Исследование нарушения натуральных киллеров у пациентов, перенесших COVID-19

Обложка
  • Авторы: Добрынина М.А.1, Зурочка А.В.1,2, Комелькова М.В.1,2, Ло Ш.3
  • Учреждения:
    1. ФГБУН «Институт иммунологии и физиологии» Уральского отделения Российской академии наук
    2. ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)»
    3. Институт гематологии, Госпиталь Юнион, Медицинский колледж Тунцзи, Хуачжунский университет науки и технологий
  • Выпуск: Том 25, № 2 (2022)
  • Страницы: 161-166
  • Раздел: КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
  • Дата подачи: 15.05.2022
  • Дата принятия к публикации: 29.05.2022
  • Дата публикации: 01.09.2022
  • URL: https://rusimmun.ru/jour/article/view/1132
  • DOI: https://doi.org/10.46235/1028-7221-1132-ION
  • ID: 1132


Цитировать

Полный текст

Аннотация

На сегодняшний день диагностике состояния иммунной системы у пациентов с постковидным синдромом уделяется недостаточно внимания. Влияние вируса SARS-CoV-2 на различные системы организма, в том числе и иммунную, могут способствовать развитию нарушений, приводящих к патологическим процессам. В то же время пациенты, страдающие от осложнений COVID-19, включая госпитализацию и изоляцию от членов своей семьи, испытывают сильный психологический и социальный стресс. Практически в каждом четвертом случае это приводит к развитию постковидного синдрома.

Целью исследования явилось изучить уровень NK-клеток, уровня кортизола и особенностей нарушений иммунной системы у пациентов, перенесших SARS-CoV-2 инфекцию.

Обследовано 78 пациентов через 6 месяцев после перенесенного COVID-19; изучено 25 параметров системы крови (общий анализ крови), 50 параметров иммунной системы, включая Т-лимфоциты, В-лимфоциты и их функциональные маркеры, NK, TNK-клетки, фагоцитарное звено иммунной системы, и гуморальные факторы, включая общие и специфические иммуноглобулины и фрагменты комплемента.

Наши исследования показали резкое, трехкратное снижение количества натуральных киллеров более чем у трети обследованных лиц. Это снижение сопровождается более высоким относительным уровнем Т-лимфоцитов и Т-хелперов, последнее, вероятно, связано с компенсаторным повышением Т-лимфоцитов и нарушением регуляции Т-клеточного звена иммунной системы, что требует более детального исследования и скорее всего изучения цитокинового профиля у таких пациентов. Более того, у части постковидных пациентов сохраняется высокий уровень кортизола, что свидетельствует о сохранении уровня напряженности хронического стресса. Также важным является выявленные изменения в тромбоцитарном звене кроветворения (повышение уровня тромбоцитов и тромбоцитокрита), которые могут приводить к поздним нарушениям системы свертывания крови и образования тромбозов.

Полный текст

Работа выполнена по теме гос. задания «Иммунофизиологические и патофизиологические механизмы регуляции и коррекции функций организма» № гос. регистрации 122020900136-4 и поддержана грантом РФФИ и NSFC, 20-515-55003).

Введение

При развитии SARS-CoV-2 инфекции практически все компартменты иммунной системы вовлекаются в процесс противодействия инфекции и далеко не всегда успешно. Показано, что пациенты SARS-CoV-2 характеризуются целым рядом нарушений со стороны Т-клеток [6]. Несомненную важность для протекания инфекции играет координация и оптимизация как врожденного, так и адаптивного иммунитета в ответ на вирусные инфекции. В этом очень динамичном сценарии натуральные киллеры (NK-клетки), вероятно, играют определяющую роль в формировании выраженности ответа врожденного иммунитета у пациентов с COVID-19, способствуя сбалансированности прямого ответа на вирус – путем устранения инфицированных клеток (дендритных клеток, моноцитов и Т-клеток). Нарушение этого баланса оказывается критичным в случае SARS-CoV-2, поскольку сверхактивный цитокиновый ответ, типичный для тяжелых случаев заболевания, приводит к развитию системных осложнений, полиорганной недостаточности и, в конечном итоге, к смерти [5].

