Study of the state of humoral immunity to COVID-19 in Arkhangelsk residents

Full Text

Введение

Пандемия COVID-19, вызванная новым коронавирусом SARS-CoV-2, оказала глубокое и продолжительное воздействие на здравоохранение, экономику и общество во всем мире, включая нашу страну. С момента возникновения и до настоящего времени пандемия COVID-19 унесла жизни более 9 млн человек (по данным ВОЗ). Возбудитель пандемии, коронавирус SARS-CoV-2 является РНК содержащим вирусом и относится к семейству Coronaviridae. За прошедшее время с начала пандемии в 2019 году вирус SARS-CoV-2 многократно мутировал, образуя различные варианты, которые приводили к новым волнам пандемии в мире.

В ходе пандемии, тяжесть COVID-19 варьировала от бессимптомного течения до тяжелых форм. Большая часть населения переболела данным заболеванием в легкой, а также бессимптомной форме. У другой части людей заболевание варьировало по степени тяжести, отмечалась средняя и тяжелая форма течения, зачастую требующая госпитализации. Заболевание COVID-19 в тяжелой форме может наблюдаться среди практически здоровых людей любого возраста, но преимущественно встречается у лиц старше 65 лет.

Одним из методов борьбы с распространением заболевания и снижения тяжести его течения стала массовая вакцинация. В течении короткого времени в разных странах были разработаны вакцины для профилактики COVID-19 и проведены прививочные кампании. Важным фактором для оценки эффективности вакцинации является исследование состояния гуморального иммунитета непосредственно в популяции, где проводилась вакцинация. Целью исследования была оценка уровня иммуноглобулинов класса G (IgG) к SARS-CoV-2 у взрослых жителей Архангельска спустя 2,5 года от начала пандемии COVID-19.

Материалы и методы

Проведено поперечное исследование, с участием 281 взрослых жителей Архангельска, отобранных случайным образом. Забор крови проводился из локтевой вены в период с 3 октября по 3 ноября 2022 г. После процедуры забора, из образцов отбиралась сыворотка и хранилась при температуре -70 °С для последующего измерения уровня IgG к SARS-CoV-2.

Данные, полученные из этих образцов, фактически представляют срез состояния гуморального иммунитета на октябрь 2022 г. в Архангельске.

Количественное определение уровня IgG к SARS-CoV-2 в сыворотке проводили с использованием сертифицированных наборов «SARS-CoV-2-IgG количественный – ИФА-БЕСТ» компании АО «Вектор-Бест». В данном наборе используется общепринятый метод определения IgG к рецептор-связывающему домену S-белка. Показатели определялись количественно, в соответствии с инструкцией к наборам с использованием ИФА-ридера производства компании Bio-Tek Instrument, Inc., при длинах волн указанных в инструкции. Значения превышающие верхний диапазон чувствительности теста, статистически обрабатывались как максимальное значение верхнего диапазона измерения.

Статистическую обработку проводили с применением пакета программ Excel (Microsoft, США) и программы GraphPad Prism с использованием U-критерия Манна–Уитни для сравнения групп с непараметрическим распределением количественных признаков.

Исследование одобрено этическим комитетом Северного государственного медицинского университета (протокол № 07/09-2022 от 28.09.2022 г.).

Результаты и обсуждение

Возраст участников варьировал от 42 до 76 лет. Характеристика выборки по вакцинальному статусу с учетом перенесенной новой коронавирусной инфекции COVID-19 представлена в таблице 1.

 

ТАБЛИЦА 1. ХАРАКТЕРИСТИКА УЧАСТНИКОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ВАКЦИНАЛЬНОМУ СТАТУСУ С УЧЕТОМ ПЕРЕНЕСЕННОГО COVID-19

TABLE 1. CHARACTERISTICS OF STUDY PARTICIPANTS BY VACCINATION STATUS, TAKING INTO ACCOUNT PREVIOUS COVID-19

Количество (N) Quantity (N)		%	Вакцинация Vaccination		%
Не болевшие Not sick	180	64,1	Вакцинированы Vaccinated	134	47,7
			Не вакцинированы Not vaccinated	46	16,4
Болевшие Sick	101	35,9	Вакцинированы* Vaccinated*	64	22,8
			Не вакцинированы Not vaccinated	37	13,2

Примечание. * – учтены заболевшие до вакцинации и после.

