Complex inflammation indexes in patients with post-COVID syndrome

Ivan S. Sadovskiy; Садовский Иван Сергеевич; Olga S. Kruglova; Круглова Ольга Сергеевна; Andrei A. Savchenko; Савченко Андрей Анатольевич; Elena A. Sobko; Собко Елена Альбертовна; Edward V. Kasparov; Каспаров Эдуард Вильямович; Irina V. Demko; Демко Ирина Владимировна; Alexandr G. Borisov; Борисов Александр Геннадьевич

doi:10.46235/1028-7221-1186-CII

Complex inflammation indexes in patients with post-COVID syndrome

Authors: Sadovskiy I.S.¹, Kruglova O.S.², Savchenko A.A.¹, Sobko E.A.², Kasparov E.V.¹, Demko I.V.², Borisov A.G.¹
Affiliations:
1. Research Institute of Medical Problems of the North, Federal Research Center, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences
2. Krasnoyarsk State V. Voino-Yasenetsky Medical University
Issue: Vol 26, No 1 (2023)
Pages: 77-86
Section: SHORT COMMUNICATIONS
Submitted: 17.07.2022
Accepted: 08.11.2022
Published: 22.12.2022
URL: https://rusimmun.ru/jour/article/view/1186
DOI: https://doi.org/10.46235/1028-7221-1186-CII
ID: 1186

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Today, the world is actively engaged in the selection of new markers that correlate with severity of the condition after recovery from COVID-19. For a more detailed understanding of the changes caused by SARS-CoV-2 virus in the human body, and assessment of the factors correlating with long-term persistence of symptoms after a new coronavirus infection, one should evaluate the relationships between the severity of the disease and the indices of clinical and biochemical blood tests. The purpose of the work was to reveal prognostic markers based on clinical blood testing which correlate with severity of the patient’s condition after a new coronavirus infection.

The study included 372 patients in the post-COVID period. Initial course of the disease was assessed using the WHO Clinical Progression Scale. The patients were divided into groups according to the Post-COVID-19 Functional Status Scale (PCFS). When performing clinical blood analysis of subjects, critical points of laboratory parameters were identified and analyzed for presence of relationships with severity of the syndrome. Qualitative analysis of distinct types of immune reactions was carried out using the Protist software.

The more pronounced statistically significant changes were found for the group 1. The NLR, LMR, SII coefficients were lower when compared with group 1, 2, 3. The PLR index was lower when compared with group 0. There were no other statistical differences between the groups. Therefore, the study of qualitative indexes is of interest. Suppressed immune respose (71-92%) was revealed, mainly, in groups 0, 1, 2. Activation of innate immunity, increased adaptive immunity and immunodeficiency (immune suppression) in groups 3 and 4 are observed in a half of the cases. The patients from group 2 took an intermediate position.

Over the post-COVID period, general hematological disorders are not pronounced and sufficient for making a diagnosis. Therefore, one should bring more attention to complex qualitative indicators. It makes sense to use the “Methods for determining the type of immune response by a comprehensive blood test” as one of the main qualitative parameters in patients in the post-COVID period. At the same time, assessing the type of immune response allows not only to identify patients with post-COVID syndrome, but also to select patients who require anti-inflammatory and detoxication therapy.

Keywords

Post-COVID syndrome, granulocytes, lymphocytes, neutrophils, monocytes, platelets, systemic immune inflammation, markers, immune system reactions

Full Text

Введение

Коронавирусная инфекция 2019 года (COVID-19), зарегистрированная в Ухане (Китай), быстро распространилась по всему миру, а число случаев заболевания в 2019-2022 годах увеличивалось с геометрической прогрессией [1, 4]. В настоящее время система здравоохранения по всему миру столкнулась с другой немаловажной проблемой, а именно с последствиями, вызванными вирусом SARS-CoV-2 на организм человека. Начиная с весны 2020 года, множество людей, переболевших коронавирусной инфекцией, вне зависимости от тяжести течения, сообщали о различных симптомах (головные боли, усталость, недомогание, гипертермия, одышка, паросмия, мышечная слабость, когнитивная дисфункция и др.) [1, 5]. Данное состояние получило название постковидный синдром (Post-COVID syndrome), характеризующийся спектром стойких, не исчезающих свыше 12 недель симптомов, что связано в значительной степени с нарушением функции иммунной системы [6].

Большей части пациентов с постковидным синдромом требуется динамическое наблюдение, в связи с чем в 2020 году Klok F.A. и соавт. разработали порядковую шкалу по ранжированию пациентов после перенесенного COVID-19, с целью выделения значимых критериев и объединения их в категории – шкала функционального состояния после COVID-19 (PCFS) [7].