Различные популяции NK-клеток выступают первой линией защиты при COVID-19 [3]. При анализе крови пациентов COVID-19 с легкой и тяжелой формой болезни было показано, что SARS-CoV-2 также вызывает сильные нарушения регуляторных звеньев иммунной системы, характеризующейся относительной потерей лимфоидных клеток в сочетании с увеличением количества миелоидных клеток. При тяжелом течении заболевания отмечается увеличение количества NK, экспрессирующих KIR2DS4, CD158i, а также изменения со стороны В-клеток, проявляющиеся снижением CD19, CD20 и IgM+ [8].

У больных COVID-19 отмечается уменьшение количества CD3+CD4+T-лимфоцитов, CD3+CD8+T-лимфоцитов, CD19+B-лимфоцитов и CD16+CD56+NK-клеток в периферической крови [11].

В то же время при особо тяжелом течении заболевания отмечается сверхактивация Т-клеток, повышение CCR4+, CCR6+, h17 и повышение активности и количества цитотоксических CD8+ Т-клеток в периферической крови [12].

Необходимо отметить, что описанные нарушения регуляции CD3+CD8+Т-лимфоцитов, CD16+CD56+NK-клеток, C1q, а также повышение в крови IL-6, наряду с бактериальной коинфекцией, являются важными причинами развития бактериальной пневмонии, которая приводит к утяжелению состояния и зачастую – к смерти пациента [11].

Все эти исследования проводились в период развития острого COVID-19 у пациентов. Исследование же NK-клеток у постковидных пациентов практически не проводятся. В то же время пациенты, страдающие от осложнений COVID-19, включая госпитализацию и изоляцию от членов своей семьи, испытывают сильный психологический и социальный стресс. Изоляция аналогична стрессу физической иммобилизации, который связан с резким повышением уровня кортизола и стероидов [9]. Экстремальные уровни стресса также повышают уровень цитокинов и способствуют медицинским осложнениям у пациентов с COVID-19, которые уже испытывают повреждение органов из-за цитокинового шторма [5]. Длительное стрессорное воздействие также способствует формированию иммунной недостаточности [4, 10]. Все это приводит к развитию постковидного синдрома у большого процента пациентов, перенесших COVID-19.

Отсутствие фундаментальных исследований состояния иммунной системы у таких пациентов и разработки мер их терапии может серьезно осложнить сроки реабилитации, а также ухудшить прогноз их дальнейшей выживаемости при последующих вирусных (в том числе и сезонных) заболеваниях.

Учитывая, что NK-клетки являются одними из ключевых клеток иммунной системы, участвующие в противовирусной защите, мы сочли необходимым изучить параметры иммунной системы, связанные с нарушением уровня NK-клеток у постковидных пациентов.

Цель исследования – изучить уровень NK-клеток, уровень кортизола и особенности нарушений иммунной системы у пациентов, перенесших SARS-CoV-2 инфекцию.

Материалы и методы

Было обследовано 78 пациентов, перенесших SARS-CoV-2 инфекцию. Критерием включения в группы исследований были: подтвержденный диагноз SARS-CoV-2 инфекции методом полимеразной цепной реакции (ПЦР), наличие IgA, M, G к вирусу SARS-CoV-2 инфекции, данные компьютерной томографии о перенесенной пневмонии (варианты: КТ1 – поражение до 25% легких, КТ2 – поражение до 50% легких, КТ3 – поражением до 75% легких, КТ4 – поражение свыше 75% легких). Исследование проводилось не менее чем через 6 месяцев после перенесенной пневмонии вызванной SARS-CoV-2 инфекцией.

Все пациенты были предварительно обследованы врачом-терапевтом и иммунологом-аллергологом, для выявления сопутствующих заболеваний. Группы были рандомизированы по полу, возрасту, сопутствующим заболеваниям по критерию χ2. Пациенты были разделены на 2 группы сравнения: 1. Пациенты с уровнем NK-клеток ниже нормы. 2. Пациенты с нормальным уровнем NK-клеток. За норму NK-клеток были приняты данные, представленные в монографии Зурочка А.В. и соавт. (2018) [1]. Все исследования были одобрены 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.

Иммунологические исследования

Общий анализ крови (исследовано 25 параметров: лейкоцитарный, эритроцитарный и тромбоцитарный ростки кроветворения), количественный и качественный состав ростков кроветворения проведен стандартизованным методом на гематологическом анализаторе Medonic M20 (Швеция).

