Email this article Frequency of polymorphism of the C-589T IL4 and G-1082A IL10 genes in children with new coronavirus infection
- Authors: Ageeva E.S.1, Ablaeva R.N.1, Rymarenko N.V.1, Yatskov I.A.1, Beloglazov V.A.1, Zhukova A.A.1
-
Affiliations:
- Order of Labor Red Banner S. Georgievsky Medical Institute, V. Vernadsky Crimean Federal University
- Issue: Vol 27, No 2 (2024)
- Pages: 323-328
- Section: SHORT COMMUNICATIONS
- Submitted: 29.03.2024
- Accepted: 05.04.2024
- Published: 12.08.2024
- URL: https://rusimmun.ru/jour/article/view/16742
- DOI: https://doi.org/10.46235/1028-7221-16742-FOP
- ID: 16742
Cite item
Full Text
Abstract
Immune responses are involved in the initiation and development of COVID-19. Compared with mild COVID-19 cases, serum interleukins levels were significantly increased in severe and critical COVID-19 patients. Increases in IL-4 and IL-10 are associated with disease severity. The C-589T polymorphism of IL4 gene is associated with increased promoter activity of gene. Allelic variants GA and GG-1082 of IL10 gene have greater activity compared to the AA-1082 IL10. The purpose was to study the frequency of occurrence of polymorphic variants of the C-589T IL4 and G-1082A IL10 genes in children with a new coronavirus infection in the population of Crimea. Methods. Examined: 68 patients aged 0 to 14 years with a diagnosis of moderate and severe COVID-19, 100 adult patients (45.6±6.14 years). The frequency of occurrence of polymorphisms of the C-589T IL4 and G-1082A IL10 genes was analyzed. Results. The CC and CT variants of the C-589T IL4 in the group of children were more common than the TT C-589T IL4 variants. Statistically significant differences in the frequency of occurrence of the mutant CC genotype of the C-589T IL4 were shown between groups of children and adults. Statistical analysis did not reveal any genotype differences with disease in either children or adults. Analysis of the prevalence of G-1082A IL10 genotypes showed that in children the most common is GA. The same trend is typical for adults and control group. Conclusions. Analysis of the odds ratio showed that there was no pathogenetic significance between the polymorphism of the C-589T IL4 and G-1082A IL10 genes and the risk of developing a new coronavirus infection in the studied groups.
Keywords
Full Text
Введение
Иммунные реакции участвуют в инициации и развитии COVID-19, а цитокиновый шторм является признаком плохого прогноза у пациентов с COVID-19 [7, 8, 9]. Важную роль в прогрессировании COVID-19 играют интерлейкины (IL) [10]. По сравнению с легкими случаями COVID-19 уровни интерлейкинов в сыворотке крови значительно повышались у тяжелых и критических пациентов [7] и отличались у выживших и не выживших пациентов с COVID-19 [3]. Данные, представленные в литературе, свидетельствуют о том, что повышение IL-4 и IL-10 связано с тяжестью заболевания COVID-19 [2, 4]. Высокая концентрация IL-10 в сыворотке крови у пациентов с инфекцией COVID-19 может быть как противовоспалительным механизмом, так и иммуносупрессивным биомаркером [5].
При COVID-19-инфекции одним из путей воспаления в организме является индукция сигнального пути JAK-STAT6 за счет увеличения клеток Th2 и IL-4 [11]. IL-4 подавляет высвобождение цитокинов воспаления. Является активатором JAK-STAT пути, стимулирует синтез IL-4, IL-5 и IL-6. Повышение продукции IL-4 свидетельствует о смещении баланса в сторону доминирования Th2-пути.
Сигнальный каскад в клетках, отвечающих на IL-10, опосредуется путем Jak1/тирозинкиназа 2 (Tyk2)/преобразователь сигнала и активатор транскрипции 3 (STAT3). STAT3 подавляет активацию STAT6 и, следовательно, ингибирует экспрессию генов, чувствительных к IL-4/IL-13, в моноцитах и дендритных клетках (DC) [1].
