Impact of international travels on seroprevalence of SARS-CoV-2 among residents of Chelyabinsk city

Full Text

Введение

Международные поездки являются значительным фактором риска для распространения инфекционных заболеваний, включая COVID-19. В условиях глобализации и высокой мобильности населения патогены могут быстро перемещаться, что усложняет контроль за эпидемиологической ситуацией. Еще в первый год пандемии COVID-19 было установлено, что регионы с высоким уровнем международного туризма сталкивались с большим числом случаев заболеваний и смертей, связанных с вспышкой SARS-CoV-2 [5]. Для борьбы с распространением инфекции многие страны вводили ограничительные меры для путешественников, такие как частичное закрытие границ, обязательный карантин и скрининг прибывающих в страну [2, 12]. Несмотря на то что ограничения на международные поездки в Китае помогли замедлить распространение вируса в другие регионы [4], полностью остановить эпидемию COVID-19 не удалось [10], в том числе из-за высокой доли бессимптомных случаев заражения [11].

Сероконверсия, или появление специфических антител, является важным индикатором иммунного ответа на инфекцию, включая COVID-19. Серологические методы исследования (определение специфических антител) позволяют выявлять пропущенные случаи COVID-19, особенно у лиц, которые обратились за медицинской помощью поздно, после начала симптомов, что помогает лучше понять масштабы распространения инфекции. Кроме того, серология может быть использована для установления эпидемиологических связей, выявляя скрытые (бессимптомные) случаи и помогая в определении времени заражения, что особенно важно для ретроспективной диагностики [6].

Серологические методы в сочетании с тестированием на нуклеиновые кислоты коронавируса могут быть полезны для усиления скрининга путешественников. Было установлено, что добавление теста на антитела IgM среди прибывающих в места, где новые случаи COVID-19 редки и требуют более тщательного мониторинга, может повысить общую чувствительность выявления острых и недавних случаев COVID-19 [2].

С течением пандемии коронавирусной инфекции многие страны начали ослаблять ограничения на международные поездки, пытаясь стимулировать свою экономику. Однако для сдерживания распространения COVID-19 была выдвинута концепция иммунных паспортов, в соответствии с которой серологическое доказательство выработки антител к SARS-CoV-2 указывает на потенциальный иммунитет к повторной инфекции. Несмотря на то что концепция иммунных паспортов имела свои риски и требовала более детального изучения, в качестве основы для нее предлагалось использовать определение уровня IgG и IgM к коронавирусу [3].

Таким образом, серологические методы исследования могут быть применены для оценки эпидемиологических особенностей распространения SARS-CoV-2, обусловленных международными поездками во время пандемии COVID-19, а также для получения дополнительных данных о формировании иммунитета у путешественников.

Особенно актуальной становится задача определения возможной связи между фактом недавней международной поездки и наличием антител к SARS-CoV-2 у жителей конкретного региона. Такие данные позволяют глубже понять локальные эпидемиологические особенности и оценить роль трансграничных перемещений в поддержании циркуляции вируса.

В связи с этим проведено исследование, направленное на изучение уровня серопозитивности среди различных категорий населения, различающихся по эпидемиологически значимому критерию – наличию или отсутствию международных поездок.

Цель исследования – оценить серопозитивность COVID-19 на основе антител IgG и IgM к SARS-CoV-2 среди двух групп населения города Челябинска: международных путешественников, вернувшихся из-за границы, и местных жителей, не покидавших регион в последние 14 дней.

Материалы и методы

Сбор данных для исследования осуществлялся в период с 27.10.2020 по 30.01.2023 среди жителей города Челябинска. Серопозитивность определялась путем тестирования на антитела IgG и/ или IgM к SARS-CoV-2 с использованием метода «непрямого» двухэтапного иммуноферментного анализа (ИФА). Оборудование для проведения ИФА было представлено анализатором Multiskan FC с фильтрами 405 нм, 450 нм, 620 нм (Thermo Scientific, США), реагентами D-5501 SARS-Cov- 2-IgG- ИФА-BEST, D-5502 SARS-Cov-2-IgM-ИФА-BEST (АО «Вектор-Бест», г. Новосибирск, Россия), планшетами с иммобилизованным рекомбинантным антигеном SARS-Cov- 2 (RBD белок S), автоматическими пипетками, набором для забора венозной крови, пробирками, содержащими распыленный силикагель и полимерный гель для разделения сыворотки, центрифугой.