Методом проточной цитометрии CD45+ (панлейкоцитарный маркер для гейтирования лимфоцитов), CD45+, CD3+ (Т-лимфоциты), CD45+, CD3+, CD4+ (хелперы индукторы), CD45+, CD3+, CD8+ (цитотоксические Т-лимфоциты,), CD45+, CD3+ CD16+, CD56+ (TNK-клетки) CD45+, CD3-, CD16+, CD56+ (натуральные киллеры), CD45+, CD3-, CD19+ CD5+ (В-лимфоциты), CD45+, CD3+, CD4+, CD25+, CD127- (Т-регуляторные клетки/супрессоры), CD45+, CD3+, CD4+, CD25+ (активированные хелперы, ранняя активация лимфоцитов), CD45+, CD3+, HLA-DR (активированные Т-лимфоциты – поздняя активация лимфоцитов), В-клеток памяти CD27+, Beckman Coulter, BioLegend (США). Оценку иммунного статуса осуществляют методом проточной цитометрии на цитофлюориметре Navios (Beckman Coulter, США) по стандартизованной технологии оценки лимфоцитарного звена иммунитета [1, 2].

Оценка фагоцитарной активности частиц латекса диаметром 1,7 мкм нейтрофилами (активность фагоцитоза, интенсивность фагоцитоза, фагоцитарное число); спонтанная и индуцированная НСТ-активность нейтрофилов морфологическим методом (световая микроскопия с использованием микроскопов Olimpus (Япония). Исследование проводится общепринятыми методами оценки функциональной активности фагоцитов.

Уровни общих IgA, IgG, IgM, специфические IgM, IgG к коронавирусу COVID-19, C1-ингибитора, С3а- и С5а-компонентов комплемента методом иммуноферментного и иммунофлюоресцентного анализа на иммуноферментном анализаторе Multiscan FC Thermoscientific (Китай). Исследование проводилось общепринятыми стандартизованными методами иммуноферментного анализа (АО «Вектор-Бест», Россия).

Также у пациентов был определен уровень кортизола, как маркера стресса методом иммуноферментного анализа (АО «Вектор-Бест», Россия).

Обработка и анализ данных осуществлялись с помощью R 3.1.1 12 (R Foundation for Statistical Computing, Вена, Австрия) и Microsoft Excel версии 14.0. Так как распределение в количественных данных было не нормальным (p-value теста Шапиро–Уилка < 0,05), то использованные статистические критерии были непараметрическими.

Результаты и обсуждение

При сравнении показателей между группами КТ 1, 2, 3, 4 через 6 месяцев после перенесенного заболевания мы не выявили достоверных различий между группами. Поэтому мы остановились на другом виде анализов, объединив различные группы пациентов по другому принципу – по нарушению в тех или иных компартментах иммунной системы. В этой части исследований мы предоставляем данные по пациентам, у которых были выявлены нарушения со стороны NK-клеток (критерии включения в группы нами описаны выше в материалах и методах).

Как показали наши исследования, нарушения уровня NK-клеток нами были выявлены у 29 пациентов (37,1%) из 78 обследованных. При этом снижение уровней натуральных киллеров у этой группы пациентов было резко, более чем в 3 раза, ниже, чем у постковидных пациентов, не имеющих такого нарушения. Очень важно, что это нарушение практически не связано с другими компартментами иммунной системы, за исключением относительного количества Т-лимфоцитов и Т-хелперов. Данные показатели были достоверно выше, чем у пациентов без нарушения уровня NK-клеток. Абсолютное количество этих клеток также повышалось, но не имело достоверных различий при сравнении групп.

Кроме того, отмечено, что у пациентов со сниженным уровнем NK-клеток сохраняется более высокий уровень кортизола (табл. 1.). Еще одной особенностью является тот факт, что у этих пациентов достоверно выше уровень тромбоцитов (252,379±15,575 против 206,327±6,576, р < 0,01) и тромбоцитокрита (0,199±0,011 против 0,168±0,005, р < 0,01).

