Autopsyjna charakterystyka histopatologiczna zapalenia mięśnia sercowego po szczepieniu przeciwko SARS-CoV-2
Clinical Research in Cardiology https://doi.org/10.1007/s00392-022-02129-5
Autopsyjna charakterystyka histopatologiczna zapalenia mięśnia sercowego po szczepieniu przeciwko SARS-CoV-2
Constantin Schwab1 • Lisa Maria Domke1,2 • Laura Hartmann1,2 • Peter Schirmacher1 • Albrecht Stenzinger1 • Thomas Longerich1
1 – Instytut Patologii, Szpital Uniwersytecki w Heidelbergu (Universitatsklinikum Heidelberg, Pathologisches Institut, Im Neuenheimer Feld 224, 69120 Heidelberg, Niemcy)
2 – Niemieckie Centrum Badań nad Zakażeniami (DZIF), placówka partnerska Heidelberg, Instytut Patologii, Szpital Uniwersytecki w Heidelbergu, Heidelberg, Niemcy
Artykuł wpłynął do redakcji dnia 22 lutego 2022 roku / zaakceptowano do publikacji dnia 17 listopada 2022 roku © The Author(s) 2022
Streszczenie
W niniejszym artykule opisano przypadki zapalenia mięśnia sercowego, rozpoznanego klinicznie na podstawie badań laboratoryjnych i obrazowych, w kontekście szczepień przeciw SARS-CoV-2 opartych na technologii mRNA. Publikacja nie zawiera opisów autopsyjnych szczegółowych cech histologicznych zapalenia mięśnia sercowego wywołanego szczepieniem. Opisujemy wyniki autopsji i wspólne cechy zapalenia mięśnia sercowego u osób nieleczonych, które otrzymały szczepionkę przeciwko SARS-CoV-2. Przeprowadzono standaryzowaną autopsję 25 osób, które zmarły niespodziewanie w ciągu 20 dni po szczepieniu przeciwko SARS-CoV-2. U czterech pacjentów, którzy otrzymali szczepienie preparatem mRNA, zidentyfikowaliśmy ostre (epi-) zapalenie mięśnia sercowego bez wykrycia innej znaczącej choroby lub konstelacji zdrowotnej, która mogła spowodować nieoczekiwany zgon. Badanie histologiczne wykazało rozproszone śródmiąższowe nacieki limfocytów T w mięśniu sercowym, z przewagą subzestawu CD4 dodatniego, związane z łagodnym uszkodzeniem miocytów. Ogólnie rzecz biorąc, wyniki autopsji wskazywały na śmierć z powodu ostrej arytmogennej niewydolności serca. Zapalenie mięśnia sercowego może być potencjalnie śmiertelnym powikłaniem po szczepieniu przeciwko SARS-CoV-2 opartym na technologii mRNA. Nasze odkrycia mogą pomóc w odpowiednim rozpoznaniu niejasnych przypadków po szczepieniu i w ustaleniu terminowego rozpoznania in vivo, co zapewni ramy dla odpowiedniego monitorowania i wczesnego leczenia ciężkich przypadków klinicznych.
Streszczenie w formie graficznej
Słowa kluczowe: autopsja • SARS • kardiopatologia • zapalenie mięśnia sercowego • szczepienia
Thomas Longerich i Peter Schirmacher* mają równy udział w napisaniu niniejszej pracy.
* Peter Schirmacher: peter.schirmacher@med.uni-heidelberg.de
Rozszerzona informacja o autorze dostępna na ostatniej stronie artykułu.
Wstęp
W okresie od grudnia 2020 do marca 2021 roku Europejska Agencja Leków (EMA) zatwierdziła kilka szczepionek na podstawie randomizowanych, zaślepionych, kontrolowanych badań: dwie szczepionki oparte na technologii mRNA – Comirnaty, BNT162b2 (Pfizer-BioNTech) i Spikevax, mRNA-1273 (Moderna) – obie kodujące jako antygen białko spike wirusa SARS-CoV-2, zamknięte w nanocząstkach lipidowych oraz dwie szczepionki oparte na rekombinowanych adenowirusach (Vaxzevira, ChAdOx1 nCov-19 (AstraZeneca), rekombinowany wektor adenowirusowy typu chimpanze kodujący glikoproteinę kolca wirusa SARS-CoV-2 oraz Ad26. COV2.S (Johnson & Johnson/Janssen), rekombinowany wektor adenowirusowy typu 26 kodujący glikoproteinę kolca SARS-CoV-2. Niedawno w całej Unii Europejskiej dopuszczono do obrotu pierwsze dostosowane dwuwartościowe szczepionki uzupełniające przeciwko COVID-19, skierowane do podwariantów Omicron (odpowiednio BA.1 i BA.4-5) (EMEA/H/C/005735: Comirnaty Original/Omicron BA.1, Comirnaty Original/Omicron BA.4-5; EMEA/H/C/005791: Spikevax bivalent Original/Omicron BA.1).
Ponieważ szczepionki mogą wywoływać zdarzenia niepożądane (AEFI), istotne jest ich systematyczne rejestrowanie i ocena pod względem przyczynowości zarówno na poziomie populacji, jak i poszczególnych osób, zgodnie z propozycją Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) [1]. Szczegółowe analizy powinny zmierzać do ustalenia lub wykluczenia związku przyczynowego między szczepieniem a danym zdarzeniem. Autopsja jest ważnym środkiem pozwalającym na identyfikację ciężkich działań niepożądanych i dostarczenie ważnych danych mechanistycznych w tym środowisku. Może pozwolić na identyfikację populacji ryzyka i pomóc w opracowaniu algorytmów zapobiegania lub monitorowania, ułatwiając wczesne rozpoznanie i skuteczne leczenie.
