, связанных с самой болезнью.
Доктор У является одним из старших авторов исследования, опубликованного 10 декабря в журнале «Science Translational Medicine». Соавторами выступили доктор Масатака Нишига, бывший постдокторант Стэнфорда, а ныне сотрудник Университета штата Огайо, и доктор Сюй Цао, ведущий автор и также постдокторант в Стэнфорде. «Медицинские ученые хорошо знают, что сам COVID может вызывать миокардит, – сказал доктор У. – В меньшей степени это могут делать и мРНК-вакцины. Вопрос в том – почему?»
Для ответа на этот вопрос команда проанализировала образцы крови вакцинированных людей, включая тех, у кого развился миокардит. При сравнении этих образцов с образцами людей, у которых не было воспаления сердца, выделились два белка. «Выскочили два белка, названные CXCL10 и IFN-гамма. Мы считаем, что эти два белка являются основными движущими силами миокардита», – пояснил доктор У. Оба – CXCL10 и IFN-гамма – являются цитокинами, молекулами-сигналами, которые иммунные клетки используют для связи и координации своей деятельности.
Исследователи культивировали человеческие иммунные клетки, называемые макрофагами, в лабораторных условиях и подвергали их воздействию мРНК-вакцин. Макрофаги действуют как первые реагирующие на угрозу в иммунной защите. После воздействия макрофаги высвобождали множество цитокинов, с особенно высоким уровнем CXCL10. Их поведение точно соответствовало иммунным реакциям, ранее задокументированным у вакцинированных людей. Когда в систему добавляли Т-клетки, либо непосредственно, либо путем воздействия на них жидкости из культур макрофагов, Т-клетки начинали производить большое количество IFN-гамма. Напротив, Т-клетки, подвергшиеся воздействию только вакцины, не проявляли такого всплеска. Эти данные показали, что макрофаги в основном производят CXCL10, в то время как Т-клетки являются основным источником IFN-гамма после вакцинации.
Чтобы определить, причиняют ли эти цитокины прямой вред сердцу, команда вакцинировала молодых самцов мышей и наблюдала повышенный уровень сердечного тропонина, что указывало на повреждение сердечной мышцы. Они также обнаружили, что иммунные клетки, включая макрофаги и нейтрофилы, проникли в сердечную ткань. Нейтрофилы – это короткоживущие иммунные клетки, которые агрессивно реагируют на угрозы и являются основным компонентом гноя. Аналогичная инфильтрация иммунных клеток наблюдается у людей, у которых развивается миокардит после вакцинации.
Блокирование CXCL10 и IFN-гамма уменьшило количество этих иммунных клеток, проникающих в сердце, и ограничило повреждение здоровых тканей. Исследователи также обнаружили повышенный уровень молекул адгезии в кровеносных сосудах сердца. Эти молекулы помогают иммунным клеткам прикрепляться к стенкам сосудов, облегчая их перемещение в сердечную ткань. В целом, эти выводы подтвердили, что CXCL10 и IFN-гамма непосредственно способствуют повреждению сердца. Их блокирование сохраняло большую часть иммунного ответа на вакцинацию, одновременно снижая признаки повреждения сердца.
Лаборатория доктора У специализируется на превращении клеток кожи или крови человека в стволовые клетки, которые могут стать клетками сердечной мышцы, иммунными клетками и клетками кровеносных сосудов. Эти клетки могут быть собраны в небольшие бьющиеся кластеры, имитирующие аспекты функции сердца. Когда эти «сердечные сфероиды» подвергались воздействию CXCL10 и IFN-гамма, собранных из вакцинированных иммунных клеток, маркеры сердечного стресса резко возрастали. Использование ингибиторов для блокировки цитокинов уменьшало это повреждение. Показатели сердечной функции, включая силу сокращения и ритм биения, были нарушены цитокинами, но улучшались после блокировки сигнала.
Доктор У предположил, что широко доступное диетическое соединение может помочь защитить сердце. Поскольку миокардит чаще встречается у мужчин, а эстроген обладает противовоспалительным действием, он вновь обратился к генистеину – соединению, полученному из сои, которое его команда изучала ранее. В исследовании 2022 года, опубликованном в журнале «Cell», исследователи показали, что генистеин обладает противовоспалительными свойствами и может противодействовать повреждениям кровеносных сосудов и сердечной ткани, связанным с употреблением марихуаны. «Генистеин слабо всасывается при пероральном приеме, – сказал доктор У. – Никто никогда не передозировал тофу».
Команда повторила свои эксперименты, предварительно обработав клетки, сердечные сфероиды и мышей (последних – пероральным введением больших количеств) генистеином. Это лечение значительно уменьшило повреждение сердца, вызванное как мРНК-вакцинацией, так и комбинацией CXCL10 и IFN-гамма. Использованная в исследовании форма генистеина была более очищенной и концентрированной, чем добавки, обычно продаваемые в магазинах.
«Разумно полагать, что воспалительная реакция, вызванная мРНК-вакциной, может распространяться и на другие органы, – отметил доктор У. – Мы и другие исследователи уже видели некоторые свидетельства этого в легких, печени и почках. Возможно, генистеин также может обращать эти изменения вспять».
Повышенная цитокиновая сигнализация может быть более широкой особенностью мРНК-вакцин. В частности, IFN-гамма играет критическую роль в защите организма от чужеродной ДНК и РНК, включая вирусный генетический материал. «Вашему организму нужны эти цитокины для борьбы с вирусами. Это важно для иммунного ответа, но в больших количествах они могут стать токсичными», – объяснил доктор У. Чрезмерное количество IFN-гамма может привести к симптомам, похожим на миокардит, и разрушению белков сердечной мышцы.
Этот риск не ограничивается только вакцинами от COVID. «Другие вакцины также могут вызывать миокардит и воспалительные проблемы, но симптомы, как правило, более рассеянные, – сказал доктор У. – К тому же, риски мРНК-вакцин против COVID-19 подверглись интенсивному общественному контролю и освещению в СМИ. Если вы чувствуете боль в груди после вакцины от COVID, вы идете в больницу на обследование, и если уровень тропонина в сыворотке положительный, вам ставят диагноз «миокардит». Если у вас болят мышцы или суставы после вакцины от гриппа, вы просто отмахиваетесь от этого».