 

Таблица 1. Показатели иммунной системы и уровня кортизола у постковидных пациентов с нарушением уровня NK-клеток, M±m / Table 1. Immune and cortisol scores in post-COVID patients with impaired NK cell levels, M±m

Показатели иммунной системы

Immune system indicators

Группа 1. Постковидные пациенты со сниженным уровнем NK-клеток

Group 1. Post-COVID patients with reduced levels of NK cells

n = 29

Группа 2. Постковидные пациенты с нормальным уровнем NK-клеток

Group 2. Post-COVID patients with normal levels of NK cells

n = 49

NK-клетки (CD45+CD3-CD16+CD56+) отн. (%)

NK cells (CD45+CD3-CD16+CD56+) rel. (%)

6,028±0,395*

16,071±0,803

NK-клетки (CD45+CD3-CD16+CD56+) абс. (109 кл/л)

NK cells (CD45+CD3-CD16+CD56+) abs. (109 cell/L)

125,310±12,008*

371,694±33,265

T-лимфоциты (CD45+CD3+CD19-) отн. (%)

T lymphocytes (CD45+CD3+CD19-) rel. (%)

77,872±0,966*

68,173±1,015

T-лимфоциты (CD45+CD3+CD19-) абс.(109 кл/л)

T lymphocytes (CD45+CD3+CD19-) abs. (109 cells/L)

1656,897±127,242

1514,551±75,103

T-хелперы (CD45+CD3+CD4+) отн. (%)

T helpers (CD45+CD3+CD4+) rel. (%)

51,324±1,801*

44,504±1,057

T-хелперы (CD45+CD3+CD4+) абс. (109 кл/л)

T helpers (CD45+CD3+CD4+) abs. (109 cell/L)

1108,724±100,164

985,347±51,788

Кортизол

Cortisol

604,974±49,812*

543,813±38,251

Примечание. * – достоверность различий между группами р < 0,05.

Note. *, significance of differences between groups p < 0.05.

 

Как показали наши исследования, более чем у трети обследованных лиц выявляется резкое, трехкратное снижение количества натуральных киллеров. Это снижение сопровождается более высоким относительным уровнем Т-лимфоцитов и Т-хелперов, последнее, вероятно, связано с компенсаторным повышением Т-лимфоцитов и нарушением регуляции Т-клеточного звена иммунной системы, что требует более детального исследования и, скорее всего, изучения цитокинового профиля у таких пациентов. Более того, у части постковидных пациентов сохраняется высокий уровень кортизола, что свидетельствует о сохранении уровня напряженности хронического стресса. Также важным является выявленные изменения в тромбоцитарном звене кроветворения (повышение уровня тромбоцитов и тромбоцитокрита), которые могут приводить к поздним нарушениям системы свертывания крови и образованию тромбозов.

Выводы

  1. У 37,1% постковидных пациентов выявляется значительное, более чем в 3 раза, снижение уровня NK-клеток.
  2. Снижение уровня NK-клеток у постковидных пациентов сопровождается более высоким уровнем Т-лифоцитов, Т-хелперов.
  3. Низкий уровень NK-клеток у постковидных пациентов сопровождается более высоким уровнем кортизола, тромбоцитов и тромбоцитокрита.
×

Об авторах

Мария Александровна Добрынина

ФГБУН «Институт иммунологии и физиологии» Уральского отделения Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: mzurochka@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1852-9650

к.м.н., научный сотрудник лаборатории иммунологии воспаления

Россия, 620049, Екатеринбург, ул. Первомайская, 106

Александр Владимирович Зурочка

ФГБУН «Институт иммунологии и физиологии» Уральского отделения Российской академии наук; ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)»

Email: av_zurochka@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4371-4161

д.м.н., профессор, заведующий лабораторией иммунобиотехнологии научно-образовательного Российско-китайского центра системной патологии, ведущий научный сотрудник лаборатории иммунологии воспаления

Россия, 620049, Екатеринбург, ул. Первомайская, 106; Челябинск

М. В. Комелькова

ФГБУН «Институт иммунологии и физиологии» Уральского отделения Российской академии наук; ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)»

Email: mzurochka@mail.ru

к.б.н., заведующий лабораторией системной патологии и перспективных лекарственных средств научно-образовательного Российско-китайского центра системной патологии, старший научный сотрудник лаборатории иммунофизиологии и иммунофармакологии

Россия, 620049, Екатеринбург, ул. Первомайская, 106; Челябинск

Шаньшань Ло

Институт гематологии, Госпиталь Юнион, Медицинский колледж Тунцзи, Хуачжунский университет науки и технологий

