Уровень ферритина как предиктор тяжелого течения COVID-19

Резюме

Введение. Поиск возможных прогностических критериев тяжести течения COVID-19 весьма актуален, так как он может оказать существенную помощь в выборе более эффективной и персонифицированной терапии. Степень остроты инфекционного процесса отражают острофазные белки, в частности ферритин. Степень информативности оценки его уровня в качестве прогностического критерия дискуссионна, что и определило цель данного исследования.

Цель - выявить клинико-иммунологические особенности течения COVID-19, формирующиеся при различных уровнях ферритина у пациентов со среднетяжелым вариантом течения.

Материал и методы. В исследование включали пациентов со среднетяжелой формой COVID-19 (43 человека), которые впоследствии были разделены на две группы: лица с высоким уровнем ферритина - 1744 мкг/л [985,75; 2402,85] (22 человека) и с его нормальным содержанием - 264,4 мкг/л [129,5; 375,6] (21 человек). Группу сравнения составили практически здоровые доноры (31 человек). Забор крови для проведения общеклинического и биохимического анализа проводили на 2-3-и сутки с момента поступления пациента в лечебное учреждение. Содержание лимфоцитов, экспрессирующих популяционные рецепторы (CD3, CD4, CD8, CD16, CD19), оценивали методом проточной цитофлуориметрии, содержание сывороточных IgA, IgM, IgG - методом радиальной иммунодиффузии в геле по Манчини. Всем участникам исследования проводили компьютерную томографию органов грудной клетки.

Результаты. В группе пациентов с высоким уровнем ферритина отмечались лимфопения, повышение уровня С-реактивного белка и активная пролиферация СD19+-лимфоцитов без усиления процессов антителогенеза. Клинические проявления у данной группы пациентов были тяжелее, чем в группе с нормальным содержанием ферритина.

Заключение. Повышение уровня ферритина крови у пациентов со среднетяжелыми формами COVID-19 является предиктором более тяжелого течения и сопровождается нарушением процессов созревания Т-клеточного звена адаптивного иммунитета и усиленной пролиферацией В-лимфоцитов без адекватного усиления процессов антителогенеза.

Ключевые слова:коронавирусная инфекция; COVID-19; ферритин

Для цитирования: Сизякина Л.П., Закурская В.Я., Скрипкина Н.А., Антонова Е.А. Уровень ферритина как предиктор тяжелого течения COVID-19. Иммунология. 2021; 42 (5): 518-525. DOI: https://doi.org/10.33029/0206-4952-2021-42-4-518-525

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Введение

Пандемия COVID-19 - заболевания, вызываемого новой коронавирусной инфекцией SARS-CoV-2, стала настоящей "чумой XXI века" для всех стан мира. Согласно официальным данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), к середине марта 2021 г. только в европейском регионе выявлено и подтверждено более 43 млн случаев COVID-19. Из них свыше 900 тысяч завершились летальным исходом [1]. Для COVID-19 характерны высокая активность воспаления и тромботические осложнения, приводящие к полиорганным поражениям [2, 3]. И хотя самым частым проявлением COVID-19 является поражение дыхательной системы, ведение пациента с этим заболеванием подразумевает не только лечение пневмонии и дыхательной недостаточности, но и своевременное распознавание и лечение других пораженных органов-мишеней [4, 5]. Поиск возможных прогностических критериев течения COVID-19 по-прежнему актуален, так как он обусловливает необходимость выбора более эффективного комплекса терапевтических мероприятий в каждом конкретном случае [6]. В частности, отмечена корреляция между тяжелым течением заболевания и уровнем острофазных белков. Так, высокий уровень С-реактивного белка (СРБ) свидетельствует о тяжелом течении [7, 8].

Не менее интересна динамика другого белка острой фазы с выраженными цитотоксическими эффектами - ферритина. Это водорастворимый белок с молекулярной массой 400-440 кДа, способный присоединять до 4500 атомов железа, что и является его важнейшей биологической функцией [9, 10]. Однако взаимосвязи клинических и иммунологических показателей с уровнем ферритина дискуссионны [11, 12]. Оценка значения ферритина как прогностического биомаркера при COVID-19 является актуальной задачей.

Цель исследования - изучить клинико-иммунологические особенности течения COVID-19 у пациентов со среднетяжелым вариантом заболевания в зависимости от уровня ферритина.

