Взаимосвязь вирусной нагрузки и показателей клеточного звена иммунной системы у пациентов с COVID-19 различной степени тяжести

Оценка уровня вирусной нагрузки в различных биологических образцах, взятых из дыхательных путей, может указывать на активную репликацию вируса и используется для мониторинга тяжелых респираторных вирусных инфекций. Изучение взаимосвязей вирусной нагрузки SARS-CoV-2  с лабораторными иммунологическими показателями является важным направлением поиска клинико-лабораторных маркеров COVID-19.

Цель – количественно оценить вирусную нагрузку у пациентов с COVID-19. Выявить взаимосвязь уровня вирусной нагрузки с изменениями показателей клеточного звена иммунной системы.

Проведено лабораторное обследование 74 пациентов с диагнозом CОVID-19, которые были разделены на 3 группы по степени тяжести заболевания в соответствии с основными клиническими вариантами: с легким, со среднетяжелым и тяжелым течением. Определена общая вирусная нагрузка в клинических образцах – число копий РНК SARS-CoV-2 на 100 копий референсного гена RNaseP. Выполнена комплексная оценка клеточного звена иммунной системы, определена концентрация IL-6, С-реактивного белка в сыворотке крови.

Выявлена взаимосвязь развития тяжелого состояния у пациентов COVID-19 с уровнем вирусной нагрузки. Высокие уровни вирусной РНК в биологических образцах коррелируют с основными показателями Т-клеточного звена иммунной системы, ассоциированными с тяжестью течения заболевания. В подгруппе пациентов с высокой вирусной нагрузкой выявили сильные положительные корреляционные связи с относительным количеством цитотоксических лимфоцитов (CD3⁺CD8⁺), активированных Т-лимфоцитов (CD3⁺HLA-DR⁺), а также абсолютным и относительным количеством активированных В-лимфоцитов и NK-клеток (CD3-CD25⁺).

Лабораторный мониторинг показателей клеточного звена иммунной системы в совокупности с оценкой уровня вирусной нагрузки позволит повысить эффективность ранней диагностики состояния пациентов с новой коронавирусной инфекцией. В качестве кандидатов в критерии благоприятного исхода инфекции, вызванной SARS-CoV-2, можно рассмотреть изменение уровней экспрессии маркеров активации на иммунокомпетентных клетках.

1. Bao J., Li C., Zhang K., Kang H., Chen W., Gu B. Comparative analysis of laboratory indexes of severe and non-severe patients infected with COVID-19. Clin. Chim. Acta, 2020, Vol. 509, pp. 180-194.

2. Bermejo-Martin J.F., Almansa R., Menéndez R., Mendez R., Kelvin D.J., Torres A. Lymphopenic community acquired pneumonia as signature of severe COVID-19 infection. J. Infect., 2020, Vol. 80, no. 5, pp. e23-e24.

3. Bermejo Martin J.F., González-Rivera M., Almansa R., Micheloud D., Tedim A.P., Domínguez-Gil M., Resino S., Martín-Fernández M., Ryan Murua P., Pérez-García F., Tamayo L., Lopez-Izquierdo R., Bustamante E., Aldecoa C., Gómez J.M., Rico-Feijoo J., Orduña A., Méndez R., Fernández Natal I., Megías G., González-Estecha M., Carriedo D., Doncel C., Jorge N., Ortega A., de la Fuente A., del Campo F., Fernández-Ratero J.A., Trapiello W., González-Jiménez P., Ruiz G., Kelvin A.A., Ostadgavahi A.T., Oneizat R., Ruiz L.M., Miguéns I., Gargallo E., Muñoz I., Pelegrin S., Martín S., Olivares P.G., Cedeño J.A., Albi T.R., Puertas C., Berezo J.Á., Renedo G., Herrán R., Bustamante-Munguira J., Enríquez P., Cicuendez R., Blanco J., Abadia J., Barquero J.G., Mamolar N., Blanca-López N., Valdivia L.J., Caso B.F., Mantecón M.Á., Motos A., Fernandez-Barat L., Ferrer R., Barbé F., Torres A., Menéndez R., Eiros J.M., Kelvin D.J. Viral RNA load in plasma is associated with critical illness and a dysregulated host response in COVID-19. Crit. Care, 2020, Vol. 24, no. 1, 691. doi:10.1186/s13054-020-03398-0.

4. Cevik M., Bamford C.G., Ho A. COVID-19 pandemic-a focused review for clinicians. Clin. Microbiol. Infect., 2020, Vol. 26, no. 7,pp. 842-847.

5. Chen X., Zhao B., Qu Y., Chen Y., Xiong J., Feng Y., Men D., Huang Q., Liu Y., Yang B., Ding J., Li F. Detectable serum severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 viral load (RNAemia) is closely correlated with drastically elevated interleukin 6 level in critically Ill patients with coronavirus disease 2019. Clin. Infect. Dis., 2020, Vol. 71, no. 8, pp. 1937-1942.

6. Cheng P.K., Wong D.A., Tong L.K., Ip S.M., Lo A.C., Lau C.S., Yeung E.Y., Lim W.W. Viral shedding patterns of coronavirus in patients with probable severe acute respiratory syndrome. Lancet, 2004, Vol. 363, pp. 1699-1700.

7. Giamarellos-Bourboulis E.J., Netea M.G., Rovina N., Akinosoglou K., Antoniadou A., Antonakos N., Damoraki G., Gkavogianni T., Adami M.E., Katsaounou P., Ntaganou M., Kyriakopoulou M., Dimopoulos G., Koutsodimitropoulos I., Velissaris D., Koufargyris P., Karageorgos A., Katrini K., Lekakis V., Lupse M., Kotsaki A., Renieris G., Theodoulou D., Panou V., Koukaki E., Koulouris N., Gogos C., Koutsoukou A. Complex immune dysregulation in COVID-19 patients with severe respiratory failure. Cell Host Microbe, 2020, Vol. 27, no. 6, pp. 992-1000.e3.

8. He X., Lau E.H., Wu P., Deng X., Wang J., Hao X., Lau Y.C., Wong J.Y., Guan Y., Tan X., Mo X., Chen Y., Liao B., Chen W., Hu F., Zhang Q., Zhong M., Wu Y., Zhao L., Zhang F., Cowling B.J., Li F., Leung G.M. Temporal Dynamics in viral shedding and transmissibility of COVID-19. Nat. Med., 2020, Vol. 26, no. 5, pp. 672-675.

9. Hung I.F., Cheng V.C., Wu A.K., Tang B.S., Chan K.H., Chu C.M., Wong M.M., Hui W.T., Poon L.L., Tse D.M., Chan K.S., Woo P.C., Lau S.K., Peiris J.S., Yuen K.Y. Viral loads in clinical specimens and SARS manifestations. Emerg. Infect. Dis., 2004, Vol. 10, no. 9, pp. 1550-1557.

10. Laing A.G., Lorenc A., del Molino del Barrio I., Das A., Fish M., Monin L., Muñoz-Ruiz M., McKenzie D.R., Hayday T. S., Francos-Quijorna I., Kamdar S., Joseph M., Davies D., Davis R., Jennings A., Zlatareva I., Vantourout P., Wu Y., Sofra V., Cano F., Greco M., Theodoridis E., Freedman J.D., Gee S., Chan J.N.E., Ryan S., Bugallo-Blanco E., Peterson P., Kisand K., Haljasmägi L., Chadli L., Moingeon P., Martinez L., Merrick B., Bisnauthsing K., Brooks K., Ibrahim M.A.A., Mason J., Lopez Gomez F., Babalola K., Abdul-Jawad S., Cason J., Mant C., Seow J., Graham Carl., Doores K.J., Di Rosa F., Edgeworth J., Shankar-Hari M., Hayday A.C. Author Correction: A dynamic COVID-19 immune signature includes associations with poor prognosis. Nat Med., 2020, Vol. 26, no. 12, 1951. doi: 10.1038/s41591-020-01186-5.

11. Leisman D.E., Ronner L., Pinotti R., Taylor M.D., Sinha P., Calfee C.S., Hirayama A.V., Mastroiani F., Turtle C.J., Harhay M.O., Legrand M., Deutschman C.S. Cytokine elevation in severe and critical COVID-19: a rapid systematic review, meta-analysis, and comparison with other inflammatory syndromes. Lancet Respir. Med., 2020, Vol. 8, no. 12, pp. 1233-1244.

12. Magleby R., Westblade L.F., Trzebucki A., Simon M.S., Rajan M., Park J., Goyal P., Safford M.M., Satlin M.J. Impact of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 Viral Load on Risk of Intubation and Mortality Among Hospitalized Patients With Coronavirus Disease 2019. Clini. Infect. Dis., 2021, Vol. 73, no. 11, pp. e4197-e4205.

13. Memish Z.A., Al-Tawfiq J.A., Makhdoom H.Q., Assiri A., Alhakeem R.F., Albarrak A., Alsubaie S., Al-Rabeeah A.A., Hajomar W.H., Hussain R., Kheyami A.M., Almutairi A., Azhar E.I., Drosten C., Watson S.J., Kellam P., Cotten M., Zumla A. Respiratory tract samples, viral load, and genome fraction yield in patients with Middle East respiratory syndrome. J. Infect. Dis., 2014, Vol. 210, no. 10, pp. 1590-1594.

14. Monneret G., Cour M., Viel S., Venet F., Argaud L. Coronavirus disease 2019 as a particular sepsis: a 2-week follow-up of standard immunological parameters in critically ill patients. Intensive Care Med., 2020, Vol. 46, no. 9, pp. 1764-1765.

15. Ohno Y., Kitamura H., Takahashi N., Ohtake J., Kaneumi S., Sumida K., Homma S., Kawamura H., Minagawa N., Shibasaki S., Taketomi A. IL-6 down-regulates HLA class II expression and IL-12 production of human dendritic cells to impair activation of antigen-specific CD4(+) T cells. Cancer Immunol. Immunother., 2016, Vol. 65, no. 2, pp. 193-204.

16. Pan Y., Zhang D., Yang P., Poon L.L.M., Wang Q. Viral load of SARS-CoV-2 in clinical samples. Lancet Infect. Dis,, 2020, Vol. 20, no. 4, pp. 411-412.

17. Peiris J.S.M., Chu C.M., Cheng V.C., Chan K.S., Hung I.F., Poon L.L., Law K.I., Tang B.S., Hon T.Y., Chan C.S., Chan K.H., Ng J.S., Zheng B.J., Ng W.L., Lai R.W., Guan Y., Yuen K Y., HKU/UCH SARS Study Group. Clinical progression and viral load in a community outbreak of coronavirus-associated SARS pneumonia: a prospective study. Lancet, 2003, Vol. 361, no. 9371, pp. 1767-1772.

18. Rainer T.H., Lee N., Ip M., Galvani A.P., Antonio G.E., Wong K.T., Chan D.P., Ng A.W., Shing K.K., Chau S.S., Mak P., Chan P.K., Ahuja A.T., Hui D.S., Sung J.J. Features discriminating SARS from other severe viral respiratory tract infections. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis., 2007, Vol. 26, no. 2, pp. 121-129.

19. Song C.Y., Xu J., He J.Q., Lu Y.Q. COVID-19 early warning score: a multi-parameter screening tool to identify highly suspected patients. medRxiv, 2020. doi: 10.1101/2020.03.05.20031906.

20. Venet F., Monneret G. Advances in the understanding and treatment of sepsis-induced immunosuppression. Nat. Rev. Nephrol., 2018, Vol. 14, no. 2, pp. 121-137.

21. Veyer D., Kernéis S., Poulet G., Wack M., Robillard N., Taly V., L’Honneur A. S., Rozenberg F., Laurent-Puig P., Bélec L., Hadjadj J., Terrier B., Péré H. Highly Sensitive Quantification of Plasma Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 RNA Sheds Light on its Potential Clinical Value. Clin. Infect. Dis., 2021, Vol. 73, no. 9, pp. e2890-e2897.

22. WHO. Laboratory testing for 2019 novel coronavirus (2019-nCoV) in suspected human cases. Interim guidance, Jan 17, 2020. Available at: https://www.who.int/publications-detail/laboratory-testing-for-2019-novelcoronavirus-in-suspected-humancases-20200117 (accessed Feb 11, 2020).

23. Yuan Y., Wang H., Zhao J., Jing N., Xu J., Li W., Ma B., Zhang J., Li G., Wang S., Li Y., Wang Y., Fan E., Li L. Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 Viral RNA Load Status and Antibody Distribution Among Patients and Asymptomatic Carriers in Central China. Front. Cell. Infect. Microbiol., 2021, Vol. 11, 559447. doi: 10.3389/fcimb.2021.559447.

24. Zaki A.M., van Boheemen S., Bestebroer T.M., Osterhaus A.D., Fouchier R.A. Isolation of a novel coronavirus from a man with pneumonia in Saudi Arabia. N. Engl. J. Med., 2012, Vol. 367, pp. 1814-1820.

25. Zhang W., Du R.H., Li B., Zheng X.S., Yang X.L., Hu B., Wang Y.Y., Xiao G.F., Yan B., Shi Z.L., Zhou P. Molecular and serological investigation of 2019-nCoV infected patients: implication of multiple shedding routes. Emerg. Microbes Infect., 2020, Vol. 9, no. 1, pp. 386-389.

26. Zheng S., Fan J., Yu F., Feng B., Lou B., Zou Q., Xie G., Lin S., Wang R., Yang X., Chen W., Wang Q., Zhang D., Liu Y., Gong R., Ma Z., Lu S., Xiao Y., Gu Y., Zhang J., Yao H., Xu K., Lu X., Wei G., Zhou J., Fang Q., Cai H., Qiu Y., Sheng J., Chen Y., Liang T. Viral load dynamics and disease severity in patients infected with SARS-CoV-2 in Zhejiang province, China, January-March 2020: retrospective cohort study. BMJ, 2020, Vol. 369, m1443. doi:10.1136/bmj.m1443.

27. Zou L., Ruan F., Huang M., Liang L., Huang H., Hong Z., Yu J., Kang M., Song Y., Xia J., Guo Q., Song T., He J., Yen H.-L., Peiris M., Wu J. SARS-CoV-2 viral load in upper respiratory specimens of infected patients. N. Engl. J. Med., 2020, Vol. 382, pp. 1177-1179.