Однако эти критерии в большинстве случаев субъективны. При этом для характеристики реакции иммунной системы более объективно использовать результаты клинического анализа крови, точнее лейкоцитарную формулу и различные коэффициенты и индексы, ранее хорошо показавшие себя при прогнозе течения острого COVID-19. Наиболее наглядными являются коэффициенты NLR (отношение гранулоцитов к лимфоцитам), PLR (отношение тромбоцитов к лимфоцитам), LMR (отношение лимфоцитов к моноцитам), MLR (отношение моноцитов к лимфоцитам), а также индекс системного иммунного воспаления SII (рассчитан на основе показателей крови – тромбоцитов, гранулоцитов и лимфоцитов) [10].

Помимо количественных показателей, в связи с многовекторностью реакций иммунной системы, вызывает интерес оценка качественной реакции иммунитета. Согласно «Методике определения типа реакции иммунитета по развернутому анализу крови» выделяют группы с активацией врожденного и адаптивного иммунитета, ареактивностью и иммунодефицитами [1]. Эффективность данного метода показана на примере абдоминального сепсиса [11].

Целью исследования явилось выделение прогностически ценных комплексных показателей воспаления по клиническому анализу крови и определение типов реакции иммунитета у пациентов с постковидным синдромом.

Материалы и методы

Пациенты и дизайн исследования

На базе НИИ МПС и КГБУЗ ККБ в период с января 2021 г. по апрель 2022 г. проведено ретроспективное многоцентровое обсервационное исследование больных, перенесших COVID-19. В исследование отбирались пациенты, не менее 4 недель и не более 6 месяцев назад перенесшие COVID-19.

Исходное течение заболевания оценивалось с использованием шкалы клинического прогрессирования ВОЗ. Пациенты по тяжести течения коронавирусной инфекции были разделены на 3 подгруппы: легкое течение («0-3» по шкале ВОЗ), средней тяжести («4-5» по шкале ВОЗ), тяжелое течение («6-8» по шкале ВОЗ) [12]. Общая характеристика постковидного синдрома оценивались по шкале функционального состояния после COVID-19 (PCFS). Обследуемые на основании шкалы функционального состояния после COVID-19 (PCFS) были разделены на 5 групп, где «0» – отсутствие последствий заболевания, «1» – незначительные функциональные ограничения, «2» – легкие функциональные ограничения, «3» – умеренные функциональные ограничения и «4» – тяжелые нарушения [7]. Диагностика, лечение и оценка COVID-19 проводились на основании Временных методических указаний, разработанных Минздравом России (редакция 15, 22 февраля 2022).

Отобрано 372 пациента. Все исследуемые группы были сопоставимы по возрасту и полу (табл. 1). Для определения коэффициентов хронического воспаления были использованы следующие прогностические маркеры. Отношение гранулоцитов (N) к лимфоцитам (L) рассчитывают на основе абсолютных показателей периферических гранулоцитов, используя формулу NLR = N / L. Отношение тромбоцитов к лимфоцитам рассчитывают на основе показателей периферической тромбоцитов (P) и лимфоцитов, используя формулу PLR = P / L. Отношение моноцитов (M) к лимфоцитам рассчитывают на основе показателей периферической моноцитов, используя формулу MLR = P / L. Отношение лимфоцитов к моноцитам рассчитывают на основе показателей периферической лимфоцитов, используя формулу MLR = P / L. Системный индекс иммунного воспаления (SII) рассчитывают на основе показателей крови периферических тромбоцитов, гранулоцитов и лимфоцитов, используя следующую формулу: SII = P * N / L [17]. Качественный анализ данных клинического анализа крови был приведен с использованием программы «ПРОТИСТ» (Программа оценки типа реакции иммунной системы) [18].

ТАБЛИЦА 1. ВОЗРАСТНАЯ И ПОЛОВАЯ СТРУКТУРА ПАЦИЕНТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ НАРУШЕНИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СТАТУСА