Перед анализом проводилась подготовка образцов: кровь забиралась методом венепункции в пробирки с силикагелем и полимерным гелем, а затем центрифугировалась (1500 g, 20 мин). Далее 10 мкл получившейся сыворотки разводились до 100 мкл, вносились в лунки планшета с иммобилизованным антигеном SARS-CoV-2 и инкубировались 30 минут при 37 °C. Затем добавлялся раствор конъюгата с моноклональными антителами, тетраметилбензидин, и итоговые образцы выдерживались 25 минут при комнатной температуре. Реакция останавливалась стоп-реагентом, после чего оптическая плотность измерялась при 450 нм.

Результат рассчитывался с помощью коэффициента позитивности (КП) по формуле:

$\mathrm{КП}=\frac{\mathrm{Оптическая} \mathrm{плотность} \mathrm{образца}}{\mathrm{Оптическая} \mathrm{плотность} \mathrm{критическая}}$

При КП ≥ 1,1 анализ считался положительным, при КП < 0,8 – отрицательным, а в диапазоне 0,8-1,1 – сомнительным.

До начала проведения ИФА участников исследования попросили заполнить анкету, в которой они должны были сообщить о наличии международных поездок за последние 14 дней и указать страны, которые они посетили.

Сбор, консолидация и хранение результатов исследования осуществлялись в СУБД PostgreSQL 14.17. Дальнейшая обработка и анализ были выполнены с помощью R 3.1.1 12 (R Foundation for Statistical Computing, Вена, Австрия).

Этическое одобрение

Исследование было одобрено:

1. Независимым локальным этическим комитетом при ГАУЗ ОТКЗ «Городская клиническая больница № 1» г. Челябинска (протокол № 8 от 11.04.2022), на базе которой проводились данные исследования;
2. Независимым локальным этическим комитетом при ФНИИВИ «Виром» Роспотребнадзора г. Екатеринбурга, протокол № 1 от 22.03.2024, на базе которого проводились данные исследования.
3. Независимым локальным этическим комитетом при ООО «ДокторЛаб» г. Челябинска (протокол № 3 от 10.11.2020), на базе которого проводились данные исследования.

Результаты и обсуждение

В ходе исследования за весь период было выполнено 660 иммуноферментных анализов на определение IgM к SARS-CoV-2 и 843 на определение IgG. Из них 386 (58,48%) анализов к IgM и 463 (54,92%) анализа к IgG были выполнены для мужчин. Средний возраст участников исследования, прошедших тестирование на IgM, составил 41,58±12,45 года, а для тестирования на IgG – 41,86±12,23 года. Среди выполненных ИФА на определение IgM в 47 случаях (7,12%) анализы проводились у лиц, совершавших международные поездки в последние 14 дней. Для ИФА на IgG этот показатель составил 83 случая (9,85%). География международных поездок была разнообразной и охватывала 21 страну и разные континенты. В 8 анкетах, приложенных к ИФА на IgM, и 9 анкетах, сопровождающих ИФА на IgG, участники указали факт международной поездки, но не уточнили регион.

Среди выполненных ИФА на IgM положительный результат был получен в 216 случаях (32,73%), сомнительный – в 32 (4,85%), а отрицательный – в 412 (62,42%). Для ИФА на IgG положительный результат наблюдался в 568 случаях (67,38%), сомнительный – в 6 (0,71%), а отрицательный – в 269 (31,91%).

Распределение результатов ИФА на IgM по полу показало, что среди анализов, проведенных для женщин, 170 (62,04%) были отрицательными, 14 (5,11%) – сомнительными и 90 (32,85%) – положительными. Среди анализов на IgM, проведенных для мужчин, 242 (62,69%) были отрицательными, 18 (4,66%) – сомнительными и 126 (32,64%) – положительными.

Среди ИФА на IgG, проведенных для женщин, 128 (33,68%) были отрицательными, 5 (1,32%) – сомнительными и 247 (65,00%) – положительными. Среди анализов на IgG, проведенных для мужчин, 141 (30,45%) был отрицательным, 1 (0,22%) – сомнительным и 321 (69,33%) – положительным.

Для оценки статистической значимости различий между полами был проведен тест Хи-квадрат Пирсона. Результаты показали, что для IgM различия между полами не являются статистически значимыми (χ² = 0,08, p-value = 0,96). Для IgG наблюдается тенденция к различиям, однако результаты также не достигли статистической значимости на уровне p = 0,05 (χ² = 4,81, p-value = 0,09).

Средний возраст участников с положительными результатами на IgM к SARS-CoV-2 составил 41,87±11,91 года, с сомнительными – 42,16±12,90 года, а с отрицательными – 41,38±12,71 года. Для IgG средний возраст составил 41,60±12,08 года у серопозитивных участников, 36,67±15,24 года у сомнительных и 42,54±12,48 года у серонегативных.

Для оценки статистической значимости различий в возрасте между серопозитивными и серонегативными участниками был проведен критерий Вилкоксона, так как тест Шапиро–Уилка показал отсутствие нормальности распределения (p-value < 0,05). Для IgM не было выявлено статистически значимых различий в возрасте между положительными и отрицательными анализами (W = 46536, p-value = 0,34). Аналогично, сравнение возрастных характеристик среди участников с положительными и отрицательными результатами на IgG не выявило значимых различий (W = 75988, p-value = 0,9).

Среди ИФА на IgM у лиц, не совершавших международные поездки перед сдачей анализа, 204 из 613 (33,28%) были положительными, 31 (5,06%) – сомнительным, а 378 (61,66%) – отрицательными. У лиц, вернувшихся из международных поездок, положительный результат был получен в 12 из 47 (25,53%) случаев, сомнительный – в 1 (2,13%), а отрицательный – в 34 (72,34%). Статистический анализ с использованием критерия Хи-квадрат Пирсона показал отсутствие значимой разницы между группами (χ² = 2,37, p = 0,31).

Для IgG среди лиц, не совершавших международные поездки перед сдачей анализа, положительный результат выявлен в 503 из 760 (66,18%) случаев, сомнительный – в 6 (0,79%), а отрицательный – в 251 (33,03%). У путешественников положительные результаты встречались в 65 из 83 (78,31%) случаев, в то время как отрицательные – в 18 (21,69%). Различие между группами по частоте выявления антител IgG оказалось на грани статистической значимости (χ² = 5,30, p = 0,07).

Среди лиц, совершавших международные поездки и прошедших тестирование на IgG, наибольшее количество положительных результатов было зарегистрировано у вернувшихся из Турции (87,10%), Казахстана (87,50%) и Египта (66,67%). Также 100% положительных случаев выявлено среди тех, кто посетил ОАЭ, Кипр, Узбекистан, Италию и Доминиканскую Республику, однако количество анализов в этих группах было небольшим. В случае с IgM также наибольшее число положительных результатов отмечалось среди путешественников, прибывших из Турции (33,33%), Казахстана (33,33%) и Мальдив (33,33%), хотя в целом доля положительных тестов на IgM среди путешественников была ниже, чем на IgG. Наибольшее число отрицательных результатов зарегистрировано у вернувшихся из Армении, Германии и США. Подробное распределение полученных результатов ИФА на антитела к SARS- CoV-2 по странам представлено на рисунках 1 и 2.

 

Рисунок 1. Распределение результатов ELISA IgM к SARS-CoV-2 по странам международных поездок

Figure 1. Distribution of ELISA IgM results to SARS-CoV-2 by countries of international travel

 

Рисунок 2. Распределение результатов ELISA IgG к SARS-CoV-2 по странам международных поездок

Figure 2. Distribution of ELISA IgG results to SARS-CoV-2 by countries of international travel

 

Полученные результаты демонстрируют особенности серопревалентности SARS-CoV-2 среди населения Челябинска в контексте международных поездок.

Анализ влияния факта международных поездок на серопревалентность SARS-CoV-2 выявил тенденцию к более высокой серопревалентности IgG среди лиц, совершивших международные поездки. Это может свидетельствовать о большей вероятности контакта с вирусом во время зарубежных поездок. Анализ данных по странам назначения выявил особенно высокие показатели серопревалентности IgG среди вернувшихся из Турции, Казахстана и Египта. Такое распределение сероположительных результатов можно объяснить большой популярностью этих стран для туристов из Челябинска. Однако следует учитывать возможное влияние эффекта малых чисел для некоторых направлений.

Также среди людей, совершавших международные поездки, отмечалась более высокая доля серопозитивных анализов по IgG к коронавирусной инфекции (67,38%) по сравнению с серопозитивностью по IgM (32,73%), что указывает на преобладание среди обследованных лиц тех, кто перенес COVID-19 относительно давно или был вакцинирован от SARS-CoV-2 [7]. В данном ключе необходимо подчеркнуть, что на 2021 год серораспространенность по IgG в Уральском федеральном округе составляла лишь 18,5% [8].

Несмотря на тенденцию к более высокой серопозитивности среди путешественников, статистическая значимость для IgG не была достигнута (p = 0,07), а для IgM различия между группами отсутствуют (p = 0,31). Это указывает на необходимость осторожной интерпретации полученных данных и проведения более масштабных исследований для подтверждения выявленных трендов.

Кроме того, в работе не обсуждается возможное влияние вакцинационного статуса участников, хотя известно, что вакцинация существенно влияет на уровень IgG. Отсутствие этой информации в анкетах может быть существенным ограничением при интерпретации результатов.

Также следует учесть временные рамки исследования (с 2020 по 2023 год), в течение которых происходили существенные изменения в эпидемиологической обстановке, охвате вакцинацией и циркулирующих вариантах SARS-CoV-2. Это может объяснить разную серологическую картину в начале и конце периода, однако анализ по временным кластерам в статье не проведен.

Сомнительные результаты (в диапазоне КП 0,8-1,1), хотя и представлены количественно, не подвергались отдельному анализу. Между тем такие значения могут указывать как на ранние стадии сероконверсии, так и на кросс-реакции или пограничные уровни антител после вакцинации, что требует дополнительного внимания.

Статистически значимые различия в серопревалентности между мужчинами и женщинами не были найдены. При этом литературные данные по данному вопросу достаточно противоречивы [8, 9], хотя большинство все же отмечает более высокие показатели серопозитивности у женщин в связи с более выраженным иммунный ответом на инфекцию и/или вакцинацию [1]. Ограничения данного исследования включают потенциальную недооценку серопревалентности из-за временного характера антительного ответа на SARS-CoV-2 и возможного влияния вакцинации на результаты тестирования.

Таким образом, хотя заявленная цель исследования была формально достигнута, интерпретация полученных результатов требует осторожности. Для более точной оценки влияния международных поездок на серопревалентность необходимы более крупные выборки, учет вакцинационного статуса, временного профиля заболевания и повторных тестирований. В целом же полученные данные могут быть использованы для совершенствования мер эпидемиологического контроля и планирования мероприятий по профилактике COVID-19 и других респираторных инфекциях, в том числе и в условиях международного туризма.

Выводы

1. Лица, вернувшиеся из зарубежных стран, показали более высокую серопозитивность по IgG к SARS-CoV-2 на уровне статистической тенденции (p-value < 0,1), что может свидетельствовать о большем контакте с вирусом во время поездок.
2. Более высокие показатели серопозитивности по IgG (67,38%) к коронавирусу по сравнению с IgM (32,73%) в выборке могут указывать на то, что большинство обследованных либо перенесли COVID-19 ранее, либо были вакцинированы.
3. Высокие уровни серопозитивности IgG к коронавирусной инфекции были зафиксированы среди возвращавшихся из Турции, Казахстана и Египта. Однако в ряде направлений (например, ОАЭ, Узбекистан, Кипр) положительные результаты выявлены при очень малом числе наблюдений, что требует осторожности при обобщении.
4. Результаты исследования подчеркивают возможность использования серологических методов для ретроспективной оценки эпидемиологической ситуации и подтверждают значимость учета международных поездок при интерпретации серопревалентности SARS-CoV-2. В будущем подобные данные могут быть использованы для совершенствования алгоритмов скрининга и предикции эпидемиологических рисков, особенно в условиях высокой мобильности населения.

About the authors

Igor S. Kritsky

Institute of Immunology and Physiology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: igor81218@gmail.com

Postraduate Student

Russian Federation, Ekaterinburg

A. V. Zurochka

Federal Research Institute of Viral Infections “Virom”

Email: igor81218@gmail.com

PhD, MD (Medicine), Honored Scientist of the Russian Federation, Leading Researcher, Laboratory of Transmissive Viral Infections

Russian Federation, Ekaterinburg

V. A. Zurochka

Federal Research Institute of Viral Infections “Virom”

Email: igor81218@gmail.com

PhD, MD (Medicine), Senior Researcher, Laboratory of Transmissive Viral Infections

Russian Federation, Ekaterinburg

A. P. Sarapultsev

Institute of Immunology and Physiology, Ural Branch, Russian Academy of Sciences; South Ural State University

Email: igor81218@gmail.com

PhD, MD (Biology), Leading Researcher, Laboratory of Immunopathophysiology; Director, Russian-Chinese Center of Susthemic Pathology

Russian Federation, Ekaterinburg; Chelyabinsk

References

Supplementary files