Состояние цитокиновой системы у больных с тяжелой формой COVID-19

Резюме. Инфекция COVID-19 является одной из самых актуальных проблем современного здравоохранения. Несмотря на прогресс, достигнутый в понимании патогенеза данной инфекции, в настоящее время отсутствуют прогностические критерии утяжеления и летального исхода. Рядом авторов предложено рассматривать некоторые интерлейкины (ИЛ) в качестве маркеров прогноза тяжелого течения. Нами была проанализирована клинико-лабораторная характеристика больных с тяжелым течением COVID-19, включая исследование уровней ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-10. Под наблюдением находились 49 пациентов с тяжелой формой COVID-19 в возрасте от 18 до 90 лет, госпитализированных в отделение реанимации и интенсивной терапии инфекционного стационара. У всех пациентов диагноз был подтвержден выявлением РНК SARS-CoV-2 методом ПЦР в мазках из носоглотки и ротоглотки. У 47 пациентов наблюдался отягощенный преморбидный фон. При поступлении самыми частыми жалобами являлись лихорадка, одышка и сухой кашель. У всех больных была диагностирована двусторонняя полисегментарная пневмония, тяжелая форма (КТ-3/4) наблюдалась у 32,7% больных. Анализ исследуемых цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-10) в сыворотке крови больных с тяжелым течением COVID-19 выявил, что ИЛ-6 был повышен у 75%, в то время как повышение уровня ИЛ-10 отмечено менее чем у половины больных (46,9%), а показатель ИЛ-1 выше нормы регистрировали менее чем у трети пациентов (12,2%.) Проанализированы клинико-лабораторные особенности у пациентов с COVID-19 тяжелого течения в зависимости от исхода болезни в группах сравнения: группа 1 – выжившие; умершие – группа 2. В группе 1 повышение концентрации ИЛ-6 регистрировали у 73,9% исследуемых, ИЛ-1 – только в 4,3% случаев, а ИЛ-10 – у 21,7% больных. При этом в группе 2 (с летальным исходом) выявлены повышенные концентрации ИЛ-6 у 96,2% больных, ИЛ-10 и ИЛ-1 – в 69,2% и 21,7% случаев соответственно. Одновременное повышение трех исследуемых цитокинов наблюдалось только у 12,2% пациентов – все они относились к группе 2. Таким образом, исследуемые цитокины могут рассматриваться как потенциальные прогностические маркеры летального исхода у больных с тяжелой формой COVID-19.

О начале пандемии новой коронавирусной инфекции ВОЗ объявила 11 марта 2020 г. На сегодняшний день в мире насчитывается свыше 430 млн заболевших и произошло почти 2,8 млн летальных исходов.

COVID-19 представляет собой системное инфекционное заболевание, характеризующееся дестабилизацией процессов иммунной системы, выбросом большого числа провоспалительных цитокинов с поражением различных органов и систем. Несколько исследований, анализирующих цитокиновый профиль у пациентов с COVID-19, показали, что цитокинемия напрямую коррелирует с повреждением легких, полиорганной недостаточностью и неблагоприятным прогнозом тяжелого течения COVID-19 [1-6]. Анализ показателей цитокинов в плазме крови у пациентов с COVID-19 выявил повышение уровней интерлейкинов-1, 6, 8, 9, 10 (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8, ИЛ-9, ИЛ-10) [7]. Высокий уровень цитокинов также ассоциировался с тяжелым течением COVID-19 [5, 7, 8]. Ряд авторов рассматривают ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-10 как возможные маркеры прогноза тяжелого течения COVID-19 [5, 7–9].