Таким образом, специфический иммунный профиль инфекции SARS-CoV-2 может привести к вторичным инфекциям и дисфункции различных органов организма. В связи с чем, понимание роли различных цитокинов в индукции инфекции и воспаления у пациентов с COVID-19 может выявить эффективные стратегии лечения.
Функционально значимым полиморфным вариантом гена IL4 является полиморфизм C-590T, который представляет собой замену C на T в 590-м положении. Полиморфизм С-589Т гена IL4 ассоциирован с повышенной промоторной активностью гена. Расположен в 1-й хромосоме в области 1q31-q32, состоит из 5 экзонов. Аллельные варианты GA и GG-1082 гена IL10 обладают большей активностью по сравнению с генотипом АА-1082 гена IL10.
Целью нашего исследования было изучение частоты встречаемости полиморфных вариантов генов C-589T IL4 и G-1082A IL10 у детей с новой коронавирусной инфекцией в популяции Республики Крым.
Материалы и методы
Для молекулярно-генетической характеристики пациентов с инфекцией COVID-19 были обследованы: 68 пациентов (в возрасте от 0 до 14 лет) с диагнозом НКИ средней и тяжелой степени тяжести, поступившие в отделение ГБУЗ РК «Республиканская детская инфекционная клиническая больница» (г. Симферополь). В группу взрослых было включено 100 пациентов, средний возраст 45,6±6,14 года, перенесших НКИ, проходивших реабилитацию в постковидном периоде в пульмонологическом отделении ГБУЗ РК «АНИИ им. И.М. Сеченова».
Контрольную группу составили 85 относительно здоровых респондентов, не перенесших НКИ в анамнезе, 46 женщин (54%) и 39 мужчин (45%), средний возраст которых составил 42,2±4,32 года.
Критериями включения в исследование были: перенесенная новая коронавирусная инфекция. Подписанное информированное согласие на включение в исследование. Критериями исключения явились: наличие осложненных форм перенесенных вирусных пневмоний при наличии выраженных функциональных легочных и внелегочных нарушениях.
Исследование одобрено на заседании «Комитета по этике» ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского» (протокол № 8 от 06.09.2022 г.).
Верификация диагноза «новая коронавирусная инфекция» была основана на подтверждении вируса SARS-CoV-2 с помощью ОТ-ПЦР и наличия клинически идентифицируемых симптомов или признаков инфекции верхних дыхательных путей, а именно заложенность глотки, боль в горле и лихорадка, и при рентгенологическом исследовании. Все пациенты подписывали информационное согласие на проведение исследования.
Выделение ДНК осуществлялось из цельной крови пациентов с новой коронавирусной инфекцией и здоровых добровольцев c помощью набора «ДНК-экспресс кровь» (НПФ «Литех», Россия) согласно инструкции производителя. Для анализа полиморфизма генов C-589T IL4, G-1082A IL10, кровь забирали из периферической вены. Постановка аллель-специфических ПЦР осуществлялась с помощью наборов фирмы НПФ «Литех» (Россия) согласно инструкции производителя. Детекция продуктов амплификации осуществлялась методом горизонтального электрофореза в 3%-ном агарозном геле.
Исследование проводилось в центре коллективного пользования научного оборудования «Молекулярная биология» ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского».
Статистический анализ полученных данных производился с использованием пакета программ IBM SPSS Statistics 27. Ожидаемую частоту аллелей рассчитывали на основе закона Харди–Вайнберга. Для сравнения частот сочетаний аллелей использовали тест χ2 с поправкой Йейтса на непрерывность. Ассоциация полиморфизмов с новой коронавирусной инфекцией анализировалась путем определения отношения шансов (ОШ) и 95%-ного доверительного интервала (95% ДИ), p < 0,05.