W systemie zgłaszania niepożądanych zdarzeń poszczepiennych odnotowano przypadki (epi-)zapalenia mięśnia sercowego po szczepieniu przeciwko ospie wietrznej lub grypie [2, 3]. Ostatnio odnotowano nietypowe przypadki zapalenia mięśnia sercowego po szczepieniu „szczepionką przeciwo SARS-CoV-2” opartą na technologii mRNA [4]. Były to przypadki obserwowane klinicznie i rozpoznawane na podstawie badań laboratoryjnych oraz rezonansu magnetycznego serca, dominujące u mężczyzn poniżej 30. roku życia [5-8]. Dostępne dane z obserwacji krótkoterminowej sugerują ustąpienie objawów [5-7]. Niewiele osób wymagało jednak intensywnej terapii, a nawet zmarło z powodu ostrej niewydolności serca. Nie ma jeszcze informacji na temat potencjalnych długoterminowych skutków zdrowotnych. Verma i wsp. opisali dwa przypadki zapalenia mięśnia sercowego po szczepieniu preparatem mRNA, w tym jeden śmiertelny, stwierdzony odpowiednio w biopsji endomiokardialnej i autopsji [9]. W badaniu histologicznym stwierdzono naciek zapalny złożony głównie z limfocytów T i makrofagów, z domieszką eozynofili, limfocytów B i komórek plazmatycznych. Przedstawiając podobne obserwacje na podstawie różnych technik diagnostycznych (np. rezonans magnetyczny serca, biopsja endomiokardialna), można ocenić przyczynowość potencjalnego niepożądanego odczynu poszczepiennego lub powikłania poszcepiennego na poziomie populacji [1]. W większości tych badań nie przedstawiono jednak kompleksowych testów na obecność czynników zakaźnych, kluczowych dla oceny powikłania poszcepiennego na poziomie indywidualnym. W konsekwencji nadal brakuje systematycznego opisu z fenotypem histopatologicznym oraz analizą molekularną (epi-)zapalenia mięśnia sercowego po szczepieniu przeciw SARS-CoV-2.
W niniejszej pracy opisujemy wyniki badań kardiologicznych u pięciu osób, które zmarły niespodziewanie w ciągu siedmiu dni po szczepieniu przeciwko SARS-CoV-2, przy czym prawdopodobną lub możliwą przyczyną zgonu było zapalenie mięśnia sercowego wywołane tzw. szczepionką. Ustalamy ponadto typ histologiczny śmiertelnego zapalenia mięśnia sercowego związanego ze szczepieniem.
Źródła i metody badawcze
Dane dotyczące autopsji osób, które otrzymały szczepienie przeciw SARS- CoV-2 (do 20 dni przed śmiercią), uzyskano z rejestru autopsji i biomateriałów COVID Badenii-Wirtembergii. Ten federalny rejestr państwowy zawiera dane autopsyjne, kliniczne i patologiczne oraz próbki tkanek pacjentów, którzy zmarli w związku z zakażeniem SARS-CoV-2 lub osób, które zmarły krótko po szczepieniu przeciw SARS-CoV-2 (n = 54). Wszystkie autopsje zostały wykonane w jednym z pięciu szpitali uniwersyteckich (Heidelberg, Tubingen, Freiburg, Ulm, Mannheim) w Badenii-Wirtembergii. Sieć ta współpracuje z prokuraturą i patologami sądowymi, jak również z innymi krajowymi sieciami, takimi jak Niemieckie Centrum Badań nad Infekcjami (DZIF), Niemieckie Centrum Badań Płuc (DZL) oraz krajową akademicką siecią badawczą NUM (Sieć Medycyny Uniwersyteckiej; DEFEAT PANDEMIcs); wyniki są stale przekazywane do Instytutu Paula Ehrlicha (PEI), Niemieckiego Federalnego Instytutu Szczepionek i Biomedycyny. Aby zapewnić dostępność wszystkich dokumentów medycznych i wyników badań oraz aby autopsje były wykonywane zgodnie ze standaryzowaną procedurą opisaną wcześniej, w omawianym badaniu uwzględniono wszystkie autopsje i tylko te wykonane w Szpitalu Uniwersyteckim w Heidelbergu (n = 35) [10]. Serca zmarłych pacjentów badano makroskopowo, mierząc masę i grubość ściany lewej, prawej i międzykomorowej. Tętnice wieńcowe rozcinano od ich rozgałęzienia aortalnego do obwodu, co umożliwiało ocenę miażdżycy i wykluczenie skrzeplin. Następnie badano drogi dopływu i odpływu, komory przekrajano w osi krótkiej (płaszczyzna poprzeczna) w odstępach 1 cm od zastawek do koniuszka i badano powierzchnie cięcia pod kątem zmian ogniskowych (lub demarkacji geograficznych), nie wykonywano dysekcji ogniskowej i szczegółowej oceny histologicznej układu przewodzącego serca.
W celu oceny histologicznej wszystkie próbki tkanek zostały utrwalone w 4 proc. neutralnie zbuforowanej formalinie. Do oceny histologicznej patologii serca pobierano co najmniej dwa bloki pełnej grubości z lewej i prawej komory, przegrody międzykomorowej oraz mięśni brodawkowatych. Z utrwalonych w formalinie i zatopionych w parafinie bloczków tkankowych (FFPE) co najmniej dwa wycinki o grubości 4 pm barwiono odpowiednio hematoksyliną i eozyną, odczynem PAS (odczynnikiem Schiffa) oraz oranżem kwaśnej fuksyny G (AFOG).
Barwienia immunohistochemiczne wykonywano według standardowych protokołów. W skrócie, immunohistochemię wykonywano na automatycznym immunostainerze (Ventana BenchMark Ultra, Ventana Medical Systems, Tucson, USA). Sekcje były cięte, deparafinowane, rehydratyzowane i wstępnie traktowane buforem do odzyskiwania antygenu (Tris/Borat/EDTA, pH 8,4). Po zablokowaniu endogennej peroksydazy szkiełka inkubowano z przeciwciałami monoklonalnymi skierowanymi przeciwko CD3 (klon 2GV6, Roche, Rotkreuz, Szwajcaria), CD4 (klon SP35, Roche), CD8 (klon SP57, Roche), CD20 (klon L26, Roche), GATA 3 (klon L50-823, Roche, Rotkreuz, Szwajcaria) i D2-40 (klon Roche, Rotkreuz, Szwajcaria) w podanych rozcieńczeniach zestawów gotowych do użycia, CD68 (klon PgM1, Agilent/Dako, Santa Clara, Stany Zjednoczone) w rozcieńczeniu 1: 100, FOXP3 (klon D2W8ETM, Cell iSignaling Technology, Danvers, MA, Stany Zjednoczone) w rozcieńczeniu 1:25, oraz Tbet (klon 4B10, Santa Cruz Biotechnology Inc. , Santa Cruz, CA, Stany Zjednoczone) w rozcieńczeniu 1:50, a następnie inkubowano z OptiView Universal Linker i OptiView HRP Multimer. Wizualizację uzyskano stosując DAB jako chromogen. Przed montażem szkiełka były barwione hematoksyliną w kontrze. Wyniki badań histologicznych i immunohisto- logicznych analizowano synopsisowo z dostępnymi danymi z dokumentacji medycznej pacjentów. W trzech kohortach dopasowanych pod względem wieku i płci z naszych akt autopsyjnych (obejmujących lata 2005/2006, 2010/2011 i 2015/2016) pobrano próbki mięśnia sercowego i oceniono je pod kątem obecności i fenotypu nacieków zapalnych.
Na podstawie kryteriów z Dallas oraz specyfikacji według Caforio i wsp. zapalenie mięśnia sercowego definiowano jako naciek zapalny z > 14 leukocytów/mm2 , w tym do 4 monocytów/mm2 , z obecnością limfocytów T CD3 dodatnich > 7 komórek/mm2 oraz oznakami degeneracji i martwicy miocytów pochodzenia niedokrwiennego [11, 12]. Naciek w mięśniu sercowym i nasierdziu oceniano półilościowo, stosując wizualną ocenę punktową w czterostopniowym systemie (0-3): ocena 0 (brak ognisk zapalenia), ocena 1 (ogniskowe, izolowane ogniska o wielkości do 20 leukocytów/mm2), ocena 2 (ogniskowe, > 20 leukocytów/mm2), ocena 3 (rozproszony naciek). W odniesieniu do potencjalnych czynników zakaźnych próbki FFPE (do izolacji małego i dużego RNA z próbek utrwalonych w formalinie, zatopionych w parafinie – przyp. tłum.) wszystkich przypadków i świeżo zamrożone próbki mięśnia sercowego przypadków 1, 3, 4 i 5 zostały zbadane pod kątem genomów wirusowych i bakteryjnych za pomocą panelu diagnostycznego z (odwrotną transkrypcją) PCR (enterowirusy, parvovirus B19, ludzki herpeswirus 6, wirus Epsteina-Barr, ludzki cytomegalowirus, wirus varicella zoster, herpes simplex virus typu 1 i 2, ludzki herpeswirus 7, adenowirusy, borrelia spp, Toxoplasma gondii). Dla każdej próbki wyekstrahowano 350 ng całkowitego kwasu nukleinowego i poddano go zagnieżdżonemu (RT)-PCR przy użyciu technik wewnętrznych, zgodnie z opisem Mahfoud i wsp. [13]. Dehydrogenaza gliceraldehydu-3-fosforanowego (GAPDH) RT-PCR służyła jako kontrola wewnętrzna zarówno dla ekstrakcji kwasu nukleinowego, jak i amplifikacji PCR.
Prawdopodobieństwo wystąpienia (epi-)zapalenia mięśnia sercowego wywołanego szczepionką sklasyfikowano według kryteriów przedstawionych w tabeli 1.
Tabela 1: Ocena prawdopodobieństwa wystąpienia (epi-)zapalenia mięśnia sercowego wywołanego szczepionką
| kategoria | kryteria oceny |
| brak zapalenia mięśnia sercowego wywołanego „szczepionką” | – brak zapalenia mięśnia sercowego lub – zapalenie mięśnia sercowego bez czasowego związku z wydarzeniem związanym ze szczepieniem lub – zapalenie mięśnia sercowego, zdecydowanie wyjaśnione przez inne choroby, zwłaszcza zakaźne, określone na podstawie badania histologicznego/mikrobiologicznego/wirusologicznego tkanki sercowej |
| możliwe poszczepienne zapalenie mięśnia sercowego | – obecność zapalenia mięśnia sercowego w związku czasowym ze szczepieniem, ale z obecnością czynników łagodzących (np. wykrycie fakultatywnie patogennych czynników zakaźnych) lub – obecność zapalenia osierdzia w związku czasowym ze szczepieniem, ale wyniki badań mięśnia sercowego niewystarczające do stwierdzenia definitywnego zapalenia mięśnia sercowego (np. kryteria Dallas) |
| prawdopodobne zapalenie mięśnia sercowego wywołane „szczepionką” | – obecność zapalenia mięśnia sercowego w powiązaniu czasowym z wydarzeniem związanym ze szczepieniem oraz – połączenie fenotypu histologicznego, obrazu klinicznego i wyników badań laboratoryjnych nie wskazuje na żadne inne rozpoznanie różnicowe. |
Wyniki
Wśród 35 przypadków Uniwersytetu w Heidelbergu autopsje ujawniły inne przyczyny zgonu (z powodu istniejących wcześniej schorzeń) u 10 pacjentów (tabela uzupełniająca 1). Stąd wykluczono je z dalszej analizy. Stwierdzenie kardiochirurgiczne zgodne z (epi-)zapaleniem mięśnia sercowego stwierdzono w pięciu przypadkach z pozostałych 25 ciał znalezionych niespodziewanie martwych w domu w ciągu 20 dni po szczepieniu przeciwko SARS-CoV-2. Główną charakterystykę pięciu przypadków przedstawiono w tabeli 2, natomiast dalsze wyniki autopsji w tabeli uzupełniającej 2. Trzy osoby zmarłe były kobietami, dwóch mężczyznami. Mediana wieku w chwili śmierci wynosiła 58 lat (zakres 46-75 lat). Cztery osoby zmarły po podaniu pierwszej dawki szczepionki, pozostały przypadek po podaniu drugiej. Wszystkie osoby zmarły w ciągu pierwszego tygodnia po szczepieniu (średnia 2,5 dnia, mediana 2 dni). Wyniki badań klinicznych, badania krwi, EKG lub dane obrazowe nie były dostępne, ponieważ osoby zmarłe nie szukały pomocy medycznej przed śmiercią. Osoba 1 została znaleziona martwa 12 h po szczepieniu. Świadek opisał szczurzy oddech na krótko przed stwierdzeniem niewydolności krążenia. Osoba 2 skarżyła się na mdłości i wkrótce potem została znaleziona martwa. Natychmiast podjęto resuscytację, ale bez powodzenia. Pozostałe osoby zostały znalezione martwe w domu bez dostępnych informacji o objawach końcowych. Zgodnie z dostępnymi informacjami przekazanymi w czasie autopsji, żadna ze zmarłych osób nie była zakażona SARS-CoV-2 przed szczepieniem, a wymazy z nosogardzieli były negatywne we wszystkich przypadkach.
W badaniu histologicznym stwierdzono naciek zapalny w mięśniu sercowym. We wszystkich przypadkach naciek miał charakter ogniskowy i śródmiąższowy. Dominował w wycinkach pobranych ze ściany prawej komory i przegrody międzykomorowej. Charakterystyka histologiczna i immunohistochemiczna wykazała, że w nacieku zapalnym dominowały limfocyty. Liczba limfocytów T CD3-dodatnich znacznie przewyższała liczbę nielicznych limfocytów B CD20-dodatnich. Ponadto większość limfocytów T należała do podzbioru CD4-dodatniego, a jedynie rozproszone komórki T CD8-dodatnie były widoczne (ryc. 1, 2, ryc. dodatkowa 1/2). Komórki T były negatywne dla Tbet jako markera dla komórek Th1, GATA3 jako markera dla komórek Th2, D2-40, jako markera dla komórek Th17 (Supplementary Fig. 2). Ponadto w obrębie nacieków sercowych nie wykryto FOXP3 pozytywnych komórek T regulatorowych oraz CD21 pozytywnych folikularnych komórek dendrytycznych, podczas gdy przypadki kontrolne, w tym przypadki sarkoidozy, były dodatnie (Supplementary Fig. 2/3). Immunohistochemia w kierunku CD68 wykazała nieliczne przeplatające się histiocyty (ryc. 2, ryc. dodatkowa 1). Mikroogniskowe uszkodzenie miocytów było widoczne w trzech przypadkach (pacjent 1, 2 i 3). Nie stwierdzono obecności ziarniniaków. We wszystkich przypadkach brak było istotnej choroby wieńcowej, ostrych lub przewlekłych objawów choroby niedokrwiennej serca, objawów kardiomiopatii lub innych oznak istniejącej wcześniej, istotnej klinicznie choroby serca.
W większości przypadków stwierdzono jednocześnie naciek zapalny w nasierdziowej i podwsierdziowej tkance tłuszczowej (przypadki 2, 3, 4 i 5; ryc. dodatkowa 4) i ujawniono identyczny immunofenotyp. (T-cell dominant; CD4 > > CD8). W przypadku 2 odnotowano również wybitny CD4-pozytywny naciek limfocytarny w miejscu jab w mięśniu deltoidalnym (ryc. 3). Analiza pod kątem potencjalnych czynników zakaźnych wywołujących zapalenie mięśnia sercowego wykazała w jednym przypadku (przypadek 5) niską liczbę kopii wirusowych ludzkiego wirusa opryszczki 6 (HHV6). Wyniki pozostałych czterech przypadków były negatywne dla wszystkich badanych czynników zakaźnych, ale wykazały regularną amplifikację kontroli GAPDH, co sugeruje odpowiednią jakość kwasu nukleinowego do analizy.
Ryc. 1 A – Agregaty limfocytarne w przegrodzie międzykomorowej w przypadku 1 z towarzyszącą destrukcją miokardium. B – Naciek składa się głównie z CD3-dodatnich limfocytów T i C – CD68-dodatnich makrofagów. D – W mniejszym powiększeniu widoczne są dwa ogniska limfocytów CD4-dodatnich.