• ИЛ-1 способствует созреванию В-лимфоцитов и оказывает провоспалительное и пирогенное действие. Он активно продуцируется тканевыми макрофагами, эндотелиоцитами. Кроме того, В- и Т-лимфоциты, НК-клетки, фибробласты, нейтрофилы обладают способностью секретировать ИЛ-1.
• ИЛ-6 вырабатывается макрофагами, Т- и В-лимфоцитами, эндотелиальными и эпидермальными клетками. Он стимулирует пролиферацию В-лимфоцитов, активирует предшественников цитотоксических лимфоцитов, гранулоцитов и макрофагов. ИЛ-6 также активирует образование белков острой фазы и может приводить к сосудистой утечке, активации каскада свертывания крови и комплемента, что приводит к характерным симптомам тяжелого течения COVID-19, таким как диффузное внутрисосудистое свертывание (ДВС-синдром) [10, 11]. Вероятно, что именно ИЛ-6 способствует дисфункции миокарда, вызывая кардиомиопатию, часто наблюдаемую у данных пациентов [12]. Эндотелиальная дисфункция может привести к повышению проницаемости капилляров, развитию гипотензии и коагулопатии [13].
• ИЛ-10 способен стимулировать пролиферацию В-лимфоцитов и тучных клеток, активировать НК-клетки и подавлять синтез провоспалительных цитокинов. Он синтезируется Т-регуляторными лимфоцитами (Treg1), цитотоксическими Т-лимфоцитами, макрофагами и дендритными клетками.

Исследования цитокинового статуса у больных COVID-19 выявили значительное повышение уровней этих цитокинов в сыворотке крови и прямую зависимость с тяжелым течением заболевания, а ИЛ-6 и ИЛ-10 были предложены в качестве предикторов для быстрой диагностики более высокого риска ухудшения состояния пациентов [14]. Учитывая имеющиеся данные, представляется интересным исследование клинических и иммунопатогенетических особенностей тяжелого течения COVID-19 у госпитализированных пациентов.

Целью данной работы было определить клинико-лабораторные особенности у пациентов с тяжелой формой COVID-19.

Материалы и методы обследования

Под наблюдением находились 49 пациентов с тяжелой формой COVID-19 в возрасте от 24 от 90 лет, госпитализированных в отделение реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ) 2-й инфекционной клинической больницы Москвы в период с апреля по август 2020 г. Все пациенты при поступлении в стационар подписывали информированное добровольное согласие на обработку персональных данных и медицинское вмешательство.

Данная работа представляет собой простое описательное исследование, основанное на анализе клинико-лабораторных параметров больных, включающих данные стандартных лабораторных и инструментальных методов обследования в условиях стационара. Физикальное обследование, оценку жизненных показателей, пульсоксимет-рию с измерением SpО₂ и оценку состояния пациента проводили в динамике весь период наблюдения.

Диагноз новой коронавирусной инфекции был установлен на основании выявления РНК SARS-CoV-2 методом ПЦР в мазках из носоглотки и ротоглотки (100%). Лабораторный анализ включал, кроме стандартных анализов, исследование уровней противовоспалительных цитокинов – ИЛ-1, ИЛ-10, ИЛ-6 в сыворотке крови методом твердофазного иммуноферментного анализа, используя наборы Bioscience, с автоматической обработкой микропланшетным ридером Anthos-2020 («Anthos Labtec Instruments GmbH», Австрия) при длине волны 450 нм с коррекцией 620 нм, с построением стандартной кривой оптической плотности и определением концентрации исследуемых цитокинов согласно инструкциям от производителя.

Критерии включения – возраст от 18 до 90 лет, подтвержденный лабораторно COVID-19 у пациента, наличие информированного согласия на обработку персональных данных.

Критерии исключения – возраст младше 18 и старше 90 лет, беременность, отсутствие лабораторно подтвержденного диагноза COVID-19 у пациента и отсутствие информированного добровольного согласия больного на обработку персональных данных и медицинское вмешательство.

Для статистической обработки данных использовались программы Microsoft Office Excel 2016 (Microsoft) и библиотеки Matplotlib и Numpy среды программирования Python.