TABLE 1. AGE AND GENDER STRUCTURE OF PATIENTS DEPENDING ON THE DEGREE OF FUNCTIONAL STATUS DISORDERS

Показатели Indicators	Группа 0. Без осложнений Group 0. Without complications n = 52	Группа 1. Незначительные функциональные ограничения Group 1. Minor functional restrictions n = 75	Группа 2. Легкие функциональные ограничения Group 2. Slight functional limitations n = 124	Группа 3. Умеренные функциональные ограничения Group 3. Moderate functional limitations n = 84	Группа 4. Тяжелые функциональные нарушения Group 4. Severe functional impairment n = 37
Половая структура Sex structure
Женщины Women	44 (85%)	57 (76%)	100 (81%)	62 (74%)	28 (76%)
Мужчины Men	8 (15%)	18 (24%)	24 (19% )	22 (26%)	9 (24%)
Возрастная группа Age group
< 45 лет, человек Under 45 years old, people	27 (52%)	25 (33%)	37 (30%)	14 (17%)	1 (3%)
45-59 лет, человек From 45 to 59 years old, people	14 (27%)	22 (29%)	43 (35%)	28 (33%)	11 (30%)
≥ 60 лет, человек Over 60 years old, people	11 (21%)	28 (38%)	44 (35%)	42 (50%)	25 (67%)
Средний возраст, лет Average age, years	44	52	55	60	63

Примечание. n (%) – абсолютные и относительные показатели данных обследованных больных.

Note. n (%), absolute and relative indicators of these examined patients.

Исследование было одобрено комитетами по этике НИИ МПС, КГБУЗ ККБ г. Красноярска. В соответствии с Хельсинкской декларацией Всемирной медицинской ассоциации «Этические принципы проведения медицинских исследований с участием человека» (с изменениями 2013 г.) и «Правилами надлежащей клинической практики в Российской Федерации», утвержденной приказом Минздрава России от 19 июня 2003 г. № 266.

Статистическая обработка

Выборку описывали путем вычисления медианы (Ме) и межквартильного размаха (Q_0,25-Q_0,75). Достоверность различий между независимыми выборками оценивали с помощью непараметрического U-критерия Манна–Уитни. Достоверность различий между качественными показателями определяли по критерию ÷². Статистический анализ данных проводился с использованием прикладного программного обеспечения Statistica 8.0 (StatSoft, Tulsa, OK, США; 2007 г.).

Результаты и обсуждение

Особенности показателей клинического анализа крови в различных группах пациентов по состоянию после перенесенного COVID-19 представлены в таблице 2. Лейкоциты и их структурный состав являются наиболее важными показателями для расчета комплексных показателей воспаления.

ТАБЛИЦА 2. ПОКАЗАТЕЛИ КЛИНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА КРОВИ У ПАЦИЕНТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ НАРУШЕНИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СТАТУСА

TABLE 2. INDICATORS OF A CLINICAL BLOOD TEST IN PATIENTS DEPENDING ON THE DEGREE OF FUNCTIONAL STATUS DISORDERS

Показатели

Indicators

Группа 0.

Без осложнений

Group 0.

Without complications

n = 52

Группа 1.

Незначительные функциональные ограничения

Group 1.

Minor functional restrictions

n = 75

Группа 2.

Легкие функциональные ограничения

Group 2.

Slight functional limitations

n = 124

Группа 3.

Умеренные функциональные ограничения

Group 3.

Moderate functional limitations

n = 84

Группа 4.

Тяжелые функциональные нарушения

Group 4.

Severe functional impairment

n = 37

Лейкоциты, × 10⁹/л

WBC, × 10⁹/L

6,65

(5,9-8,1)

6,6

(5,6-7,9)

7,0

(5,9-8,9)

7,7^{● #}

(6,1-9,3)

7,4

(5,6-10,7)

Гранулоциты, %

GRA, %

55,6

(51,7-61,5)

(48,8-59,1)

56,7^■

(51,9-63,6)

58,4^#

(52,4-66,9)

59,4⁺

(50,6-71,1)

Гранулоциты, × 10⁹/л

GRA,× 10⁹/L

3,82

(2,9-4,8)

3,7

(2,9-4,6)

4,1^■

(3,1-5,3)

4,29^{● #}

(3,2-6,1)

3,88

(2,8-7,1)

Моноциты, %

MON, %

9,3

(8,3-10,2)

9,5

(8,3-11,3)

9,2

(7,3-10,7)

9,0^#

(7,4-10,3)

9,0

(7,9-11,4)

Моноциты, × 10⁹/л

MON, × 10⁹/L

0,62

(0,52-0,71)

0,65

(0,54-0,78)

0,66

(0,51-0,81)

0,67

(0,55-0,80)

0,62

(0,49-0,92)

Лимфоциты, %

LYM, %

35,25

(29,4-38,3)

35,6

(30,9-39,9)

33,7^■

(26,5-38,4)

32,2^#

(25,1-37,3)

30,3⁺

(17,8-38,8)

Лимфоциты, × 10⁹/л

LYM, × 10⁹/L

2,25

(2,0-2,6)

2,27

(1,9-2,8)

2,25

(1,8-2,9)

2,24

(1,8-3,2)

2,06

(1,3-2,7)

Тромбоциты, × 10⁹/л

PLT, × 10⁹/L

280

(238-310)

254*

(222-285)

255

(222-299)

270,5

(220-337)

234

(202-314)

Примечание. * – достоверность отличия показателей группы 0 от группы 1, р < 0,05; ^● – достоверность отличия показателей группы 0 от группы 3, р < 0,05; ^■ – достоверность отличия показателей группы 1 от группы 2, р < 0,05; ^# – достоверность отличия показателей группы 1 от группы 3, р < 0,05; ⁺ – достоверность отличия показателей группы 1 от группы 4, р < 0,05.