W trzech przypadkach ogólne wyniki autopsji, w szczególności obecność (epi-)zapalenia mięśnia sercowego w połączeniu z brakiem innych prawdopodobnych przyczyn zgonu (zwłaszcza zatorowości płucnej, zawału serca, ciężkiego zawału mózgu lub krwawienia, innej choroby serca), wraz z bliskim związkiem czasowym ze szczepieniem, doprowadziły do wniosku, że szczepienie było prawdopodobną przyczyną (epi-)zapalenia mięśnia sercowego i że ta choroba serca była przyczyną nagłego zgonu. W przypadku 5. za przyczynę zgonu uznano również zapalenie mięśnia sercowego, ale wykrycie HHV6, nawet w niskiej liczbie kopii wirusa, stanowiło alternatywne wyjaśnienie obecności zapalenia mięśnia sercowego. W odniesieniu do kwestii śmiertelnego powikłania poszczepiennego przypadek 5 został zatem sklasyfikowany jako „możliwy”. W przypadku 3 nie znaleziono innej przyczyny nacieku zapalnego, ale naciek był dyskretny i obserwowany głównie w tłuszczu osierdziowym. Dlatego też przypadek 3 również został sklasyfikowany jako możliwy poszczepienne powikłanie po preparacie przeciwko COVID-19. Nie znaleźliśmy oczywistego związku między naciekami a komórkami śródbłonka (CD31, D2-40), komórkami mezotelialnymi (kalretinina) czy komórkami nerwowymi (S100). W ciągu ostatnich 20 lat pracy w szpitalu uniwersyteckim w Heidelbergu nie obserwowaliśmy porównywalnych nacieków zapalnych w mięśniu sercowym. Zostało to potwierdzone przez ponowną ocenę histologiczną dopasowanych wiekowo i płciowo kohort z trzech niezależnych okresów, która nie ujawniła ani jednego przypadku wykazującego porównywalną patologię serca
Ryc. 2: A – Ognisko zapalne w ścianie lewej komory jentralnej w przypadku 2. B – Naciek składa się głównie z CD68-dodatnich makrofagów i C – CD3-dodatnich limfocytów T z D – współekspresją CD4.
Dyskusja wyników
Opublikowano kilka przypadków zapalenia mięśnia sercowego w następstwie szczepienia przeciwko SARS-CoV-2 [4-6, 9, 14]. Objawy pojawiają się zwykle w ciągu pierwszych trzech dni po podaniu drugiej dawki szczepionki mRNA COVID-19 (odpowiednio Comirnaty i Spikevax). Podwyższone stężenie troponiny w surowicy, nieprawidłowe uniesienia odcinka ST w EKG oraz zmieniony ruch komór w echokardiogramie lub późne wzmocnienie w rezonansie magnetycznym serca sugerują rozwój zapalenia mięśnia sercowego. Większość opisanych przypadków miała łagodny przebieg kliniczny i ustępowała bez leczenia. W rzadkich przypadkach chorzy wymagali jednak intensywnej terapii, a nawet umierali z powodu ostrej niewydolności serca, co opisali we wczesnym doniesieniu Verma i wsp. Już te badania, w których zastosowano różne metody diagnostyczne, wskazywały na związek między szczepieniem a zapaleniem mięśnia sercowego, chociaż w wielu z nich brakowało szczegółowych badań w kierunku czynników zakaźnych. W szczególności nie są jeszcze dostępne badania kohort autopsyjnych, jak również informacje o potencjalnych długoterminowych skutkach [15-17].
Ryc. 3: A – W miejscu jab w mięśniu deltoidalnym reyeals focal inflammation. Skład jest podobny do fenotypu nacieków w mięśniu sercowym, w których dominują limfocyty. B – CD3 i C – CD4-ekspresyjne oraz D – przeplatające się makrofagi CD68-dodatnie.
Poprzez nasze podejście oparte na autopsji, zidentyfikowaliśmy pięć przypadków limfocytarnego (epi-)zapalenia mięśnia sercowego u osób, które niespodziewanie zostały znalezione martwe w domu w ciągu pierwszego tygodnia po immunizacji mRNA przeciwko SARS-CoV-2. Zgodnie z kryteriami z Dallas cztery próby zostały zakwalifikowane jako ostateczne zapalenie mięśnia sercowego. W pozostałych przypadkach stwierdzono porównywalny naciek zapalny w nasierdziu, tłuszczu podwsierdziowym i mięśniu sercowym, ale naciek w mięśniu sercowym nie przekraczał progu kryteriów Dallas. Wszystkie przypadki wykazywały spójny fenotyp: (A) ogniskowy śródmiąższowy limfocytarny naciek mięśnia sercowego, w trzech przypadkach z widoczną mikroogniskową destrukcją miocytów. (B) dominujący naciek z komórek T, w którym liczba komórek T CD4 dodatnich znacznie przewyższa liczbę komórek T CD8 dodatnich; (C) często związany z naciekiem z komórek T w nasierdziu i tkance tłuszczowej podwsierdziowej, ujawniający podobny fenotyp immunologiczny (CD4 > > CD8).
Jak wiadomo z zawału serca, należy wziąć pod uwagę, że mikroskopowo widoczna manifestacja uszkodzenia mięśnia sercowego w takich ostrych warunkach może być opóźniona w stosunku do funkcji; może to być związane z aspektami składu nacieku, takimi jak stosunkowo niska zawartość makrofagów, lub histologicznie ogniskowe uszkodzenie miocytów. W związku z tym efekty czynnościowe mogą być znacznie silniejsze niż można się spodziewać, biorąc pod uwagę obraz histologiczny. Świadczy o tym fakt, że zapalenie mięśnia sercowego jest główną przyczyną nagłych i niespodziewanych zgonów u niemowląt, młodzieży i młodych dorosłych z częstością od 1 do 14 proc. wśród młodzieży [18-21]. Jak przedstawiono w części dotyczącej materiałów i metod, ocena prawdopodobieństwa wystąpienia powikłań poszczepiennych odzwierciedla związek czasowy i wyniki sekcji zwłok (z wykluczeniem innych przyczyn nagłego zgonu), a także negatywne wyniki badań molekularnych w kierunku potencjalnych przyczyn zakaźnych. W związku z tym przypadek 5 z HHV6-DNA wykrytym przy niskiej liczbie kopii został sklasyfikowany jako możliwy. Ogólnie rzecz biorąc, za związkiem przyczynowym między zapaleniem mięśnia sercowego a szczepieniem przeciwko SARS-CoV-2 przemawia kilka czynników: (A) ścisły związek czasowy ze szczepieniem; we wszystkich przypadkach zgon nastąpił w ciągu tygodnia po szczepieniu, (B) brak innych istotnych wcześniejszych chorób serca, zwłaszcza choroby niedokrwiennej serca lub kardiomiopatii, (C) ujemne wyniki badań w kierunku potencjalnych czynników zakaźnych wywołujących zapalenie mięśnia sercowego, (D) obecność swoistego nacieku z komórek T z przewagą CD4, co sugeruje mechanizm immunologiczny. Za tym ostatnim kryterium przemawia wykazanie w jednym z przypadków identycznego fenotypowo nacieku z komórek T w miejscu wstrzyknięcia deltoidalnego. Należy podkreślić, że porównywalnego nacieku (epi-)mięśnia sercowego nie stwierdzono ani w żadnej z pozostałych 20 autopsji wykonanych na ciałach zmarłych w ciągu 20 dni po szczepieniu przeciwko SARS-CoV-2, ani w dopasowanych pod względem wieku i płci kohortach z trzech niezależnych okresów z naszych kartotek autopsyjnych.
Na podstawie wyników autopsji i wszystkich dostępnych danych, w żadnym z przedstawionych tu przypadków nie zidentyfikowano innej przyczyny zgonu poza (epi-)zapaleniem mięśnia sercowego. Dlatego też zapalenie mięśnia sercowego należy uznać za prawdopodobną przyczynę zgonu. Z czynnościowego punktu widzenia uszkodzenie mięśnia sercowego w naszych przypadkach nie jest wystarczające, aby postulować niewydolność kurczliwą jako ostateczną przyczynę zgonu, dlatego jako mechanizm prowadzący do śmierci chorych należy przyjąć niewydolność arytmiczną w postaci zatrzymania krążenia lub migotania komór. Ostre zatrzymanie krążenia spowodowane asystolią lub migotaniem komór jest dobrze poznanym patomechanizmem także w innych przyczynach ostrego zapalenia mięśnia sercowego [22, 23].
W odniesieniu do potencjalnej patogenezy (epi-)zapalenia mięśnia sercowego nasze wyniki pozwalają na pewne rozważania. Oprócz zapalenia płuc, zapalenie mięśnia sercowego jest kolejną manifestacją opisywaną podczas infekcji SARS-CoV-2 [24]. Trwa dyskusja, czy zapalenie mięśnia sercowego w COVID-19 jest spowodowane przede wszystkim infekcją wirusową, czy też pojawia się wtórnie jako konsekwencja odpowiedzi immunologicznej gospodarza, w szczególności cytotoksyczności wywołanej przez limfocyty T lub w wyniku burzy cytokinowej obserwowanej podczas COVID-19 [25]. Wydaje się więc możliwe, że cząsteczkowa mimikra pomiędzy białkiem kolcowym SARS-CoV-2 a autoantygenami może wywoływać przeciwkomiocytarną odpowiedź immunologiczną u osób predysponowanych. W wielu badaniach nad szczepionkami z mRNA wykazano solidne przeciwciała specyficzne dla Receptor-Binding-Domain, odpowiedzi komórek T i cytokin [26]. Komórki T, zwłaszcza CD4 + T, są głównymi czynnikami wywołującymi autoimmunologię specyficzną dla serca w zapaleniu mięśnia sercowego [27]. Wywołana przez szczepionkę aktywacja układu odpornościowego u osób z tolerancją obwodową spowodowaną przez limfocyty T regulatorowe może sprzyjać ekspansji efektorowych limfocytów T CD4 + i zapaleniu mięśnia sercowego. Biorąc pod uwagę, że nie opisano jeszcze (epi-)zapalenia mięśnia sercowego w następstwie opartej na wektorze immunizacji przeciwko SARS- CoV-2, możliwe jest również, że odpowiedź immunologiczna może być skierowana przeciwko mRNA lub innym składnikom formuły szczepionki. Jednak w przypadku szczepionki przeciwko ospie wietrznej, opartej na wirusie vaccinia, donosi się o wywoływaniu (epi-)zapalenia mięśnia sercowego w rzadkich przypadkach [2, 3]. Warto zwrócić uwagę na fakt, że dożylne podanie szczepionki COVID-19 mRNA może wywołać ostre (epi-) zapalenie mięśnia sercowego w modelu przedklinicznym [28]. Co ciekawe, ogniska zapalne odnotowano głównie w prawym sercu, co może sugerować stopniowy efekt rozcieńczenia pochodzący z krwiobiegu, a na podstawie tego odkrycia można przynajmniej pokusić się o spekulację, że przyczyniło się do tego nieumyślne wewnątrznaczyniowe wstrzyknięcie szczepionki.
Nasze badanie jest ograniczone przez stosunkowo małą liczebność kohorty i dziedziczy tendencyjność analizy punktu końcowego. Charakter naszego badania autopsyjnego wymusza opisową jakość danych i nie pozwala na jakiekolwiek wnioski epidemiologiczne w zakresie częstości występowania lub szacowania ryzyka. Zgłaszana częstość występowania (epi-)zapalenia mięśnia sercowego po szczepieniu jest mała, a ryzyko hospitalizacji i zgonu związane ze szczepieniem COVID-19 jest stwierdzane jako większe niż rejestrowane ryzyko związane ze szczepieniem COVID-19 [29]. Co ważne, czynniki zakaźne mogą również wywoływać limfocytarne zapalenie mięśnia sercowego o podobnym immunofenotypie, dlatego w każdym przypadku potencjalnie związanego ze szczepieniem zapalenia mięśnia sercowego konieczne jest przeprowadzenie dokładnych analiz molekularnych.
Jeśli chodzi o potencjalny mechanizm autoimmunologiczny wyjaśniający uszkodzenie mięśnia sercowego, interesujące może być badanie histologiczne węzłów chłonnych, ponieważ Röltgen i wsp. opisali zmienioną architekturę ośrodków zarodkowych po szczepieniu COVID-19 [30]. Ten aspekt nie mógł być uwzględniony w naszej analizie, ponieważ systematyczne pobieranie próbek węzłów chłonnych nie było częścią naszego standardowego protokołu autopsji.