Результаты исследования и обсуждение

Под наблюдением было 49 пациентов, соответствующих критериям включения, из числа поступивших на лечение в отделение ОРИТ с диагнозом «COVID-19, тяжелое течение» (31 мужчина и 18 жен-щин). Возраст пациентов находился в диапазоне от 24 до 90 лет, средний возраст составил 58,3 ± 12,6 года. Все пациенты поступали в среднем на 8,4 ± 2,3 дня болезни (в сроки от 1 до 21 дня). Продолжительность госпитализации в стационаре составила от 1 до 67 дней, в среднем – 19,1 ± 10,7 дня. У 47 пациентов (95,9%) наблюдался отягощенный преморбидный фон. Структура сопутствующих заболеваний представлена на рис. 1.

При поступлении самыми частыми жалобами были лихорадка (81,6%), одышка (77,6%) и сухой кашель (73,5%), диспепсический синдром наблюдался у 2% больных. При исследовании общего анализа крови уровень лейкоцитов находился в диапазоне от 2,3 до 17,6 × 10⁹/л (лейкопения у 6,1% пациентов, лейкоцитоз в 24,5% случаев), средний уровень лейкоцитов составил 7,71 ± 3,3 × 10⁹/л, уровень эритроцитов регистрировали от 3,23 до 5,58 × 10¹²/л, в среднем – 4,51 ± 0,65 × 10¹²/л, показатель тромбоцитов был в среднем 174 ± 64,7 × 10⁹/л. Уровень С-реактивного белка (СРБ) находился в диапазоне от 3 до 446 мг/л, средний уровень составил 98,4 ± 58,3 мг/л, а показатель ферритина определялся от 126,3 до 4649,7 мкг/л и в среднем – 580,4 ± 377,5 мкг/л, уровень лактатдегидрогеназы составил от 55 до 1500 ЕД/л, его среднее значе-ние – 617,7 ± 271,4 ЕД/л.

В момент поступления у 85,7% (n = 42) наблюдался уровень SpO₂ ниже 93%, а 28,6% (n = 14) пациентов нуждались в ИВЛ уже в первые сутки от госпитализации, в дальнейшем респираторная поддержка потребовалась еще 32,7% (n = 16) пациентам в период с 3-х по 7-е сутки госпитализации.

У всех пациентов (n = 49) при поступлении была диагностирована двусторонняя полисегментарная пневмония, однако тяжелая форма по данным компьютерной томографии органов грудной клетки (КТ-3/4) наблюдалась у 32,7% (n = 16) больных в момент госпитализации.

Исследования показателей ИЛ-1, IL-6, ИЛ-10 в сыворотке крови в группе наблюдения выявили, что уровень ИЛ-6 был повышен у 2/3 больных (n = 42), в то время как повышение концентрации ИЛ-10 в сыворотке крови отмечалось менее чем в половине случаев (n = 22), а ИЛ-1 – менее чем у трети больных (n = 6). Статистически достоверных взаимосвязей клинико-лабораторных параметров с исследуемыми цитокинами выявлено не было.

Были проанализированы лабораторные параметры пациентов с тяжелыми формами COVID-19 в зависимости от исхода болезни. Группа 1 (выжившие) составила 23 человека, из них 14 мужчин и 9 женщин. В группе 2 (летальной) оказались 26 человек (17 мужчин и 9 женщин). Сравнительный анализ в группах не выявил статистически достоверного различия по срокам поступления (7,4 ± 3,3 дня в группе 1 против 9,4 ± 7,9 в группе 2) и продолжительности госпитализации (28,04 ± 13,9 дня в группе 1 и 10,4 ±7,3 дня в группе 2).

Уровень ИЛ-6 (N > 7 пг/мл) был повышен у 85,7% (n = 42) исследуемых с размахом показателя от 5,32 до 300 пг/мл. При этом в группе 1 повышение концентрации данного цитокина наблюдалось у 73,9% (n = 17) пациентов, а в группе 2 практически у всех больных – у 96,2% (n = 25). На рис. 2 представлено распределение концентраций ИЛ-6 в обеих исследуемых группах. Следует отметить, что уровень ИЛ-6 выше 150 пг/мл наблюдался только в летальной группе. Данный уровень может рассматриваться как критерий летальности при тяжелом течении новой коронавирусной инфекции. Наши результаты частично совпадают с данными других исследований. Так, в проведенных ранее в Китае работах превышение концентрации ИЛ-6 было зарегистрировано у 97% больных с тяжелым течением COVID-19 и как прогностически неблагоприятный расценили уровень ИЛ-6 свыше 32,1 пг/мл [15], а в другом исследовании этот порог был свыше 80 пг/мл [16].