Note. *, sick people before and after vaccination are taken into account.

 

Участники исследования получили вакцинацию по схемам, описанным в таблице 2.

 

ТАБЛИЦА 2. СХЕМЫ ВАКЦИНАЦИИ И ПРИМЕНЕННЫЕ ВАКЦИНЫ У ОБСЛЕДУЕМЫХ ИЗ АРХАНГЕЛЬСКА

TABLE 2. VACCINATION SCHEDULES AND VACCINES USED AMONG SUBJECTS FROM ARKHANGELSK

Тип вакцины и варианты ревакцинации Type of vaccine and revaccination options	Количество Quantity	%
Гам-КОВИД-Вак (2 дозы) Gam-COVID-Vac (2 doses)	94	47,5
Гам-КОВИД-Вак (2 дозы) + ревакцинация Гам-КОВИД-Вак (2 дозы) Gam-COVID-Vac (2 doses) + revaccination Gam-COVID-Vac (2 doses)	6	3,0
Гам-КОВИД-Вак (2 дозы) + ревакцинация Спутник Лайт Gam-COVID-Vac (2 doses) + revaccination Sputnik Light	58	29,3
Гам-КОВИД-Вак (2 дозы) + ревакцинация ЭпиВакКорона Gam-COVID-Vac (2 doses) + revaccination EpiVacCorona	1	0,5
Гам-КОВИД-Вак (2 дозы) + ревакцинация КовиВак Gam-COVID-Vac (2 doses) + revaccination CoviVac	1	0,5
Спутник Лайт Sputnik Light	33	16,7
Спутник Лайт + ревакцинация Спутник Лайт Sputnik Light + revaccination Sputnik Light	4	2,0
Спутник Лайт + ревакцинация ЭпиВакКорона Sputnik Light + revaccination EpiVacCorona	1	0,5
Всего Total	198	100,0

 

Пробы с учетом исходных данных были разделены на 2 большие группы: вакцинированные и невакцинированные. Сравнительные данные по ним указаны в таблице 3.

 

ТАБЛИЦА 3. ХАРАКТЕРИСТИКА ВАКЦИНИРОВАННЫХ И НЕ ВАКЦИНИРОВАННЫХ УЧАСТНИКОВ ИССЛЕДОВАНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПЕРЕНЕСЕННОГО COVID-19

TABLE 3. CHARACTERISTICS OF VACCINATED AND UNVACCINATED STUDY PARTICIPANTS DEPENDING ON THE HISTORY OF COVID-19

Не вакцинированные / Not vaccinated
Количество Quantity	Муж. Male		Жен. Fem.	Медиана уровня IgG Median IgG level	IgG не выявлено No IgG detected	Низкий уровень IgG * Low IgG*	Возраст Age
не болели COVID-19 have not had COVID-19	46	15	31	686 BAU/мл 686 BAU/mL	4	4	44-77
болели COVID-19 had COVID-19	37	11	26	913 BAU/мл 913 BAU/mL	4	2	42-76
общее general	83	26	57	789 BAU/мл 789 BAU/mL	8	6	42-77
Вакцинированные / Vaccinated
не болели COVID-19 have not had COVID-19	134	53	81	1180,5 BAU/мл 1180,5 BAU/mL	2	4	42-76
болели COVID-19 до вакцинации had COVID-19 before vaccination	29	12	17	1354 BAU/мл 1354 BAU/mL	0	1	44-75
болели COVID-19 после вакцинации got sick with COVID-19 after vaccination	35	14	21	1200 BAU/мл 1200 BAU/mL	0	1	43-75
общее general	198	79	119	1191,5 BAU/мл 1191,5 BAU/mL	2	6	42-77

Примечание. * – вируснейтрализующий эффект обнаруживается менее чем в 50% проб.

Note. *, the virus neutralizing effect is detected in less than 50% of samples.

 

Результаты по уровню антител в этих группах также представлены в графическом виде на рисунке 1.