Материал и методы

Участники исследования. В исследование были включены пациенты, получавшие лечение в моноинфекционном госпитале МБУЗ ГБ № 1 им. Н.А. Семашко Ростова-на-Дону с основным диагнозом при поступлении: COVID-19 (подтверждено), среднетяжелая форма. Всего под наблюдением находилось 43 пациента (19 мужчин и 24 женщины, средний возраст - 61,1 ± 14 год). Группу сравнения составили соотносимые по возрасту практически здоровые доноры (31 человек). Клиническое исследование выполнено в соответствии с Хельсинской декларацией Всемирной медицинской ассоциации "Этические принципы проведения научных медицинских исследований с участием человека" с поправками 2000 г., WMA Declaration of Helsinki - Ethical Principles for Medical Research Involving Human Subjects (2013), Правилами клинической практики в Российской Федерации, утвержденными приказом Минздрава России от 19.06.2003 № 266. Все пациенты подписывали добровольное информированное согласие на участие в исследовании.

Лабораторные исследования. У каждого пациента был собран анамнез. Забор крови для исследования проводили однократно на 2-3-и сутки с момента госпитализации. В общеклиническом анализе крови оценивали содержание эритроцитов, уровень гемоглобина, гематокрит, тромбокрит, а также общее количество лейкоцитов с лейкоцитарной формулой. Биохимические показатели включали определение СРБ, ферритина, АлТ, АсТ, альбумина, мочевины, креатинина, глюкозы, лактатдегидрогеназы (ЛДГ), общего белка, амилазы, билирубина.

С помощью проточной цитофлуориметрии определяли экспрессию маркеров Т-клеток (CD3, CD4, CD8), В-клеток (CD19) и натуральных киллерных клеток (НК-клеток) (CD 16). Содержание сывороточных IgА, IgM, IgG выявляли c помощью радиальной иммунодиффузии по Манчини.

Также у всех пациентов оценивали степень поражения легочной ткани методом компьютерной томографии (КТ). Все пациенты получали терапию согласно текущим временным методическим рекомендациям по лечению COVID-19 (9-я версия).

Статистический анализ. Статистическая обработка данных проведена с использованием программы Statistica 10 (StatSoft Inc., США). Описательную статистику количественных признаков представляли в виде центральной тенденции медианы и межквартильного размаха (25-й и 75-й процентили), представлено в тексте как Ме [LQ; UQ]. Сравнение медиан в группах осуществляли с помощью теста Манна-Уитни. Различия признавались статистически значимыми на уровне р < 0,05. Значимость расхождения частоты встречаемости различных симптомов и состояний у пациентов оценивалась при помощи теста χ2 с оценкой критерия согласия Пирсона χ2. Различия признавались достоверными для уровня значимости р < 0,05.

Результаты

Пациенты поступали в среднем на 6-7-е сутки от начала заболевания и находились в отделении 15,3 [14; 19] дней. Некоторым пациентам (8 человек, 18,75 %) в силу утяжеления состояния потребовался перевод в реанимационное отделение, срок нахождения в котором составлял 8,5 [7,5; 9,5] дней.

При анализе предъявляемых жалоб оказалось, что самым частым симптомом у пациентов является лихорадка (41 человек, 95,3 %), малопродуктивный кашель встречался у 33 человек (76,7 % случаев), а одышка и потребность в кислороде - у 21 человека (48,8 %). Примерно с равной частотой пациентов беспокоили симптомы интоксикации, включавшие головные боли, головокружение, нарушение сна (у 16 человек, 37,5 %), потерю вкуса и обоняния (у 13 человек, 30,2 %) и признаки поражения желудочно-кишечного тракта (тошнота, жидкий стул) - у 17 человек (39,5 %).

Всем пациентам, согласно действующим рекомендациям, выполняли КТ легких. Выявлена следующая картина поражения легочной ткани: КТ1 (поражение легких до 25 %) - у 4 человек (9 %); КТ2 (поражение легких 25-50 %) - у 16 человек (38 %); КТ3 (поражение легких 50-75 %) - у 23 человек (53 %).

Изменения в общеклиническом анализе крови у всех пациентов со среднетяжелой формой COVID-19 в первую очередь характеризовались умеренной лим-фопенией со снижением числа лимфоцитов в среднем до 21 % [12; 34] в относительных значениях и до 1,3 - 109/л [1; 1,58] - в абсолютных, а также гранулоци-тозом: 77 % [61; 86] и 4,37 - 109/л [3,37; 8,24], моноцитопенией: 2,4 % [1,6; 3,45] и 0,16 - 109/л [0,08; 0,28].

Характеризуя значимые изменения биохимических показателей крови пациентов, следует отметить повышение уровней СРБ и ферритина, что полностью согласуется с результатами ранее проводимых исследований (табл. 1).

