Mucosal humoral immune response of respiratory tract in medical workers during the post-COVID-19 period

Full Text

Введение

Широко известна роль антител в нейтрализации вируса и обеспечении защиты организма от повторного заражения. Гуморальный иммунитет против SARS-CoV-2 активно изучался в основном на системном уровне у пациентов с новой коронавирусной инфекцией (COVID-19) как в острую фазу, так и в период реконвалесценции.

Появление антител сопровождается постепенным снижением вирусной нагрузки. Однако, известно, что сывороточные антитела могут нейтрализовать вирус в крови, что недостаточно для элиминации патогена [1]. SARS-CoV-2 в первую очередь поражает верхние дыхательные пути. Инициация иммунного ответа осуществляется в слизистых оболочках носа и ротоглотки, в первую очередь посредством секретируемых неспецифичных факторов врожденного иммунитета, однако для элиминации вируса необходимы адаптивные механизмы иммунной защиты – локальные иммуноглобулины [8, 9, 10, 11].

Секреторный иммуноглобулин A представляет собой основной класс антител, присутствующих на поверхностях слизистых оболочек и продуцируемых местными плазматическими клетками в основном в виде димерного IgA. Он обладает защитными свойствами против разных патогенов, включая вирусы, за счет нейтрализующих свойств, возможности препятствовать адгезии на поверхности слизистой, а также проникновению в эпителиальные клетки за счет опсонизации патогенных микроорганизмов [12]. Предварительные исследования показали, что у взрослых лиц в острой фазе COVID-19 в секрете слюнных желез определяются высокие уровни специфических нейтрализующих sIgA [4, 10, 13, 14]. На поверхностях слизистых оболочек верхних дыхательных путей также обнаруживаются IgG, проникающие в основном из системного кровотока путем пассивного перемещения в области эпителия десневой борозды, однако некоторые из них синтезируются локально [5]. Известно, что данный класс иммуноглобулинов обладает высоким аффинитетом, участвует в привлечении фагоцитов и натуральных киллеров, активирует систему комплемента, блокирует активные центры патогенов и нейтрализует токсины [3]. В настоящее время недостаточно исследований, посвященных изучению изменений локального иммунного ответа на участках слизистых дыхательных путей, в частности защитной роли sIgA и IgG после заболевания COVID-19.

Целью настоящего исследования было изучить влияние перенесенной новой коронавирусной инфекции на гуморальные факторы мукозального иммунитета у медицинских работников.

Материалы и методы

В одномоментное поперечное исследование были включены 180 медицинских работников в возрасте от 18 до 65 лет (21 мужчин и 159 женщин), перенесших новую коронавирусную инфекцию в период с апреля 2020 г. по май 2021 г. и неболевших 136 человек с СOVID-19 в анамнезе были разделены в зависимости от степени тяжести перенесенного заболевания [2] на три группы: 1) тяжелого течения (n = 16); 2) среднетяжелого течения (n = 71); 3) легкого и бессимптомного течения заболевания (n = 49). Контрольную группу составили 44 медицинских работника, не болевших СOVID-19.

Визит № 0 (день 0)

Все участники исследования подписали добровольное информированное согласие, отвечающее требованиям, изложенным в Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации (2013), всеобщей декларации о биоэтике и правах человека от 19.10.2005 г., всеобщей декларации прав человека (принята Генеральной Ассамблеей ООН 10.12.1948). Протокол исследования был одобрен локальным комитетом по этике ФГАОУ ВО «РНИМУ им. Н.И. Пирогова» Минздрава России.

Визит № 1 (день 1)

В этот день проводилась оценка клинического статуса, включающая подробный сбор жалоб и медицинского анамнеза, физикальный осмотр, оценивался индекс коморбидности по Charlson. Осуществлялся забор образцов слюны, соскобов эпителиальных клеток со слизистых носо- и ротоглотки. Образцы индуцированной мокроты получали после ингаляций стерильным гипертоническим раствором 5% NaCl не более 30 мин согласно стандартизованной методике [6].

Для определения концентрации иммуноглобулинов в секретах слизистых оболочек были использованы наборы «IgA секреторный-ИФА-БЕСТ» и «IgG общий-ИФА-БЕСТ» для твердофазного иммуноферментного анализа (АО «Вектор-Бест», г. Новосибирск), основанного на двухстадийном «сэндвич»-методе с применением моноклональных антител к IgG и к секреторному компоненту, связанному с α-цепью IgA. Исследования осуществлялись строго в соответствии с протоколом фирмы-производителя.

Статистический анализ проводился с применением пакета прикладных программ IBM SPSS Statistics 23 (США) с использованием параметрических и непараметрических методов. В зависимости от вида распределения мерами центральной тенденции и рассеяния служили: среднее значение и среднее квадратическое (стандартное) отклонение (М±SD) или медиана и 25-й; 75-й процентили – Me (Q_0,25-Q_0,75). Взаимосвязь двух признаков между собой оценивалась с помощью корреляционного анализа по Спирмену.

Результаты и обсуждение

Клиническая характеристика исследуемых групп

Исследование было проведено спустя 135,1±73,2 дня от момента появления первых симптомов заболевания. Клинические параметры участников исследования представлены в таблице 1.

 

ТАБЛИЦА 1. КЛИНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДУЕМЫХ ГРУПП

TABLE 1. CLINICAL CHARACTERISTICS OF THE STUDIED GROUPS

Параметр Parameter Группа Group	Возраст Age	ИМТ BMI	Индекс Charlson Me (Q0,25-Q0,75) Charlson index Me (Q0.25-Q0.75)
Тяжелое течение Severe disease	55,1±6,3**	32,4±3,8**	2 (1-3)*
Среднетяжелое Moderate-to-severe disease	52,2±10,2**	29,2±6,1	1 (2-1)*
Легкое / бессимптомное Mild or asymptomatic disease	39,5±13,2	27,6±6,8	0 (0-1)
Неболевшие COVID-19 No history of COVID-19	44,9±13,2	28,2±6,5	1 (0-2)

Примечание. * p < 0,05 – в сравнении с группами легкого/бессимптомного течения и неболевших COVID-19; ** p < 0,005 – в сравнении с группами легкого / бессимптомного течения и неболевших COVID-19.

Note. * p < 0.05, in comparison with groups of mild or asymptomatic disease and with no history of COVID-19; ** p < 0.005, in comparison with groups of mild or asymptomatic disease and with no history of COVID-19.

 

Медицинские работники, перенесшие новую коронавирусную инфекцию в тяжелой и среднетяжелой формах, были старше, имели более высокий индекс массы тела и индекс коморбидности по Charlson по сравнению с лицами групп легкого, бессимптомного течения и неболевшими, что согласуется с основными факторами риска тяжелого течения инфекции.

Результаты лабораторных исследований

Концентрации sIgA на различных участках слизистых оболочек и секретов представлены в таблице 2. В группах, перенесших тяжелую и среднетяжелую форму COVID-19, концентрация sIgA в образцах секрета слюнных желез была значимо выше по сравнению с контрольной группой. Недостоверное увеличение sIgA также было определено в образцах, полученных из ротоглотки, и в индуцированной мокроте у лиц из тех же групп в сравнении с контролем.

 

ТАБЛИЦА 2. ПОКАЗАТЕЛИ ОБЩЕГО СЕКРЕТОРНОГО ИММУНОГЛОБУЛИНА A НА УЧАСТКАХ СЛИЗИСТЫХ ОБОЛОЧЕК И В СЕКРЕТАХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЯЖЕСТИ ПЕРЕНЕСЕННОГО COVID-19, мкг/мл

TABLE 2. INDICATORS OF TOTAL SECRETORY IMMUNOGLOBULIN A IN AREAS OF MUCOUS MEMBRANES AND IN SECRETS, DEPENDING ON THE SEVERITY OF PRIOR COVID-19, µg/mL

Группа Group Локализация Localization	Тяжелое течение Severe disease	Среднетяжелое течение Moderate-to-severe disease	Легкое, бессимптомное течение Mild or asymptomatic disease	Неболевшие COVID-19 No history of COVID-19
Ротоглотка Oropharynx	20,5 (15,1-28,9)	12,4 (2,6-23,5)	8,9 (2,3-22,6)	6,5 (1,1-14,2)
Носоглотка Nasopharynx	40,4 (18,3-70,9)	33,0 (19,8-56,0)	48,8 (21,4-58,2)	29,9 (19,2-58,2)
Индуцированная мокрота Induced sputum	73,2 (23,3-85,5)	64,5 (37,8-86,7)	45,0 (11,2-83,2)	42,9 (13,1-69,0)
Секрет слюнных желез Salivary gland secretions	80,0 (71,6-121,8)*	95,8 (78,4-139,3)**	78,8 (49,8-99,7)	71,1 (54,2-111,9)

Примечание. * p < 0,05 – в сравнении с контрольной группой, ** p < 0,005 – в сравнении с контрольной группой.

Note. * p < 0.05, compared to the control group; ** p < 0.005, compared to the control group.

 

Выявлена прямая корреляция слабой силы между уровнем sIgA ротоглотки и sIgA носоглотки (r = 0, 171, р < 0,05), а также sIgA ротоглотки и sIgA секрета слюнных желез (r = 0,226, р < 0,05). Определена прямая связь между концентрациями sIgA индуцированной мокроты и секрета слюнных желез (r = 0,375, р < 0,01). Уровень общего sIgA на всех участках слизистых оболочек обратно коррелировал с числом дней от начала заболевания до проведения исследования (r = 0,278, р < 0,05).

Результаты исследования общего IgG в различных образцах представлены в таблице 3. У всех переболевших определено значимое повышение концентрации данного иммуноглобулина в образцах индуцированной мокроты по сравнению с контрольной группой. В группе тяжелого течения заболевания также отмечалось достоверное увеличение концентрации общего IgG в образцах секрета слюнных желез. Напротив, в носоглотке у лиц, перенесших заболевание в тяжелой и среднетяжелой формах, наблюдалось снижение данного титра в сравнении с группами легкого, бессимптомного течения и неболевшими.

 

ТАБЛИЦА 3. ПОКАЗАТЕЛИ ОБЩЕГО IgG НА УЧАСТКАХ СЛИЗИСТЫХ ОБОЛОЧЕК И В СЕКРЕТАХ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТЯЖЕСТИ ПЕРЕНЕСЕННОГО COVID-19, мкг/мл

TABLE 3. INDICATORS OF TOTAL IgG IN THE AREAS OF MUCOUS MEMBRANES AND IN SECRETS, DEPENDING ON THE SEVERITY OF PRIOR COVID-19, µg/mL

Группа Group Локализация Localization	Тяжелое течение Severe disease	Среднетяжелое течение Moderate-to-severe disease	Легкое, бессимптомное течение Mild or asymptomatic disease	Неболевшие COVID-19 No history of COVID-19
Ротоглотка Oropharynx	0,012 (0,008-0,101)	0,014 (0,0090-0,01540)	0,009 (0,007-0,068)	0,008 (0,007-0,034)
Носоглотка Nasopharynx	0,040 (0,018-0,259)*	0,023 (0,009-0,084)**	0,208 (0,047-0,366)	0,115 (0,027-0,175)
Индуцированная мокрота Induced sputum	0,082 (0,057-0,209)**	0,096 (0,069-0,139)**	0,078 (0,042-0,097)*	0,018 (0,005-0,057)
Секрет слюнных желез Salivary gland secretions	0,182 (0,107-0,640)*	0,079 (0,012-0,168)	0,070 (0,025-0,135)	0,053 (0,018-0,1240)

Примечание. См. примечание к таблице 2.

Note. As for Table 2.

 

При анализе корреляционной зависимости между значениями sIgA и IgG была выявлена прямая корреляция между концентрацией sIgA и концентрацией IgG в одних и тех же участках слизистых, а также в секретах желез верхних и средних дыхательных путей (p < 0,05). Также отмечено, что уровень общего IgG ротоглотки, носоглотки, индуцированной мокроты и слюны на всех участках слизистых оболочек имел прямую взаимосвязь с концентрацией специфичных IgG сыворотки крови против SARS-CoV-2 сыворотки крови (r = 0,320, r = 0,296, r = 0,475 и r = 0,390, p < 0,05 соответственно). В отличие от sIgA не было выявлено взаимосвязи между концентрацией IgG в различных образцах слизистых в зависимости от времени перенесенного заболевания до проведения исследования, однако это может быть связано с постепенным увеличением концентрации данного иммуноглобулина c течением времени от начала заболевания с постепенным снижением показателя в течение трех месяцев [7].

В наше исследование были включены медицинские работники, которые относятся к группе высокого риска заражения новой коронавирусной инфекцией, бессимптомного носительства вируса и, как следствие, инфицирования пациентов и коллег.

Лица группы тяжелого и среднетяжелого течения были старше, с более высокими показателями ИМТ и коморбидности, что согласуется с основными факторами, увеличивающими риск тяжелого течения COVID-19 [2].

Показатель общего SIgA определялся в повышенной концентрации у лиц тяжелого и среднетяжелого течения COVID-19 в секрете слюнных желез в сравнении с контрольной группой, а в образцах ротоглотки и индуцированной мокроты прослеживалась недостоверная тенденция к повышению антител в тех же группах.

Возможно данные изменения можно объяснить наличием доли специфического иммуноглобулина против SARS-CoV-2. Исследование специфичных sIgA против SARS-Cov-2 было проведено в ряде работ. Например, Isho B. и соавт. выявили увеличение sIgA к рецептор-связывающему домену S-белка в образцах слюны у пациентов с COVID-19 спустя длительный период после выздоровления (до 115 дней) в сравнении с контрольной группой [7]. Как и в нашем исследовании, уровень секреторного иммуноглобулина А в секрете слюнных желез снижался со временем. Кроме того, авторы данной работы не выявили сильной корреляции между концентрациями IgA в крови и в слюне, что указывало на разграничение IgA-ответа в ротовой полости и на системном уровне.

Нами было выявлено, что в отличие от sIgA общий IgG был повышен не только в секрете слюнных желез, но также в образцах индуцированной мокроты у пациентов, перенесших COVID-19 в тяжелой и среднетяжелой формах, что согласуется с данными Isho B. и соавт., которые показали, что уровни IgG против SARS-CoV-2 имеют сильную корреляционную связь в парных образцах сыворотки и слюны, что указывает на возможное использование слюны для мониторинга иммунного ответа против инфекции и оценки напряженности иммунитета слизистых, не прибегая к более дорогостоящим методикам [7]. Концентрация IgG также коррелировала с показателями sIgA на аналогичных участках слизистых и с уровнем антител IgG против вируса SARS-CoV-2. Не было выявлено взаимосвязи между уровнями IgG в соскобах со слизистых верхних дыхательных путей и в секретах с количеством дней от начала заболевания, однако следует напомнить, что специфичных мукозальных антител в нашей работе не определялись.

Интересно, что в носоглотке, напротив, отмечались пониженные титры IgG в группах тяжелого течения. Слизистая оболочка носа относится к входным воротам новой коронавирусной инфекции. Нами было выявлено, что в случае легкой формы заболевания или при бессимптомном течении показатель иммуноглобулина достоверно увеличивается в два раза, что говорит о стойкой защите от повторного заражения. В случае, когда пациенты перенесли COVID-19 в тяжелой или среднетяжелой формах, наблюдается 3- или 5-кратное снижение исследуемого показателя, что может свидетельствовать об иммунодефицитном состоянии у данных пациентов.

Заключение

Наше исследование выявило длительные изменения гуморального иммунного ответа слизистых оболочек в отдаленном постковидном периоде, которые имели наиболее выраженный характер у медицинских работников, перенесших заболевание в тяжелой и среднетяжелой формах.

About the authors

N. O. Kryukova

N. Pirogov Russian National Research Medical University

Email: kryukovanadia@gmail.com

Postgraduate Student, Assistant Professor, Department of Hospital Therapy, Pediatric Faculty, N. Pirogov Russian National Research Medical University

Russian Federation, Moscow

Albina А. Khasanova

Ulyanovsk State University

Author for correspondence.
Email: albinafeizer@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0301-7548

Postgraduate Student, Department of Infectious Diseases, Ulyanovsk State University

Russian Federation, Ulyanovsk

I. A. Baranova

N. Pirogov Russian National Research Medical University

Email: iribaranova@yandex.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Department of Hospital Therapy, N. Pirogov Russian National Research Medical University

Russian Federation, Moscow

M. P. Kostinov

I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera; First Moscow State I. Sechenov Medical University (Sechenov University)

Email: monolit.96@mail.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Corresponding Member, Russian Academy of Sciences, Head, Department of Epidemiology and Modern Technologies of Vaccination, First Moscow State I. Sechenov Medical University (Sechenov University); Head, Laboratory of Vaccine Prophylaxis and Immunotherapy of Allergy, I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Russian Federation, Moscow; Moscow

O. A. Svitich

N. Pirogov Russian National Research Medical University; I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Email: svitichoa@yandex.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Corresponding Member, Russian Academy of Sciences, Director, I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera; Professor, Department of Immunology, N. Pirogov Russian National Research Medical University

Russian Federation, Moscow; Moscow

A. G. Chuchalin

N. Pirogov Russian National Research Medical University

Email: pulmomoskva@mail.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Full Member, Russian Academy of Sciences, Head, Department of Hospital Therapy, N. Pirogov Russian National Research Medical University

Russian Federation, Moscow

References

Supplementary files