Wreszcie, nie możemy przedstawić ostatecznego dowodu funkcjonalnego ani bezpośredniego związku przyczynowego między szczepieniem a zapaleniem mięśnia sercowego. Konieczne są dalsze badania i rozszerzony rejestr w celu zidentyfikowania osób zagrożonych tym potencjalnie śmiertelnym powikłaniem poszczepiennym, a pomocne w tym mogą być szczegółowe analizy kliniczne, serologiczne i cząsteczkowe, które wykraczały poza zakres tego badania. Biorąc pod uwagę, że to śmiertelne zdarzenie niepożądane może dotyczyć osób zdrowych, takie programy rejestracji i nadzoru mogą poprawić wczesną diagnostykę, ścisłe monitorowanie i leczenie.
Informacje uzupełniające: Wersja online zawiera materiały uzupełniające dostępne pod adresem: https://doi.org/10.1007/s00392-022-02129-5.
Podziękowania
Dziękujemy Martinowi Barowi i jego zespołowi za pomoc w przeprowadzeniu autopsji, biobankowi Niemieckiego Centrum Badań nad Zakażeniami (Deutsches Zentrum fur Infektionsforschung, DZIF) za pobranie i podanie próbek tkanek oraz Annett Muller i jej zespołowi za wsparcie techniczne w analizach histologicznych i immunohistologicznych. Dziękujemy K. Klingelowi (Instytut Patologii, Uniwersytet w Tubingen) za wykonanie analiz molekularnych w poszukiwaniu czynników zakaźnych w tkance mięśnia sercowego. Dziękujemy wszystkim uczestnikom rejestru autopsji i biobankowania Badenii-Wirtembergii COVID, w szczególności K. Yen i S. Heinze (Instytut Medycyny Sądowej i Medycyny Ruchu Drogowego, Uniwersytet w Heidelbergu) za współpracę i wsparcie oraz Ministerstwu Nauki, Badań Naukowych i Sztuki Badenii-Wirtembergii za wsparcie finansowe badania i rejestru.
Wkład autorów: Planowanie badania: PS, TL; Compilation and analy- sis of data: CS, LMD, LH; Pisanie manuskryptu: CS, AS, TL, PS; Ocena/wkład do manuskryptu: TL, PS.
Finansowanie: Finansowanie Open Access umożliwione i zorganizowane przez Projekt DEAL. Badanie zostało sfinansowane przez Ministerstwo Nauki, Badań i Sztuki Badenii-Wirtembergii (Baden-Wurttemberg Corona Autopsy Biobank and Registry).
Dostępność danych: Dane są dostępne na uzasadnione żądanie.
Deklaracje
Konflikt interesów: Autorzy nie mają do zgłoszenia żadnych konkurencyjnych interesów, które byłyby związane z treścią tego artykułu.
Standardy etyczne: S-242/2020: Badanie spełnia wszystkie standardy etyczne.
Open Access This article is licensed under a Creatiye Commons Attri- bution 4.0 International License, which permits use, sharing, adapta- tion, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you giye appropriate credit to the original author(s) and the source, proyide a link to the Creatiye Commons license, and indicate if changes were made. Obrazy lub inne materiały osób trzecich w tym artykule są zawarte w licencji Creatiye Commons, chyba że zaznaczono inaczej w linii kredytowej do materiału. Jeśli materiał nie jest objęty licencją Creatiye Commons, a Twoje zamierzone użycie nie jest dozwolone przez ustawę lub przekracza dozwolony użytek, będziesz musiał uzyskać pozwolenie bezpośrednio od właściciela praw autorskich. Aby zobaczyć kopię tej licencji, odwiedź http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.
Bibliografia
World Health Organization (2019) Causality assessment of an adyerse event following immunization (AEFI): user manual for the reyised WHO classification second edition, 2019 update. World Health Organization, Geneya (Licence: CC BY-NC-SA 3.0 IGO)
Mei R, Raschi E, Forcesi E, Diemberger I, De Ponti F, Poluzzi E (2018) Myocarditis and pericarditis after immunization: gaining insights through the Vaccine Adyerse Eyent Reporting System. Int J Cardiol 273:183-186
Nalca A, Zumbrun EE (2010) ACAM2000: the new smallpox yaccine for United States Strategic National Stockpile. Drug Des Dey Ther 4:71-79
Preyention CfDCa. Adyisory Committee on Immunization Prac- tices (ACIP). Coronayirus disease 2019 (COVID-19) yaccines. Accessed 2021. https://www.cdc.goy/yaccines/acip/meetings/ slides-2021-06.html
Larson KF, Ammirati E, Adler ED, Cooper LT Jr, Hong KN, Saponara G et al (2021) Myocarditis After BNT162b2 and mRNA-1273 Vaccination. Circulation 144(6):506-508
Marshall M, Ferguson ID, Lewis P, Jaggi P, Gagliardo C, Collins JS et al (2021) Symptomatic acute myocarditis in 7 adoles- cents after Pfizer-BioNTech COVID-19 yaccination. Pediatrics. https ://doi.org/10.1542/peds. 2021-052478
Suryeillance of Myocarditis (Inflammation of the Heart Mus- cle) Cases Between December 2020 and May 2021 (Including). 02.06.2021 2021
Ling RR, Ramanathan K, Tan FL, Tai BC, Somani J, Fisher D et al (2022) Myopericarditis following COVID-19 yaccination and non-COVID-19 yaccination: a systematic reyiew and meta- analysis. Lancet Respir Med 10(7):679-688