Таблица 1. Сравнительная характеристика биохимических показателей крови у пациентов со среднетяжелой формой COVID-19 и группы сравнения

Примечание. Здесь и в табл. 2-6: * - статистическая значимость различий показателей между группами (р < 0,05), рассчитанная с учетом U-критерия Манна-Уитни; в таблице средние значения представлены в виде Ме [LQ; UQ]. Расшифровку аббревиатур см. в тексте.

В клеточном звене адаптивного иммунитета относительные показатели находятся в пределах нормы, однако при пересчете в абсолютные значения цифры были либо приближены к нижним границам, либо ниже нормы (табл. 2). Подобные изменения объясняются выраженной лимфопенией, сопровождающей COVID-19.

Таблица 2. Сравнительная характеристика иммунологических показателей крови у пациентов со среднетяжелой формой COVID-19 и группы сравнения

Примечание. Здесь и в табл. 6: ИРИ - иммунорегуляторный индекс.

Безусловно, показатели иммунного статуса в большей части соответствуют возрастной норме, однако в данной ситуации на фоне активного инфекционного процесса следовало ожидать компенсаторной активации иммунологических механизмов защиты как в клеточном, так и в гуморальном звеньях.

Несмотря на то что все пациенты поступили в отделение с одинаковой степенью тяжести заболевания, их лабораторные показатели значительно варьировали. В первую очередь обращал на себя внимание уровень ферритина крови, который у одних пациентов был значительно выше возрастной нормы, а у других оставался в пределах референсных значений (от 20 до 400 мкг/л). В зависимости от этого обследуемые пациенты были распределены на 2 группы: с высоким содержанием ферритина 1744 мкг/л [985,75; 2402,85] (22 человека) и с его нормальным содержанием 264,4 мкг/л [129,5; 375,6] (21 человек).

Анализ клинического течения COVID-19 у пациентов с высоким уровнем ферритина выявил, что длительность госпитализации у них в среднем была на 3 дня больше. Необходимость перевода в анестезиолого-реанимационное отделение была только у этих пациентов, что объясняет более тяжелый характер протекания инфекции. Симптомы одышки, интоксикации, потребность в оксигенотерапии значительно чаще встречается у больных с высокими значениями уровня ферритина. При КТ легких объем поражения легочной паренхимы больше в группе пациентов с высоким содержанием ферритина (табл. 3).

Таблица 3. Сравнительная характеристика клинических показателей у пациентов со среднетяжелой формой COVID-19 в группах с высоким и нормальным уровнем ферритина

Примечание. ** - статистическая значимость различий показателей между группами (р < 0,05) рассчитанная с учетом критерия согласия Пирсона χ2.

В показателях общеклинического анализа крови значимые изменения заключались в большем содержании лейкоцитов, значительной лимфопении и выраженном гранулоцитозе у пациентов в группе с высоким содержанием ферритина, следует отметить моноцитопению одинаково характерную для пациентов в обеих группах, что может свидетельствовать о выраженных дисрегуляторных процессах в системе врожденного иммунитета (табл. 4).

Таблица 4. Сравнительная характеристика показателей общего анализа крови у пациентов со среднетяжелой формой COVID-19 в группах с высоким и нормальным уровнем ферритина

В биохимических показателях крови между пациентами 2 групп статистически значимые отличия в первую очередь заключатся в различном содержании СРБ (в 5 раз выше в группе с высоким уровнем ферритина). В группе с нормальным уровнем ферритина показатели белкового обмена выше, как и уровень амилазы крови, они соответствуют возрастной норме. Снижение уровня общего белка в группе с высоким уровнем ферритина вероятно происходит за счет глобулиновой фракции и является предиктором более тяжелого течения COVID-19 и высокого риска присоединения вторичной бактериальной инфекции (табл. 5).

Таблица 5. Сравнительная характеристика биохимических показателей у пациентов со среднетяжелой формой COVID-19 в группах с высоким и нормальным уровнем ферритина

Анализ показателей иммунного статуса выявил, что среднетяжелые формы COVID-19 у пациентов с нормальным содержанием ферритина характеризуются более высоким содержанием Т-лимфоцитов как в относительных, так и в абсолютных значениях. При этом следует отметить более высокое содержание CD4+-Т-лимфоцитов и постоянство иммунорегуляторного индекса. Довольно интересны полученные данные о гуморальном звене адаптивного иммунного ответа. Так, относительное содержание В-лимфоцитов в 2 раза выше в группе с высоким содержанием ферритина. Однако уровень IgG в сыворотке выше в группе с нормальным уровнем ферритина (табл. 6).

Таблица 6. Сравнительная характеристика иммунологических показателей у пациентов со среднетяжелой формой COVID-19 в группах с высоким и нормальным уровнем ферритина

Обсуждение

Внезапное появление и быстрое распространение новой коронавирусной инфекции и вызываемого ей COVID-19 поставило перед специалистами здравоохранения ряд задач, и одной из них является поиск возможных способов прогнозирования тяжелого течения COVID-19. Кроме того, патогенез тяжелых инфекций, вызванных коронавирусами, изучен недостаточно, однако среди исследователей есть понимание, что ключевую роль в развитии и исходе заболевания играют факторы, связанные с иммунной системой человека [13-15]. Выявление таких факторов позволит повысить эффективность не только прогноза течения, но и терапии COVID-19 [14-16].

В данной работе продемонстрировано, что ключевые изменения лабораторных показателей крови у больных среднетяжелой формой COVID-19 в первую очередь проявляются лимфопенией крови. Снижение относительного и абсолютного числа лимфоцитов достоверно ассоциируется с более тяжелым протеканием заболевания. Картина КТ с большей степенью поражения легких, симптомы интоксикации и потребность в кислороде возрастают пропорционально снижению данного показателя в группе с более высоким уровнем ферритина. Эти изменения полностью согласуются с данными литературы, где отмечалось, что лимфопения является прогностическим критерием для поступления в отделение интенсивной терапии [17]. Изменения биохимических показателей у пациентов с более тяжелой клинической картиной характеризовались также одновременным повышением уровней белков острой фазы: СРБ и ферритина. Выше мы уже отмечали, что и содержание общего белка в группе с высоким уровнем ферритина достоверно ниже. Чем это можно объяснить? Вероятно, это связано с большей интенсивностью катаболизма γ-глобулинов у данных пациентов. Лимфопения, безусловно, оказывает влияние и на выявленные изменения в иммунном статусе пациентов. Следует отметить признаки нарастающей дисфункции иммунной системы, заключающиеся в нарушении процессов созревания Т-лимфоцитов, снижения содержания Т-лимфоцитов, обладающих хелперной функцией, и инверсию иммунорегуляторного индекса у пациентов с высоким содержанием ферритина. Статистически достоверное увеличение содержания CD19+-лимфоцитов у них не приводит к усилению процессов антителогенеза. Снижение абсолютной численности ключевых субпопуляций лимфоцитов достоверно сопровождает утяжеление состояния больного и требует обязательной коррекции.

Заключение

Таким образом, полученные результаты подтверждают установленную ранее зависимость тяжести течения COVID-19 от уровня ферритина. При этом расшифрован иммунологический механизм, формирующий выявленную зависимость. У пациентов со среднетяжелыми формами COVID-19 и высоким уровнем ферритина отмечаются более выраженные дисрегуляторные процессы в иммунной системе, проявляющиеся в первую очередь нарушением процессов созревания Т-клеточного звена, а также усиленной пролиферацией В-лимфоцитов без адекватного увеличения процессов антителогенеза.

Вклад авторов. Концепция и дизайн исследования - Сизякина Л.П.; сбор и обработка материала - Закурская В.Я., Скрипкина Н.А., Антонова Е.А.; написание текста, редактирование - Сизякина Л.П., Закурская В.Я.; окончательный вариант и целостность текста - Сизякина Л.П.

Литература

1. Ситуация с COVID-19 в Европейском регионе ВОЗ. Режим доступа: https://who.maps.arcgis.com/apps/opsdashboard/index.html#/a19d5d1f86ee4d99b013eed5f637232d (дата обращения 12.08.2021)

2. Hanff T.C., Mohareb A.M., Giri J., Cohen J.B., Chirinos J.A. Thrombosis in COVID-19. Am J Hematol. 2020; 95 (12): 1578-1589. DOI: 10.1002/ajh.25982

3. Avila J, Long B, Holladay D, Gottlieb M. Thrombotic complications of COVID-19. Am J Emerg Med. 2021 Jan; 39: 213-8. DOI: https://www.doi.org/10.1016/j.ajem.2020.09.065

4. Martín Giménez V.M., Inserra F., Tajer C.D., Mariani J., Ferder L., Reiter R.J., Manucha W. Lungs as target of COVID-19 infection: Protective common molecular mechanisms of vitamin D and melatonin as a new potential synergistic treatment. Life Sci. 2020; 254: 117808. DOI: https://www.doi.org/10.1016/j.lfs.2020.117808

5. Rokkas T. Gastrointestinal involvement in COVID-19: a systematic review and meta-analysis. Ann Gastroenterol. 2020; 33 (4): 355-65. DOI: https://www.doi.org/10.20524/aog.2020.0506

6. Li S.R., Tang Z.J., Li Z.H., Liu X. Searching therapeutic strategy of new coronavirus pneumonia from angiotensin-converting enzyme 2: the target of COVID-19 and SARS-CoV. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2020; 39 (6): 1021-6. DOI: https://www.doi.org/10.1007/s10096-020-03883-y

7. Liu F., Li L., Xu M., Wu J., Luo D., Zhu Y., Li B., Song X., Zhou X. Prognostic value of interleukin-6, C-reactive protein, and procalcitonin in patients with COVID-19. J Clin Virol. 2020; 127: 104370. DOI: https://www.doi.org/10.1016/j.jcv.2020.104370

8. Sahu B.R., Kampa R.K., Padhi A., Panda A.K. C-reactive protein: A promising biomarker for poor prognosis in COVID-19 infection. Clin Chim Acta. 2020; 509: 91-4. DOI: https://www.doi.org/10.1016/j.cca.2020.06.013

9. Потемина Т. Е., Волкова С.А., Кузнецова С. В., Перешеин А.В. Общие вопросы метаболизма железа и патогенеза железодефицитной анемии. Вестник медицинского института "Реавиз". Реабилитация, Врач и Здоровье. 2020; (3): 125-37.

10. Шамов И.А., Гасанова П.О. Железо, абсорбция, транспорт. Вестник гематологии. 2016; 12 (1): 31-8.

11. Sallenave J.M., Guillot L. Innate Immune Signaling and Proteolytic Pathways in the Resolution or Exacerbation of SARS-CoV-2 in Covid-19: Key Therapeutic Targets? Front Immunol. 2020; 11: 1229. DOI: https://www.doi.org/10.3389/fimmu.2020.01229

12. Yang L., Liu S., Liu J., Zhang Z., Wan X., Huang B., Chen Y., Zhang Y. COVID-19: immunopathogenesis and Immunotherapeutics. Signal Transduct Target Ther. 2020; 5 (1): 128. DOI: https://www.doi.org/10.1038/s41392-020-00243-2

13. Болдырева М.Н. Вирус SARS-CoV-2 и другие эпидемические коронавирусы: патогенетические и генетические факторы развития инфекций. Иммунология. 2020; 41 (3): 197-205. DOI: https://www.doi.org/10.33029/0206-4952-2020-41-3-197-205

14. Гудима Г.О., Хаитов Р.М., Кудлай Д.А., Хаитов М.Р. Молекулярно-иммунологические аспекты диагностики, профилактики и лечения коронавирусной инфекции. Иммунология. 2021; 42 (3): 198-210. DOI: https://doi.org/10.33029/0206-4952-2021-42-3-198-210

15. Шатохина Е.А., Полонская А.С., Мершина Е.А., Серединина Е.М., Плисюк А.Г., Георгинова О.А., Краснова Т.Н., Павликова Е.П., Орлова Я.А., Синицын В.Е., Круглова Л.С., Камалов А.А. Возможность применения ингибиторов ИЛ-17 у пациентов с COVID-19: собственный опыт и обзор литературы. Иммунология. 2021; 42 (3): 243-53. DOI: https://doi.org/10.33029/0206-4952-2021-42-3-243-253

16. Khaitov M., Nikonova A., Shilovskiy I., Kozhikhova K., Kofiadi I., Vishnyakova L., Nikolsky A., Gattinger P., Kovchina V., Barvinskaya E., Yumashev K., Smirnov V., Maerle A., Kozlov I., Shatilov A., Timofeeva A., Andreev S., Koloskova O., Kuznetsova N., Vasina D., Nikiforova M., Rybalkin S., Sergeev I., Trofimov D., Martynov A., Berzin I., Gushchin V., Kovalchuk A., Borisevich S., Valenta R., Khaitov R., Skvortsova V. Silencing of SARS-CoV-2 with modified siRNA-peptide dendrimer formulation. Allergy. 2021. DOI: https://doi.org/10.1111/all.14850

17. Frater J.L., Zini G., d'Onofrio G., Rogers H.J. COVID-19 and the clinical hematology laboratory. Int J Lab Hematol. 2020; 42 (Suppl 1): 11-8. DOI: https://doi.org/10.1111/ijlh.13229

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)


Журналы «ГЭОТАР-Медиа»