Email: mzurochka@mail.ru

профессор

Китайская республика, Ухань

Список литературы

  1. Зурочка А.В., Хайдуков С.В., Кудрявцев И.В., Черешнев В.А. Проточная цитометрия в биомедицинских исследованиях. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 2018. 720 с. [Zurochka A.V. Khaidukov S.V., Kudryavtsev I.V., Chereshnev V.A. Flow cytometry in biomedical research]. Ekaterinburg: RIO Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2018. 720 p.
  2. Хайдуков С.В., Байдун Л.А., Зурочка А.В., Тотолян А.А. Стандартизованная технология «Исследование субпопуляционного состава лимфоцитов периферической крови с применением проточных цитофлюориметров-анализаторов» // Российский иммунологический журнал, 2014. Т. 8 (17), № 4. С. 974-992. [Khaydukov S.V., Baidun L.A., Zurochka A.V., Totolyan A.A. Standardized technology “Study of the subpopulation composition of peripheral blood lymphocytes using flow cytofluorometer-analyzers”. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal = Russian Journal of Immunology, 2014, Vol. 8 (17), no. 4, pp. 974-992. (In Russ.)]
  3. d’Alessandro M., Bergantini L., Cameli P., Curatola G., Remediani L., Sestini P., Bargagli E; Siena COVID Unit. Peripheral biomarkers’ panel for severe COVID-19 patients. J. Med. Virol., 2020, Vol. 93, no. 3, pp. 1230-1232.
  4. Dos Santos R.M. Isolation, social stress, low socioeconomic status and its relationship to immune response in Covid-19 pandemic context. Brain Behav. Immun. Health, 2020, Vol. 7, 100103. doi: 10.1016/j.bbih.2020.100103.
  5. Heffner K.L. Neuroendocrine effects of stress on immunity in the elderly: implications for inflammatory disease. Immunol. Allergy Clin. North Am., 2011, Vol. 31, pp. 95-108.
  6. Jouan Y., Phenotypical and functional alteration of unconventional T cells in severe COVID-19 patients. J. Exp. Med., 2020, Vol. 217, no. 12, e20200872. doi: 10.1084/jem.20200872.
  7. Masselli E., Vaccarezza M., Carubbi C., Pozzi G., Presta V., Mirandola P., Vitale M. NK cells: A double edge sword against SARS-CoV-2. Adv. Biol. Regul., 2020, Vol. 77, 100737. doi: 10.1016/j.jbior.2020.100737.
  8. Rendeiro A.F., Casano J., Vorkas C.K., Singh H., Morales A., DeSimone R.A., Ellsworth G.B., Soave R., Kapadia S.N., Saito K., Brown C.D., Hsu J., Kyriakides C., Chui S., Cappelli L., Cacciapuoti M.T., Tam W., Galluzzi L., Simonson P.D., Elemento O., Salvatore M., Inghirami G. Longitudinal immune profiling of mild and severe COVID-19 reveals innate and adaptive immune dysfunction and provides an early prediction tool for clinical progression. medRxiv [Preprint], 2020, Vol. 2020, 09.08.20189092. doi: 10.1101/2020.09.08.20189092.
  9. Steenblock C., Todorov V., Kanczkowski W., Eisenhofer G., Schedl A., Wong M.-L., Licinio J., Bauer M., Young A.H., Gainetdinov R.R., Bornstein S.R. Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-cov-2) and the neuroendocrine stress axis. Mol. Psychiatry, 2020, Vol. 25, no. 8, pp. 1611-1617.
  10. Vasile C. Mental health and immunity. Exp. Ther. Med., 2020, Vol. 20, no. 6, 211. doi: 10.3892/etm.2020.9341.
  11. Wu Y., Huang X., Sun J., Xie T., Lei Y., Muhammad J., Li X., Zeng X., Zhou F., Qin H., Shao L., Zhang Q. Clinical characteristics and immune injury mechanisms in 71 Patients with COVID-19. mSphere, 2020, Vol. 5, no. 4, e00362-20. doi: 10.1128/mSphere.00362-20.
  12. Xu Z., Shi L., Wang Y., Zhang J., Huang L., Zhang C., Liu S., Zhao P., Liu H., Zhu L., Tai Y., Bai C., Gao T., Song J., Xia P., Dong J., Zhao J., Wang F.S. Pathological findings of COVID-19 associated with acute respiratory distress syndrome. Lancet Respir. Med., 2020, Vol. 8, no. 4, pp. 420-422.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Добрынина М.А., Зурочка А.В., Комелькова М.В., Ло Ш., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № 77 - 11525 от 04.01.2002.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах