Badania od dawna sugerowały, że kobiety mają ogólnie silniejszą wrodzoną oraz nabytą (humoralną i komórkową) odpowiedź immunologiczną na infekcje wirusowe. Jest to zauważalne szczególnie w wieku rozrodczym – wysoka aktywność wrodzonych komórek odpornościowych, takich jak makrofagi i komórki dendrytyczne oraz ogólna odpowiedź zapalna jako wyraz skutecznej walki z drobnoustrojami mają zapewnić kobiecie sukces w urodzeniu dziecka.
W przeciwieństwie do mężczyzn, kobiety mają większą liczbę limfocytów T pomocniczych (lepsza indukcja i przebieg nabytej odpowiedzi immunologicznej), ich limfocyty łatwiej też ulegają aktywacji. Do tego, komórki prezentujące antygen (czyli informujące limfocyty o zagrożeniu) działają skuteczniej.
W porównaniu z mężczyznami, kobiety mają również wyższy poziom limfocytów B (produkujących przeciwciała), przez co ich odpowiedź i na wirusy i na szczepienia jest skuteczniejsza. Jednak ma to też swoją ciemną stronę. Jeśli odpowiedź immunologiczna kobiet na infekcję wirusową jest nadmierna, może to skutkować indukcją reakcji autoagresyjnych (podobieństwo struktur wirusa do białek własnych tkanek). Efektem jest rozwój chorób autoimmunologicznych – rzeczywiście, częściej doświadczają ich kobiety niż mężczyźni.
Dlaczego kobiety lepiej odpowiadają na infekcje wirusowe – na przykładzie SARS-CoV-2.
Już doświadczenia ze zwierzętami pokazały, że w odpowiedzi na infekcję SARS-CoV-2 to samce myszy doświadczały cięższych objawów z dramatycznym naciekiem zapalnych monocytów i neutrofili w płucach, co skutkowało obrzękiem płuc.
ACE2 (receptor dla SARS-CoV-2) jest enzymem sprzężonym z chromosomem X (kobiety mają dwa takie chromosomy), a niektóre doniesienia wskazują na wzrost stężenia ACE2 w surowicy kobiet. Wydawałoby się zatem, że powinny być one bardziej podatne na SARS-CoV-2. Jednak raporty z Chin, Włoch i USA wyraźnie dokumentują, że kobiety w porównaniu z mężczyznami w połowie rzadziej chorują na Covid-19 przy znacznie mniejszym nasileniu choroby i śmiertelności. Dlaczego? Możliwe, że obecny w surowicy wolny ACE2 “wyłapuje” koronawirusa przez co zapobiega jego przyłączeniu się do komórki docelowej.
Z kolei u mężczyzn jest zwiększona ekspresja receptora ACE2 na komórkach – tu wirus łatwiej może do nich dotrzeć. W jednym z badań w Azji wykazano, że w płucach mężczyzn komórki posiadają znacząco większą liczbę receptora ACE2 dla wirusa niż ma to miejsce u kobiet.
Obserwacje u ludzi potwierdziły, że podczas zakażenia SARS-CoV-2 mężczyźni, w przeciwieństwie do kobiet, wykazują wyższą produkcję cytokin prozapalnych, u niektórych napędzających “burzę cytokinową”, zaś niższy poziom przeciwwirusowego interferonu (Ryc. 1).
Jakie są przyczyny takich różnic w odpowiedzi odpornościowej u kobiet i mężczyzn?
- Teoria hormonalna – co wykazały badania?
Estrogeny w sposób zależny od dawki wpływają na cytotoksyczność komórek NK, aktywację i różnicowanie monocytów, makrofagów i komórek dendrytycznych. Ogólnie uważa się, że niskie (nie w ciąży) stężenie estradiolu promuje komórkową odpowiedź immunologiczną, podczas gdy wysokie (w ciąży) stężenie tego hormonu może ją skierować bardziej w stronę odporności związanej z przeciwciałami. W badaniach ze zwierzętami wykazano, że zablokowanie receptorów estrogenowych zwiększyło śmiertelność z powodu zakażenia SARS-CoV-2 u samic myszy, co sugeruje rolę receptorów i łączących się z nimi estrogenów w modulowaniu odpowiedzi na infekcje wirusowe.
Progesteron zazwyczaj przesuwa profil immunologiczny kobiet z Th1 (promocja odpowiedzi komórkowej) na odporność Th2 (promocja produkcji przeciwciał) lub Treg (wyciszanie odpowiedzi zapalnej). Receptory progesteronu znajdują się na wielu różnych komórkach odpornościowych, w tym komórkach T, NK, dendrytycznych i makrofagach. Hormon ten tłumi stany zapalne i wspomaga naprawę tkanek po infekcji wirusowej w miejscach błony śluzowej, w tym w drogach oddechowych. W rezultacie doniesiono, że terapie i środki antykoncepcyjne oparte na progesteronie zmniejszają podatność na zakażenie, np. wirusem grypy.
Androgeny, w szczególności testosteron, generalnie działają przeciwzapalnie. Hormon ten może zmniejszać aktywność komórek NK, neutrofili i makrofagów, powodując obniżenie produkcji cytokin prozapalnych, takich jak TNF-α, IL-10 i TGF-β oraz reaktywnych form tlenu. U mężczyzn aktywność genów wrażliwych na testosteron korelowała z niższą odpowiedzią przeciwciał po szczepieniu. Starzenie się jest związane ze spadkiem stężenia testosteronu – podawanie tego hormonu samcom myszy poprawiało następstwa zakażenia wirusem poprzez tłumienie stanu zapalnego.
Jednak wyniki jednej z metaanaliz nie potwierdzają do końca „teorii hormonalnej” mającej odpowiadać za różnice w odpowiedzi na SARS-CV-2 u kobiet i mężczyzn. Bo gdyby wyższe wartości testosteronu były jedynym czynnikiem odpowiedzialnym za różnice między płciami w przebiegu Covid-19, to można by oczekiwać zacierania się różnic wraz z wiekiem pacjentów, czego w tej pracy nie wykazano. Podobnie w przypadku ochronnego działania estrogenu. A zatem, chociaż niezmiernie ważna jest rola hormonów w ustalaniu odporności, to wydaje się, że jeszcze inne czynniki mogą o tym decydować, przynajmniej w starszym wieku. Jakie?
U młodych, zdrowych mężczyzn testosteron rzeczywiście może mieć istotny wpływ na nasilenie choroby, podczas gdy u starszych mężczyzn zwiększona częstość występowania otyłości, cukrzycy, nadciśnienia tętniczego i chorób układu krążenia, przewyższają możliwą ochronę wynikającą z niższej produkcji testosteronu. Po drugie, różnice w odpowiedzi na infekcje wirusowe między płciami mogą wynikać z zachowań zdrowotnych, ponieważ mężczyźni są bardziej podatni na palenie tytoniu i nadużywanie alkoholu niż kobiety.
Warto też wspomnieć, że u kobiet w okresie menopauzy i późniejszym poziom odporności zrównuje się z mężczyznami, co popiera teorię hormonalną.
2. Czynniki genetyczne
Chromosom X zawiera największą liczbę genów związanych z odpornością w całym ludzkim genomie (np. receptory rozpoznające drobnoustroje, hormony, regulatory produkcji cytokin). Kobiety mają dwie kopie chromosomu X – jedną pochodzącą od ojca, a drugą od matki. A zatem, niekorzystne mutacje w jednym chromosomie X, które mogą zmienić funkcje odpornościowe, wpłyną tylko na połowę komórek u kobiety, ale już na wszystkie komórki u mężczyzny (oni mają tylko jedną kopię chromosomu X).
Zaburzenia genetyczne, takie jak zespół Klinefeltera u mężczyzn (dodatkowy chromosom X) powodują, że ich odpowiedź immunologiczna bardziej przypomina fenotyp żeński niż męski. Z kolei zespół Turnera, w wyniku którego kobiety mają tylko jeden chromosom X, jest związany z niższą liczbą limfocytów i zmniejszoną produkcją przeciwciał.
Źródła
1. „Sex Differences in Immunity to Viral Infections” Front Immunol, 2021, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8438138/
2. „The X chromosome and sex-specific effects in infectious disease susceptibility” Human Genomics, 2019, https://humgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40246-018-0185-z
3. „Why do men have worse COVID-19-related outcomes? A systematic review and meta-analysis with sex adjusted for age”, Brasil J Biol Med Res, 2022, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8856598/
4. „Why are women better protected from COVID-19: Clues for men? Sex and COVID-19” Int J Cardiol, 2020, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7211570/
5. „Sex differences in immune responses that underlie COVID-19 disease outcomes” Nature, 2020, https://www.nature.com/articles/s41586-020-2700-3
6. „Coronavirus: Why Men are More Vulnerable to Covid-19 Than Women?” SN Compr Clin Med., 2020, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7271824/