Verma AK, Layine KJ, Lin CY (2021) Myocarditis after Coyid- 19 mRNA Vaccination. N Engl J Med 385(14):1332-1334
Kommoss FKF, Schwab C, Tayernar L, Schreck J, Wagner WL, Merle U et al (2020) The pathology of seyere COVID-19-related lung damage. Deutsches Arzteblatt Int 117(29-30):500-506
Caforio AL, Pankuweit S, Arbustini E, Basso C, Gimeno-Blanes J, Felix SB et al (2013) Current state of knowledge on aeti- ology, diagnosis, management, and therapy of myocarditis: a position statement of the European Society of Cardiology Work- ing Group on Myocardial and Pericardial Diseases. Eur Heart J 34(33):2636-2648 (48a-48d)
Aretz HT, Billingham ME, Edwards WD, Factor SM, Fallon JT, Fenoglio JJ Jr et al (1987) Myocarditis. A histopathologic definition and classification. Am J Cardioyasc Pathol 1(1):3-14
Mahfoud F, Gartner B, Kindermann M, Ukena C, Gadomski K, Klingel K et al (2011) Virus serology in patients with suspected myocarditis: utility or futility? Eur Heart J 32(7):897-903
Meyorach D, Anis E, Cedar N, Bromberg M, Haas EJ, Nadir E et al (2021) Myocarditis after BNT162b2 mRNA Vaccine against Coyid-19 in Israel. N Engl J Med 385(23):2140-2149
Administration USFD. FDA Approyes First COVID-19 Vac- cine 2021 [updated 23.08.2021. Ayailable from: https://www. fda.goy/news-eyents/press-announcements/fda-approyes-first- coyid-19-yaccine
Shirayi AA, Ardekani A, Sheikhbahaei E, Heshmat-Ghahdari- jani K (2022) Cardioyascular complications of SARS-CoV-2 yaccines: an oyeryiew. Cardiology and therapy 11(1):13-21
Schneider J, Sottmann L, Greinacher A, Hagen M, Kasper HU, Kuhnen C et al (2021) Postmortem inyestigation of fatalities following yaccination with COVID-19 yaccines. Int J Legal Med 135(6):2335-2345
Lynge TH, Nielsen TS, Gregers Winkel B, Tfelt-Hansen J, Ban- ner J (2019) Sudden cardiac death caused by myocarditis in persons aged 1-49 years: a nationwide study of 14 294 deaths in Denmark. Forensic Sci Res 4(3):247-256
Ali-Ahmed F, Dalgaard F, Al-Khatib SM (2020) Sudden cardiac death in patients with myocarditis: Eyaluation, risk stratifica- tion, and management. Am Heart J 220:29-40
Richter S, Schwab T, Berchthold-Herz M, Beyersdorf F, Schlen- sak C, Bode C et al (2008) Borderline-Myokarditis als Ausloser fur therapierefraktares Kammerflimmern. Intensiymedizin und Notfallmedizin 45(5):287-291
De Salyia A, De Leo D, Carturan E, Basso C (2011) Sudden cardiac death, borderline myocarditis and molecular diagnosis: eyidence or assumption? Med Sci Law 51(1_Suppl):27-29
Corrado D, Basso C, Thiene G (2001) Sudden cardiac death in young people with apparently normal heart. Cardioyasc Res 50(2):399-408
Kragholm KH, Lindgren FL, Zaremba T, Freeman P, Andersen NH, Riahi S et al (2021) Mortality and yentricular arrhythmia after acute myocarditis: a nationwide registry-based follow-up study. Open Heart 8(2):e001806
Verma V, Sondhi S, Sharma R, Mahajan K (2020) COVID-19 associated yiral myocarditis: does it exist? Monaldi archiyes for chest disease = Archiyio Monaldi per le malattie del torace. Monaldi Arch Chest Dis. https://doi.org/10.4081/monaldi.2020. 1382
Siripanthong B, Nazarian S, Muser D, Deo R, Santangeli P, Khanji MY et al (2020) Recognizing COVID-19-related myo- carditis: the possible pathophysiology and proposed guideline for diagnosis and management. Heart Rhythm 17(9):1463-1471
Sahin U, Muik A, Derhoyanessian E, Vogler I, Kranz LM, Vormehr M et al (2020) COVID-19 yaccine BNT162b1 elicits human antibody and TH1 T cell responses. Nature 586(7830):594-599
Chen P, Baldeviano GC, Ligons DL, Talor MV, Barin JG, Rose NR et al (2012) Susceptibility to autoimmune myocarditis is associated with intrinsic differences in CD4(+) T cells. Clin Exp Immunol 169(2):79-88
Li C, Chen Y, Zhao Y, Lung DC, Ye Z, Song W et al (2021) Intravenous injection of Coronavirus Disease 2019 (COVID- 19) mRNA vaccine can induce acute myopericarditis in mouse model. Clin Infect Dis 74(11):1933-1950
Heymans S, Cooper LT (2022) Myocarditis after COVID-19 mRNA vaccination: clinical observations and potential mecha- nisms. Nat Rev Cardiol 19(2):75-77
Röltgen K, Nielsen SCA, Silva O, Younes SF, Zaslavsky M, Costales C et al (2022) Immune imprinting, breadth of variant recognition, and germinal center response in human SARS- CoV-2 infection and vaccination. Cell 185(6):1025-40.e14
Autorzy i współpracownicy:
Constantin Schwab1 • Lisa Maria Domke1,2 • Laura Hartmann1,2 • Peter Schirmacher1 • Albrecht Stenzinger1 • Thomas Longerich1
1 – Instytut Patologii, Szpital Uniwersytecki w Heidelbergu (Universitatsklinikum Heidelberg, Pathologisches Institut, Im Neuenheimer Feld 224, 69120 Heidelberg, Niemcy)
2 – Niemieckie Centrum Badań nad Zakażeniami (DZIF), placówka partnerska Heidelberg, Instytut Patologii, Szpital Uniwersytecki w Heidelbergu, Heidelberg, Niemcy