 

Рисунок 1. Уровень IgG у обследуемых

Примечание. Слева показан уровень IgG к SARS-CoV-2 в BAU/мл. Чертой на графике показана медиана. *, **, + – показаны статистически значимые различия по U-критерию Манна–Уитни (+ – p = 0.0008, * – p < 0,009,** – p < 0,05).

Figure 1. IgG level in subjects

Note. On the left is the SARS-CoV-2 IgG level in BAU/mL. The line on the graph shows the median. *, **, +, statistically significant differences are shown using the Mann–Whitney U test (+, p = 0.0008, *, p < 0.009,**, p < 0.05).

 

Для оценки возможной взаимосвязи уровня антител со временем забора после заболевания или вакцинации был проведен анализ, который представлен в таблице 4.

 

ТАБЛИЦА 4. ДАННЫЕ ПО ВРЕМЕНИ ОТ ВАКЦИНАЦИИ ИЛИ БОЛЕЗНИ ДО ЗАБОРА КРОВИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГУМОРАЛЬНОГО ИММУНИТЕТА К SARS-CoV-2

TABLE 4. DATA ON THE TIME FROM VACCINATION OR ILLNESS TO BLOOD COLLECTION FOR THE STUDY OF HUMORAL IMMUNITY TO SARS-CoV-2

Количество проб Number of samples		Дни от вакцинации / болезни до забора Days from vaccination / illness to collection	Дни медиана Days median	Дни среднее Days average
вакцинированные не болели COVID-19 vaccinated people did not get sick with COVID-19	134	Дни от вакцинации 118-578 Days from vaccination 118-578	325	332
болели COVID-19 до вакцинации had COVID-19 before vaccination	29	Дни от вакцинации 133-472 Days from vaccination 133-472	318	317
болели COVID-19 после вакцинации got sick with COVID-19 after vaccination	35	Дни от болезни 168-428 Days from illness 168-428	258	273
болели COVID-19 не вакцинированы have had COVID-19 not vaccinated	37	Дни от болезни 222-852 Days from illness 222-852	382	426

 

Срок, в течении которого из крови болевших COVID-19 людей полностью исчезают IgG, позволяет получить более детальный анализ болевших COVID-19 пациентов, у которых не были обнаружены антитела. Результаты представлены в таблице 5.

 

ТАБЛИЦА 5. ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ УРОВНЕМ IgG К SARS-CoV-2 И ВРЕМЕНЕМ ПОСЛЕ ПЕРЕНЕСЕННОГО ЗАБОЛЕВАНИЯ

TABLE 5. RELATIONSHIP BETWEEN IgG LEVELS TO SARS-CoV-2 AND TIME AFTER ILLNESS

Количество Quantity		Дней после КОВИД-19 Days after COVID-19	Дни медиана Days median	Дни среднее Days average
Болели COVID-19 Had COVID-19	37	222-852*	382	426
IgG выявлен IgG detected	33	222-852	431	447
IgG не выявлен No IgG detected	4	228-263*	249	247

Примечание. * – статистически значимые различия по U-критерию Манна–Уитни (p < 0,05).

Note. *, statistically significant differences according to the Mann–Whitney U test (p < 0.05).

 

Также, учитывая возможную взаимосвязь уровня антител с возрастом, был проведен анализ взаимосвязи уровня IgG к SARS-CoV-2, представленный на рисунке 2.

 

Рисунок 2. Уровень IgG у обследуемых разделенных по возрасту

Примечание. Слева показан уровень IgG к SARS-CoV-2 в BAU/мл. Снизу приведен возраст обследуемых. В группу старше 65 включены обследуемые возраст которых ≥ 65 годам. Чертой на графике показана медиана. * – статистически значимые различия по U-критерию Манна–Уитни (p < 0,05).

Figure 2. IgG level in subjects divided by age

Note. On the left is the SARS-CoV-2 IgG level in BAU/mL. Below is the age of the subjects. The group over 65 includes subjects aged ≥ 65 years. The line on the graph shows the median. *, statistically significant differences according to the Mann–Whitney U test (p < 0.05).

 

Для оценки влияния заболевания на уровень IgG связанного с вакцинацией был проведен анализ результатов, который представлен на рисунке 3.

 

Рисунок 3. Уровень IgG после вакцинации

Примечание. A – слева показан уровень IgG к SARS-CoV-2 в BAU/мл. Чертой на графике показана медиана. Б – график зависимости уровня IgG к SARS-CoV-2 от времени после вакцинации у привитых и не болевших людей (n = 134). Слева показан уровень IgG к SARS-CoV-2 в BAU/мл. Внизу отмечено время прошедшее после вакцинации.

Figure 3. IgG level after vaccination

Note. A, on the left is the SARS-CoV-2 IgG level in BAU/ml. The line on the graph shows the median. B, graph of SARS-CoV-2 IgG levels versus time after vaccination in vaccinated and unvaccinated individuals (n = 134). On the left is the SARS-CoV-2 IgG level in BAU/ml. Below is the time elapsed since vaccination.

 

При рассмотрении результатов следует отметить что пробы были получены равномерно в течении месяца (с 3.10.2022 г. по 3.10.22 г.). Данные полученные по результатам исследования представляют собой срез состояния гуморального иммунитета в указанный период.

При анализе результатов уровня IgG к SARS-CoV-2 (рис. 1) мы отмечаем наличие достаточно высоких значений IgG. На текущий момент известно, что максимальные значения уровня IgG отмечаются на 21-25-й день после начала заболевания и сохраняются относительно высокими до 31-41 дня [1, 4], полностью антитела исчезают из сыворотки на 6 месяц (180-й день) после заболевания [2]. После вакцинации «Гам-КОВИД-Вак» пиковые значения отмечаются до 30-40 суток и в течении 6 месяцев снижаются более чем в 10 раз [3]. В таблице 4 приведены статистические значения по времени между вакцинацией или болезнью и датой забора пробы, т. к. данный параметр может быть взаимосвязан с уровнем IgG, если вакцинация или заболевание проходили незадолго до забора проб. Забор образцов проводился гораздо позже сроков когда отмечаются пиковые значения IgG после вакцинации или заболевания.

При оценке уровня антител мы видим присутствие в группе не вакцинированных людей, проб с отсутствием IgG к SARS-CoV-2 (табл. 3). Данные результаты обнаруживается как у не болевших людей, так и у перенесших COVID-19. При анализе сроков связанных с заболеванием и забором проб (представлены в таблице 4) были выявлены статистически значимые временные интервалы между заболеванием и уровнем антител. Перенесшие COVID-19 к 228-263-му дню (около 8 мес.) после заболевания теряют практически все IgG к SARS-CoV-2, что согласуется с исследованиями, где показано отсутствие IgG спустя 6 месяцев после заболевания [2]. На более поздних сроках после перенесенного заболевания отсутствие антител не зафиксировано. Экстраполируя эти данные на группу не болевших людей, с отсутствием антител высока вероятность, что в большинстве случаев они все же перенесли заболевание, но, как и в группе переболевших, пока не перенесли повторного заболевания. Таким образом, можно сделать заключение о практически 100%-ном охвате COVID-19 с бессимптомным течением не вакцинированных людей на исследуемый период 2022 г. (95%, если допустить, что люди с отсутствием антител в группе не болевших не перенесли COVID-19 в бессимптомной форме).

Среди вакцинированных людей оценить наличие бессимптомного течения COVID-19 можно по данным, представленным на рисунке 3В. Отмечено наличие высоких значений IgG спустя год и более после вакцинации/ревакцинации. Это характерно для перенесенного примерно за 3 недели до отбора образцов контакта с вирусом SARS-CoV-2. По представленным результатам мы не исключаем бессимптомное течение COVID-19 как среди вакцинированных, так и не вакцинированных.

Выявлены статистически значимые различия в уровне среди вакцинированных и не вакцинированных жителей Архангельска (рис. 1). Уровень IgG у вакцинированных был значимо выше, даже несмотря на то, что среднее время после вакцинации составляло более 10 месяцев.

Также для изучения возможной взаимосвязи иммунного ответа к SARS-CoV-2 были проанализированы показатели IgG в зависимости от возраста (рис. 2). Так как были выявлены статистические значимые различия по уровню IgG между привитыми людьми и не привитыми, то и анализ по возрасту проводился с учетом вакцинации. В группе невакцинированных статистически значимых различий в зависимости от возраста выявлено не было, хотя медианы существенно различались. В группе вакцинированных достоверные отличия были выявлены только между группой по возрасту 42-49 лет и группой 50-59 лет. Различий у вакцинированных и невакцинированных участников исследования старше 65 лет и моложе 65 выявлено не было.

Оценивая возможное влияние более тяжелых форм на уровень антител, мы разделили привитых и не привитых людей на переболевших COVID-19 и нет, и провели сравнительную оценку (рис. 1, 3; табл. 3). В группе невакцинированных мы провели сравнение не болевших людей и имеющих COVID-19 в анамнезе. Статистически значимых различий не выявлено, хотя медиана у болевших COVID-19 была значительно выше. В группе вакцинированных сравнение проводилось с вакцинированными, которые перенесли COVID-19, и вакцинированными, которые не обращались за медицинской помощью. Статистически значимых различий так же не выявлено, при этом медиана у болевших COVID-19 была так же значительно выше. Отмечено наличие статистически значимых различий по уровню IgG группы невакцинированных и неболевших по отношению к группе вакцинированных неболевших и к группе вакцинированных и болевших. В группе невакцинированных, перенесших COVID-19, так же выявлены статистически значимые различия по отношению к группе вакцинированных неболевших и к группе вакцинированных и болевших.

В краткосрочном периоде (3-7 недель) данный эффект был продемонстрирован и описан [3, 5]. На более длительном периоде, в выборке взрослых жителей Архангельска, значимого влияния вакцинация после перенесенного COVID-19 на уровень антител не оказывала (рис. 3А). Схожего эффекта, если пациент болел после вакцинации, так же не выявлено. Хотя следует отметить более высокие значения медиан у переболевших на фоне вакцинации людей. Вероятно, в отдаленном периоде более значимое влияние на уровень антител оказывают последующие бессимптомные течения COVID-19, на фоне которых описанные факторы уже не вносят значимого вклада в уровень IgG к SARS-CoV-2.

Заключение

Таким образом, можно заключить, что на октябрь 2022 года в Архангельске как среди вакцинированных, так и нет, зафиксированы высокие значения IgG к SARS-CoV-2, вероятнее всего вызванные контактом с вирусом SARS-CoV-2. Показано, что среди не вакцинированных и не болевших COVID-19 обследованных людей на октябрь 2022 г. 95% перенесли его, не обращаясь за медицинской помощью. Показано что вакцинация значимо повышает уровень IgG к SARS-CoV-2 по сравнению с переболевшими пациентами, не смотря на то, что среднее время после вакцинации составляло более 10 месяцев. Разницы в уровне поствакцинальных антител среди людей старше 65 по отношению к более молодым возрастным группами не выявлено. Статистически значимых различий по уровню антител среди непривитых людей старше 65 по отношению к более молодым возрастным группам так же не выявлено.

About the authors

E. A. Krieger

Northern State Medical University

Email: Roma_sam78@mail.ru

PhD (Medicine), Associate Professor, Department of Infectious Diseases

Russian Federation, Arkhangelsk

O. V. Samodova

Northern State Medical University

Email: Roma_sam78@mail.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Department of Infectious Diseases

Russian Federation, Arkhangelsk

R. V. Samoylikov

I. Mechnikov Research Institute of Vaccines and Sera

Author for correspondence.
Email: Roma_sam78@mail.ru

Reserach Associate, Laboratory of Molecular Immunology

Russian Federation, 5a Maly Kazenny Lane, Moscow, 105064

I. V. Shchepina

Northern State Medical University; Arkhangelsk Regional Clinical Hospital

Email: Roma_sam78@mail.ru

PhD (Medicine), Associate Professor, Department of Infectious Diseases, Northern State Medical University; Deputy Chief Physician for Infectious Diseases, Arkhangelsk Regional Clinical Hospital

Russian Federation, Arkhangelsk; Arkhangelsk

References

Supplementary files