Результаты и обсуждение
Распределение генотипов полиморфизма генов C-589T IL4 и G-1082A IL10 соответствовало равновесию Харди–Вайнберга (p > 0,05). В группе детей с НКИ варианты СС и СТ полиморфизма C-589T гена IL4 встречались чаще, чем ТТ C-589T IL4. Такая же тенденция распределения генотипов сохранялась и в группе взрослых пациентов, переболевших COVID-19. Статически значимые различия по частоте встречаемости мутантного генотипа СС полиморфизма C-589T гена IL4 были показаны между группой детей и взрослых (p < 0,05, табл. 1).
Таблица 1. Частоты аллелей генотипа полиморфизма C-589T IL4 и G-1082A IL10 у переболевших COVID-19 и контрольной группы (χ2, df = 1)
Table 1. Allele frequencies of the C-589T IL4 and G-1082A IL10 polymorphism genotype in COVID-19 survivors and the control group (χ2, df = 1)
Генотип Genotype | Дети Children n (%) | Взрослые Adult n (%) | Контроль Controls n (%) |
C-589T IL4 | |||
CC | 32 (47,1) | 64 (64,0%)1 | 48 (56,5) |
CT | 29 (42,6) | 34 (34,0%) | 30 (35,3) |
TT | 7 (10,3) | 2 (2,0) | 7 (8,2) |
G-1082A IL10 | |||
GG | 10 (14,7) | 17 (17,0) | 22 (25,9) |
GA | 33 (48,5) | 53 (53,0) | 38 (48,2) |
AA | 25 (36,8) | 30 (30,0) | 22 (25,9) |
Примечание. 1 – статистическая значимость при сравнении взрослых и детей p < 0,05.
Note. 1, statistical significance when comparing adults and children p < 0.05.
При проведении статического анализа не было выявлено каких-либо различий генотипов с заболеванием НКИ ни у детей, ни у взрослых (табл. 2).
Таблица 2. Значение критерия отношения шансов риска развития новой коронавирусной инфекции с полиморфизмом C-589T гена IL4
Table 2. Value of odds ratio criteria for the risk of new development polymorphism of coronavirus infection C-589T IL4 gene
Генотип Genotype | Критерий сопряженности (χ2) Conjugacy criterion (χ2) | Критерий отношения шансов (OR) Odds ratio (OR) test | 95%-ный доверительный интервал (ДИ) 95% confidence interval (CI) | Уровень значимости, р Significance level, p | |
Нижний предел Lower limit | Верхний предел Upper limit | ||||
У детей с инфекцией COVID-19 In children with COVID-19 infection | |||||
CC | 1,623 | 0,669 | 0,383 | 1,168 | 0,203 |
CT | 1,030 | 1,401 | 0,792 | 2,479 | 0,311 |
TT | 0,061 | 1,278 | 0,482 | 3,384 | 0,805 |
У взрослых с инфекцией COVID-19 In adults with COVID-19 infection | |||||
CC | 0,753 | 1,341 | 0,759 | 2,369 | 0,386 |
CT | 0 | 0,957 | 0,534 | 1,714 | 1,0 |
TT | 2,632 | 0,233 | 0,049 | 1,134 | 0,105 |
Анализ распространенности генотипов G-1082A IL10 показал, что у детей наиболее частым является GA, такая же тенденция характерна и для взрослых, и для группы контроля (табл. 1). При проведении статического анализа не было выявлено каких-либо различий или ассоциированности генотипов с заболеванием новой коронавирусной инфекции ни у детей, ни у взрослых.
Анализ отношения шансов показал, что патогенетического значения между полиморфизмом генов и риском развития новой коронавирусной инфекции в исследованных группах выявлено не было (табл. 3).
Таблица 3. Значение критерия отношения шансов риска развития новой коронавирусной инфекции с полиморфизмом G-1082A гена IL10
Table 3. Value of odds ratio criteria for the risk of new development polymorphism of coronavirus infection G-1082A IL10 gene
Генотип Genotype | Критерий сопряженности (χ2) Conjugacy criterion (χ2) | Критерий отношения шансов (OR) Odds ratio (OR) test | 95 % доверительный интервал (CI) 95% confidence interval (CI) | Уровень значимости, р Significance level, p | |
Нижний предел Lower limit | Верхний предел Upper limit | ||||
У детей с инфекцией COVID-19 In children with COVID-19 infection | |||||
GG | 1,068 | 0,502 | 0,247 | 1,019 | 0,080 |
GA | 0,020 | 1,0 | 0,574 | 1,741 | 0,888 |
AA | 2,317 | 1,672 | 0,914 | 3,057 | 0,128 |
У взрослых с инфекцией COVID-19 In adults with COVID-19 infection | |||||
GG | 1,896 | 0,583 | 0,293 | 1,159 | 0,169 |
GA | 0,180 | 1,174 | 0,674 | 2,044 | 0,672 |
AA | 0,223 | 1,220 | 0,657 | 2,264 | 0,637 |
В литературе описано, что генотип GG полиморфизма -1082 гена IL10 ассоциирован с восприимчивостью и длительной персистенцией вирусной инфекции. Критическим является устойчивый эффект повышения уровня IL10 в сыворотке крови и ингибирующее воздействие на иммунные клетки [6]. Полученные нами результаты демонстрируют, что частоты аллелей A и G IL10-1082 составляли 0,6 и 0,4 соответственно, и сопоставимы с результатами исследований, представленными в других популяциях пациентов. Однако не демонстрируют взаимосвязи между полиморфизмом IL-10 и риском развития НКИ ни у детей, ни у взрослых. При анализе частоты встречаемости аллельных комбинаций C-589T гена IL4 установлено, что частота аллелей С у детей не отличалась от контроля, но была ниже чем у взрослых пациентов (0,7 и 0,8 соответственно). Однако данные различия также не были ассоциированы с риском развития НКИ.
Выводы
- C-589T IL4 и G-1082A IL10 не ассоциированы с риском развития НКИ у взрослых или детей.
- Распределения встречаемости полиморфных вариантов генов IL-4 и IL-10 в группах пациентов не отличались от частоты встречаемости генотипов в группе контроля (p > 0,05).
Финансирование и спонсорская поддержка
Публикация размещена при участии Балтийского федерального университета им. И. Канта.
About the authors
E. S. Ageeva
Order of Labor Red Banner S. Georgievsky Medical Institute, V. Vernadsky Crimean Federal University
Author for correspondence.
Email: ageevaeliz@rambler.ru
PhD, MD (Medicine), Associate Professor, Head, Department of Medical Biology
Russian Federation, SimferopolR. N. Ablaeva
Order of Labor Red Banner S. Georgievsky Medical Institute, V. Vernadsky Crimean Federal University
Email: ageevaeliz@rambler.ru
Assistant, Department of Medical Biology
Russian Federation, SimferopolN. V. Rymarenko
Order of Labor Red Banner S. Georgievsky Medical Institute, V. Vernadsky Crimean Federal University
Email: ageevaeliz@rambler.ru
PhD, MD (Medicine), Professor, Professor, Department of Pediatrics with a Course in Childhood Infectious Diseases
Russian Federation, SimferopolI. A. Yatskov
Order of Labor Red Banner S. Georgievsky Medical Institute, V. Vernadsky Crimean Federal University
Email: ageevaeliz@rambler.ru
PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Department of Internal Medicine No. 2
Russian Federation, SimferopolV. A. Beloglazov
Order of Labor Red Banner S. Georgievsky Medical Institute, V. Vernadsky Crimean Federal University
Email: ageevaeliz@rambler.ru
PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Department of Internal Medicine No. 2
Russian Federation, SimferopolA. A. Zhukova
Order of Labor Red Banner S. Georgievsky Medical Institute, V. Vernadsky Crimean Federal University
Email: ageevaeliz@rambler.ru
PhD (Biology), Associate Professor, Department of Medical Biology
Russian Federation, SimferopolReferences
- Carlini V., Noonan D.M., Abdalalem E., Goletti D., Sansone C., Calabrone L., Albini A. The multifaceted nature of IL-10: regulation, role in immunological homeostasis and its relevance to cancer, COVID-19 and post-COVID conditions. Front. Immunol., 2023, Vol. 14, 1161067. doi: 10.3389/fimmu.2023.1161067.
- Chang Y., Bai M., You Q. Associations between serum interleukins (IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, and IL- 10) and disease severity of COVID-19: A systematic review and meta-analysis. Biomed. Res. Int., 2022, Vol. 2022, 2755246. doi: 10.1155/2022/2755246.
- Chen R., Sang L., Jiang M., Yang Z., Jia N., Fu W., Xie J., Guan W., Liang W., Ni Z., Hu Y., Liu L., Shan H., Lei C., Peng Y., Wei L., Liu Y., Hu Y., Peng P., Wang J., Liu J., Chen Z., Li G., Zheng Z., Qiu S., Luo J., Ye C., Zhu S., Zheng J., Zhang N., Li Y., He J., Li J., Li S., Zhong N. Medical treatment expert group for COVID-19. Longitudinal hematologic and immunologic variations associated with the progression of COVID-19 patients in China. J. Allergy Clin. Immunol., 2020, Vol. 146, no. 1, pp. 89-100.
- Dhar S.K., KV., Damodar S., Gujar S., Das M. IL-6 and IL-10 as predictors of disease severity in COVID-19 patients: results from meta-analysis and regression. Heliyon, 2021, Vol. 7, no. 2, e06155. doi: 10.1016/j.heliyon.2021.e06155.
- Diao B., Wang C., Tan Y., Chen X., Liu Y., Ning L., Chen L., Li M., Liu Y., Wang G., Yuan Z., Feng Z., Zhang Y., Wu Y., Chen Y. Reduction and functional exhaustion of T cells in patients with coronavirus disease 2019 (COVID-19). Front. Immunol., 2020, Vol. 11, 827. doi: 10.3389/fimmu.2020.00827.
- Helminen M.E., Kilpinen S., Virta M., Hurme M. Susceptibility to primary Epstein-Barr virus infection is associated with interleukin-10 gene promoter polymorphism. J. Infect Dis., 2001, Vol. 184, no. 6, pp. 777-780.
- Hojyo S., Uchida M., Tanaka K., Hasebe R., Tanaka Y., Murakami M., Hirano T. How COVID-19 induces cytokine storm with high mortality. Inflamm Regen., 2020, Vol. 40, 37. doi: 10.1186/s41232-020-00146-3.
- Mahmudpour M., Roozbeh J., Keshavarz M., Farrokhi S., Nabipour I. COVID-19 cytokine storm: The anger of inflammation. Cytokine, 2020, Vol. 133, 155151. doi: 10.1016/j.cyto.2020.155151.
- Mehta P., McAuley D.F., Brown M., Sanchez E., Tattersall R.S., Manson J.J.; HLH Across Speciality Collaboration, UK. COVID-19: consider cytokine storm syndromes and immunosuppression. Lancet, 2020, Vol. 395, no. 10229, pp. 1033-1034.
- Qian G., Zhang Y., Xu Y., Hu W., Hall I.P., Yue J., Lu H., Ruan L., Ye M., Mei J. Reduced inflammatory responses to SARS-CoV-2 infection in children presenting to hospital with COVID-19 in China. EClinicalMedicine, 2021, Vol. 34, 100831. doi: 10.1016/j.eclinm.2021.100831.
- Renu K., Prasanna P.L., Valsala G.A. Coronaviruses pathogenesis, comorbidities and multi-organ damage – A review. Life Sci., 2020, Vol. 255, 117839. doi: 10.1016/j.lfs.2020.117839.
Supplementary files
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).