Повышение показателя ИЛ-1 (при норме N > 5 пг/мл) регистрировали у 12,2% (n = 6) пациентов с тяжелым течением. Распределение ИЛ-1 в группах сравнения представлено на рис. 3. В группе 1 уровень ИЛ-1 повышен только в 4,3% случаев и не превышал 9,6 пг/мл. В группе 2 концентрация ИЛ-1 достоверно повышена у 19,2% больных, и при этом регистрировался разброс от 10,6 до 103,2 пг/мл. Повышение концентрации ИЛ-1 выше двух норм может расцениваться как прогностический критерий летального исхода.

У больных с тяжелым течением COVID-19 в 46,9% случаев (n = 23) наблюдалось повышение уровня ИЛ-10 (при норме n > 91 пг/мл), его показатели представлены на рис. 4. Отмечается частое увеличение его концентрации в группе 2 – в 69,2% случаев (n = 18). При этом в группе 1 концентрация ИЛ-10 не превышала 32,8 пг/мл и регистрировалась только у 21,7% (n = 5). В группе 2 разброс уровня ИЛ-10 составил от 14,7 до 600 пг/мл. Установлено, что у 23% больных из группы 2 наблюдалось значимое нарастание его концентрации свыше 400 пг/мл, что позволяет расценивать такой уровень ИЛ-10 как критерий летального исхода от COVID-19.

Следует отметить, что в группе наблюдения из 49 больных с тяжелым течением COVID-19 лишь у 12,2% (n = 6) пациентов выявлено одновременное повышение уровня всех трех исследуемых цитокинов (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-10). Все эти пациенты относились к группе 2 – они же составили 23% всех случаев COVID-19 с летальным исходом (группа 2).

Заключение

Таким образом, тяжелое течение новой коронавирусной инфекции сопровождается агрессивной воспалительной реакцией с выбросом большого количества провоспалительных цитокинов, которые могут рассматриваться в качестве потенциальных маркеров прогноза течения и исходов болезни. Прогностическим критерием летального исхода является значимое увеличение концентрации ИЛ-6 (свыше 150 пг/мл), ИЛ-1 (более 2 норм) и ИЛ-10 (свыше 400 пг/мл). Установлено, что достоверное превышение показателей этих цитокинов, регистрируемое одновременно, является критерием прогноза летальности при COVID-19. Дальнейшее изучение состояния цитокиновой системы необходимо для лучшего понимания патогенеза новой коронавирусной инфекции, вызванной

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ. Авторы статьи подтвердили отсутствие конфликта интересов, о котором необходимо сообщить.

CONFLICT OF INTERESTS. Not declared.

Литература/References

1. Huang C., Wang Y., Li X. et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China // Lancet. 202; 395: 497-506. 10.1016/S0140-67362030183-5.
2. Ruan Q., Yang K., Wang W. et al. Clinical predictors of mortality due to COVID-19 based on an analysis of data of 150 patients from Wuhan, China // Intensive Care Med. 2020; 46: 846-848. 10.1007/s00134-020-06028-z.
3. Chen G., Wu D., Guo W. et al. Clinical and immunologic features in severe and moderate Coronavirus Disease 2019 // J Clin Invest. 2020; 130: 2620-2699. 10.1101/2020.02.16.20023903.
4. Gao Y., Li T., Han M. et al. Diagnostic utility of clinical laboratory data determinations for patients with the severe COVID-19 // J Med Virol. 2020; 92: 791-796. 10.1002/jmv.25770.
5. Chen L., Liu H., Liu W. et al. Analysis of clinical features of 29 patients with 2019 novel coronavirus pneumonia // Zhonghua Jie He He Hu Xi Za Zhi. 2020; 43: 203-208. 10.3760/cma.j.issn.1001-0939.2020.0005.
6. Sun D., Li H., Lu X. et al. Clinical features of severe pediatric patients with coronavirus disease 2019 in Wuhan: a single center's observational study // World J Pediatr. 2020; 19: 1-9. 10.1007/s12519-020-00354-4.
7. Yujun Tang, Jiajia Liu, Dingyi Zhang et al. Cytokine Storm in COVID-19: The Current Evidence and Treatment Strategies // Front Immunol. 2020; 11: 1708. 10.3389/fimmu.2020.01708.
8. Thompson M., Kaminski J., Kurt-Jones E. et al. Pattern recognition receptors and the innate immune response to viral infection // Viruses. 2011; 3: 920-940. 10.3390/v3060920.
9. Huan Han, Qingfeng Ma, Cong Li et al. Profiling serum cytokines in COVID-19 patients reveals IL-6 and IL-10 are disease severity predictors // Emerg Microbes Infect. 2020; 9 (1): 1123-1130. DOI: 10.1080/22221751.2020.1770129.
10. Dina Ragab, Haitham Salah Eldin, Mohamed Taeimah et al. The COVID-19 Cytokine Storm; What We Know So Far // Front Immunol. 2020; 11: 1446. 10.3389/fimmu.2020.01446.
11. Zhong-yong C., Wei-bin Y., Qiang W. et al. Clinical significance of serum hs-CRP, IL-6, and PCT in diagnosis and prognosis of patients with COVID-19 // Drugs Clin. 2020; 35: 417-420. 10.7501/j.issn.1674-5515.2020.03.005.
12. Guohua L., Ling L., Min H. et al. Value of various inflammatory markers combined with lymphocyte subsets on clinical diagnosis of different clinical types of COVID-19 J Chong Med Univ. 2020. 10.13406/j.cnki.cyxb.002465.
13. Tanaka T., Narazaki M., Kishimoto T. Immunotherapeutic implications of IL-6 blockade for cytokine storm // Immunotherapy. 2016; 8 (8): 959-970.
14. Huan Han, Qingfeng Ma, Cong Li et al. Profiling serum cytokines in COVID-19 patients reveals IL-6 and IL-10 are disease severity predictors // Emerg Microbes Infect. 2020; 9 (1): 1123-1130. DOI: 10.1080/22221751.2020.1770129.
15. Fang Liu, Lin Li, MengDa Xu et al. Prognostic value of interleukin-6, C-reactive protein, and procalcitonin in patients with COVID-19 // J Clin Virol. 2020; 127: 104370. DOI: 10.1016/j.jcv.2020.104370.
16. Herold T., Jurinovic V., Arnreich C. et al. Elevated levels of IL-6 and CRP predict the need for mechanical ventilation in COVID-19 // J Allergy Clin Immunol. 2020; 146 (1): 128-136. DOI: 10.1016/j.jaci.2020.05.008.

* ФБУН ЦНИИЭ Роспотребнадзора, Москва, Россия
** ФГАОУ ВО РНИМУ им. Н. И. Пирогова Минздрава России, Москва, Россия
*** ГБУЗ ИКБ № 2 ДЗМ, Москва, Россия

¹Контактная информация: doktorim@mail.ru

Состояние цитокиновой системы у больных с тяжелой формой COVID-19/ А. А. Гришаева, Ж. Б. Понежева, М. Д. Чанышев, А. А. Плоскирева, И. А. Маннанова, Н. И. Алешина, В. Б. Ченцов, С. В. Краснова
Для цитирования: Гришаева А. А., Понежева Ж. Б., Чанышев М. Д., Плоскирева А. А., Маннанова И. А., Алешина Н. И., Ченцов В. Б., Краснова С. В. Состояние цитокиновой системы у больных с тяжелой формой COVID-19 // Лечащий Врач. 2021; 6 (24): 48-51. DOI: 10.51793/OS.2021.24.6.010
Теги: коронавирусная инфекция, пневмония, коморбидность, патогенез