Note. *, reliability of the difference between the indicators of group 0 from group 1, р < 0.05; ^■, reliability of the difference between the indicators of group 0 from group 3, р < 0.05; ^■, reliability of the difference between the indicators of group 1 from group 2, р < 0.05; ^#, reliability of the difference between the indicators of group 1 from group 3, р < 0.05; ⁺, reliability of the difference between the indicators of group 1 from group 4, р < 0.05.

У пациентов с отсутствием последствий заболевания (группа 0) показатели общего количества лейкоцитов ниже по сравнению с группой пациентов с умеренными функциональными ограничениями (группа 3) за счет увеличения числа гранулоцитов, остальные параметры статистически не различались.

У больных с незначительными функциональными ограничениями (группа 1) также наблюдается сниженное количество лейкоцитов по сравнению с группой 3, связанное с увеличением абсолютного и относительного количества гранулоцитов и снижением относительного количество моноцитов и лимфоцитов. Увеличение относительного содержания гранулоцитов и снижение относительного количества моноцитов и лимфоцитов прослеживается между группой 1 и группой пациентов с легкими функциональными ограничениями (группа 2). При сравнении больных группы 1 и группы пациентов с тяжелыми нарушениями (группа 4) обнаружено сохранение увеличения относительного количества гранулоцитов и уменьшение относительного количества лимфоцитов, остальные показатели статистически не различались.

С учетом отсутствия патогномоничных показателей проведен анализ комплексных показателей (табл. 3). Наибольшие статистически выраженные изменения выявлены у пациентов группы 1. Коэффициенты NLR, LMR, SII при сравнении с группой 1, 2, 3 были ниже. Индекс PLR был ниже при сравнении с группой 0. Другие статистические различия между группами больных не выявлены, поэтому появилась необходимость исследования качественных показателей.

ТАБЛИЦА 3. КОМПЛЕКСНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВОСПАЛЕНИЯ У ПАЦИЕНТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ НАРУШЕНИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СТАТУСА

TABLE 3. COMPREHENSIVE INDICATORS OF INFLAMMATION IN PATIENTS DEPENDING ON THE DEGREE OF FUNCTIONAL STATUS DISORDERS

Показатели

Indicators

Группа 0.

Без осложнений

Group 0.

Without complications

n = 52

Группа 1.

Незначительные функциональные ограничения

Group 1.

Minor functional restrictions

n = 75

Группа 2.

Легкие функциональные ограничения

Group 2.

Slight functional limitations

n = 124

Группа 3.

Умеренные функциональные ограничения

Group 3.

Moderate functional limitations

n = 84

Группа 4.

Тяжелые функциональные нарушения

Group 4.

Severe functional impairment

n = 37

NLR

1,56

(1,36-2,08)

1,54

(1,22-1,88)

1,68^■

(1,35-2,34)

1,82^#

(1,42-2,60)

2,01⁺

(1,33-3,98)

PLR

121

(99-141)

105*

(87-131)

113

(90-144)

115

(88-151)

118

(82-162)

LMR

2,84

(2,61-3,40)

2,81

(2,51-3,24)

2,97^■

(2,61-3,78)

3,11^#

(2,68-3,99)

3,30⁺

(2,58-5,61)

MLR

0,27

(0,24-0,31)

0,28

(0,22-0,34)

0,29

(0,24-0,36)

0,29

(0,22-0,35)

0,29

(0,21-0,37)

SII

473

(307-610)

392*

(276-488)

428^■

(329-650)

490^#

(340-653)

419

(303-944)

Примечание. * – достоверность отличия показателей группы 0 от группы 1, р < 0,05; ^■ – достоверность отличия показателей группы 1 от группы 2, р < 0,05; ^# – достоверность отличия показателей группы 1 от группы 3, р < 0,05; ⁺ – достоверность отличия показателей группы 1 от группы 4, р < 0,05.

Note. *, reliability of the difference between the indicators of group 0 from group 1, р < 0.05; ^■, reliability of the difference between the indicators of group 1 from group 2, р < 0.05; ^#, reliability of the difference between the indicators of group 1 from group 3, р < 0.05; ⁺, reliability of the difference between the indicators of group 1 from group 4, р < 0.05.

В группах пациентов 0, 1, 2 выявлена ареактивность иммунитета (71-92%), а в группах больных 3 и 4 уже у половины исследуемых наблюдаются активация врожденного иммунитета, активация адаптивного иммунитета и иммунодефицит (угнетение иммунитета) (табл. 4). Пациенты группы 2 занимали промежуточное состояние. При статистическом анализе методом ÷² эти параметры показали свою значимость (÷² = 64,787, p = 0,002).

ТАБЛИЦА 4. ОЦЕНКА ТИПА РЕАКЦИИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ ПО КЛИНИЧЕСКОМУ АНАЛИЗУ КРОВИ У ПАЦИЕНТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ НАРУШЕНИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СТАТУСА

TABLE 4. EVALUATION OF THE TYPE OF REACTION OF THE IMMUNE SYSTEM ACCORDING TO A CLINICAL BLOOD TEST IN PATIENTS, DEPENDING ON THE DEGREE OF FUNCTIONAL STATUS DISORDERS

Тип реакции Reaction type	Группа 0. Без осложнений Group 0. Without complications n = 52	Группа 1. Незначительные функциональные ограничения Group 1. Minor functional restrictions n = 75	Группа 2. Легкие функциональные ограничения Group 2. Slight functional limitations n = 124	Группа 3. Умеренные функциональные ограничения Group 3. Moderate functional limitations n = 84	Группа 4. Тяжелые функциональные нарушения Group 4. Severe functional impairment n = 37
Активация врожденного иммунитета Activation of innate immunity	1 (2%)	0	22 (18%)	19 (23%)	12 (32%)
Активация адаптивного иммунитета Activation of adaptive immunity	1 (2%)	0	4 (3%)	5 (6%)	4 (11%)
Угнетение иммунитета Immune suppression	2 (4%)	9 (12%)	10 (8%)	12 (14%)	2 (5%)
Ареактивность иммунитета Areactivity of immunity	48 (92%)	66 (88%)	87 (71%)	48 (57%)	19 (52%)

Примечание. n (%) – абсолютные и относительные показатели данных у обследованных больных.

Note. n (%), absolute and relative values of data in the examined patients.

Клинический анализ крови входит в обязательный перечень исследований, включенных в углубленную диспансеризацию после COVID-19 с июля 2021 года, поэтому оценка состояния пациента, основанная на этом исследовании, самая доступная и массовая. При этом изменения в отдельных популяциях клеток не всегда отражают наличие хронического воспаления в организме. В данном исследовании для количественной оценки состояния нами были использованы коэффициенты и индексы, используемые для оценки состояния при острой коронавирусной инфекции. Наибольшие статистически выраженные изменения были выявлены в группе пациентов 1. Коэффициенты NLR, LMR, SII при сравнении с группами больных 1, 2, 3 были ниже. Индекс PLR был ниже при сравнении с группой пациентов 0. Данные результаты не позволяют выделить количественные показатели, с помощью которых возможна объективная оценка тяжести постковидного синдрома.

Следующим этапом исследования была качественная оценка данных в программе «ПРОТИСТ», показавшая значительные различия по типу иммунной реакции между группами. В группах пациентов 0 и 1 процент ареактивности иммунитета среди обследуемых составлял 92% и 88% соответственно. В группах больных 3 и 4 доля таких пациентов снизилась до 57% и 52%, при этом доля пациентов с активацией адаптивного и врожденного иммунитета резко возросла: 29% в группе 3 и 43% в группе 4. Группа больных 2 занимает промежуточное положение – 21% обследуемых с активацией адаптивного и врожденного иммунитета и 71% с ареактивностью. Подгруппа пациентов с угнетением иммунитета не показала направленных изменений при росте тяжести симптомов.

Заключение

В постковидный период общие гематологические нарушения не являются выраженными и достаточными для постановки диагноза. Поэтому в большей степени необходимо ориентироваться на комплексные качественные показатели: «Методика определения типа реакции иммунитета по развернутому анализу крови». При этом оценка типа иммунной реакции позволяет не только выявить пациентов с постковидным синдромом, но и провести отбор пациентов, нуждающихся в противовоспалительной и детоксикационной терапии.

About the authors

Ivan S. Sadovskiy

Research Institute of Medical Problems of the North, Federal Research Center, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: sadovskii24@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0338-4647
SPIN-code: 3624-9788

Resident in Allergology and Immunology, Research Institute of Medical Problems of the North, Federal Research Center, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences