Post-COVID-19 immune homeostasis among 50–60 years old men with comorbidities living in the Аrctic region

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Природно-климатические условия Арктического региона (Архангельская область) отличаются повышенным медико-биологическим риском для жизни населения, что требует крупномасштабных и разноплановых исследований состояния здоровья жителей [1, 2]. Систематическое воздействие экстремальных внешних природных факторов формирует особенности адаптивных иммунных реакций у проживающих на Севере и проявляется активацией цитотоксических Т-лимфоцитов (CD8⁺) и естественных киллеров (CD16⁺) [3]. Известно, что наличие вирусной инфекции в организме оказывает значительное влияние на цитотоксическую активность [4, 5].

В настоящее время на Севере, как и во всем мире, достаточно распространен COVID-19. Основные публикации на данный момент касаются, в первую очередь, пневмонии, респираторного дистресс-синдрома (РДС) и прочих нарушений бронхолегочной системы после COVID-19 [6–10].

Сведения о реконвалесцентах, имевших коморбидный фон, например, хроническую патологию желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) в анамнезе до заболевания COVID-19, малочисленны и разрозненны, а порой противоречивы [11]. Известно, что системы пищеварения и иммунитета взаимосвязаны с самого начала эволюционного процесса [12]. На Севере (помимо краевой северной патологии верхних дыхательных путей) особое место по частоте встречаемости занимают воспалительные патологии ЖКТ. Неадекватное функционирование иммунной системы в условиях Крайнего Севера, связанное с реакцией организма на комплекс сложных климатических факторов, способствует проявлению скрытых дефектов регуляции иммунного гомеостаза, повышает уязвимость процесса адаптации и определяет тенденцию перехода острых воспалительных процессов в хроническое воспаление [12–14].

ЖКТ играет ключевую роль в адаптационном процессе, поскольку на Севере увеличивается потребность организма в энергетических и пластических веществах, необходимых для поддержания его гомеостатических параметров. Это осуществляется посредством перестройки функциональной деятельности всего ЖКТ и, в первую очередь, желудка [15]. Есть сведения, что коронавирусная инфекция поражает весь ЖКТ. Это следствие действия самого вируса, а также результат побочных эффектов препаратов, применяемых при лечении. Вирус повреждает слизистую оболочку пищевода, желудка и кишечника. В ответ на инфицирование SARS-CoV-2 развиваются защитные реакции, обусловленные активацией врождённого и приобретённого иммунитета и направленные против вируса, однако иммунопатогенез COVID-19 связан именно с формированием несбалансированного иммунного ответа, в особо тяжёлых случаях приводящего к РДС и нарушению функции легких [16]. Известно, что у пациентов с лёгкой степенью тяжести COVID-19 зачастую появляется гастроинтестинальная симптоматика [14, 17]. Установлено, что отдельные симптомы со стороны ЖКТ присутствуют у четверти таких больных. Примерно с такой же частотой выявляется сочетание гастроинтестинальных и респираторных симптомов. Но при лёгких вариантах COVID-19 симптомы со стороны ЖКТ встречаются чаще всего, поэтому люди, имеющие в анамнезе хроническую патологию ЖКТ, обращаются к врачу [18–20].

С учётом вышесказанного в работе сделана попытка детально изучить состояние адаптивного клеточного иммунитета после COVID-19 у мужчин старшей возрастной группы с хроническим эрозивным гастритом, проживающих в Арктическом регионе, а также оценить у них резервные возможности иммунного гомеостаза.

Цель работы — выявить состояние клеточного иммунного ответа у мужчин 50–60 лет, имеющих в анамнезе заболевания ЖКТ (эрозивный гастрит), переболевших COVID-19 и проживающих в Арктическом регионе.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

В работе использованы материалы иммунологического обследования (грант РНФ №22-25-20143, https://rscf.ru/project/22-25-20143), выполненного на базе лаборатории физиологии иммунокомпетентных клеток Института физиологии природных адаптаций ФГБУН ФИЦКИА УрО РАН (Архангельск) в апреле – мае 2022 г. Обследовали 26 мужчин 50–60 лет (фрагмент общего исследования) из Архангельска с хроническим гастритом (эрозивный гастрит) в анамнезе в стадии длительной ремиссии, перенесших COVID-19 лёгкой степени тяжести, имевших выписку с установленным клиническим диагнозом и подтверждением диагноза методом ПЦР. От момента заболевания COVID-19 до обследования прошло 6–11 мес. Комплекс иммунологического обследования включал изучение содержания в периферической крови лейкоцитов, лимфоцитов и их фенотипов (CD5⁺, CD8⁺, CD10⁺, CD95⁺). Процент активных фагоцитов и фагоцитарное число считали в мазках крови, окрашенных по методу Романовского–Гимзы. Подсчет клеток проводили с помощью иммерсионной микроскопии (Nikon Eclipse 50i). Кровь для исследования в объеме 6 мл брали натощак из локтевой вены. Забор крови осуществляли в вакутайнеры с литий-гепарином фирмы «IMPROVACUTER». Абсолютное содержание субпопуляций Т-лимфоцитов определяли методом непрямой иммунопероксидазной реакции с использованием моноклональных антител («МедБиоСпектр», Москва) на препаратах лимфоцитов типа «высушенная капля», подсчет проводили на микроскопе Nicon Eclipse 50i. Обследование проводили с письменного согласия респондентов с соблюдением основных норм биомедицинской этики в соответствии с документом «Этические принципы проведения медицинских исследований с участием людей в качестве субъектов исследования» (Хельсинкская декларация Всемирной медицинской ассоциации 1964 г.) [21]. Для проведения исследования получено заключение этического комитета ФГБУН ФИЦКИА РАН (протокол № 9 от 31.03.2022 г.). Результаты исследования обрабатывали статистически с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel МХ и Statistica 6.0 (StatSoft, США). Данные представляли как медианы и процентили М (Q1:Q3). Распространенность дисбалансов иммунологических показателей определяли по частоте регистрации повышенных и пониженных значений относительно нормативных пределов физиологических колебаний (в процентах). Проводили корреляционный анализ с определением непараметрического коэффициента ранговой корреляции Спирмена (r) и оценкой его достоверности (р). Статистическая достоверность присваивалась при p <0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Анализ показал (табл. 1), что содержание лейкоцитов, лимфоцитов и нейтрофилов у обследованных мужчин с сопутствующей патологией (эрозивный гастрит) через 6–11 мес. после COVID-19 находится в пределах референсных физиологических диапазонов, ближе к верхней границе, с медианными значениями 7,40 (5,3–9,5), 2,65 (1,55–3,70) и 3,81 (2,63–5,58) ×10⁹ клеток/л соответственно.

 

Таблица 1. Клеточный иммунитет мужчин 50–60 лет (n=26) с сопутствующей патологией после COVID-19, проживающих в Архангельске (Россия)

Table 1. Post-COVID-19 cellular immunity of 50–60 years old men with comorbidities (n=26) living in Arkhangelsk, Russia

Параметры Parameters	Мужчины (n=26) | Men (n=26)			Референсный диапазон Reference range
	Медиана (Q1; Q3) Median (Q1; Q3)	Частота дефицита содержания, % Low, %	Частота повышенного содержания, % High, %
Лейкоциты, ×109 клеток/л Leukocytes, ×109 cells/l	7,40 (5,3; 9,5)	11,5	15,4	4,0–8,8
Лимфоциты, ×109 клеток/л Lymphocytes, ×109 cells/l	2,65 (1,55; 3,70)	23,1	34,6	1,5–3,5
Нейтрофилы, ×109 клеток/л Neutrophils, ×109 cells/l	3,81(2,63; 5,58)	3,8	30,8	1,5–5,5
CD3+, ×109 клеток/л | CD3+, ×109 cells/l	0,50 (0,30; 0,82)	88,5	3,8	1,0–1,5
CD8+, ×109 клеток/л | CD8+, ×109 cells/l	0,54 (0,29; 0,74)	3,8	65,4	0,2–0,4
CD10+, ×109 клеток/л | CD10+, ×109 cells/l	0,32 (0,19; 0,51)	0,0	23,1	0,05–0,6
CD95+, ×109 клеток/л | CD95+,×109 cells/l	0,46 (0,23; 0,80)	46,2	38,5	0,45–0,55
Фагоцитарное число | Phagocytic index	5,0 (2,5; 6,0)	0,0	3,8	1,0–8,0
Активные фагоциты, % | Active phagocytes, %	51,0 (42,0; 57,5)	38,5	0,0	>50,0

 

Количество и уровень фагоцитарной активности определяют в пределах контрольных значений. У мужчин 50–60 лет с хронической патологией в анамнезе (эрозивный гастрит) через 6–11 мес. после лёгкой формы инфекции COVID-19 среднее фагоцитарное число составляет 5,0 (2,5–6,0), а средняя фагоцитарная активность — 51,0 (42,0–57,5).

Состояние лейкопении, а также лейкоцитоз проявлялись у добровольцев примерно с одинаковой частотой: 11,5 и 15,4% соответственно.

Между тем лимфопению выявили в 23,1% случаев, а лимфоцитоз — в 34,6%. Нейтропению наблюдали только в 3,8% случаев, тогда как повышенные концентрации нейтрофилов — в 30,8% случаев.

Лейкоцитоз и лимфоцитоз возникали на 4–10% чаще, чем дефицит этих клеток. Одновременно повышенный уровень нейтрофилов выявили в 8 раз чаще, чем их дефицит, что имеет сильную отрицательную корреляцию с фагоцитарной активностью (r=-0,79; p <0,001). Фагоцитарная активность отсутствовала у 38,5% обследованных пациентов.

Средняя концентрация зрелых, функционально активных, дифференцированных CD3⁺ Т-клеток составляет 0,50 (0,30–0,82) ×10⁹ клеток/л, что в 2 раза ниже нижнего предела нормального физиологического диапазона.

Исследование показало, что у 88,5% мужчин наблюдался недостаток зрелых дифференцированных Т-лимфоцитов (CD3⁺), только у 3,8% был их избыток.

С другой стороны, медиана концентрации цитотоксических лимфоцитов (CD8⁺) составляет 0,54 (0,29–0,74) ×10⁹ клеток/л, что значительно выше нормы.

Повышенная концентрация цитотоксических Т-лимфоцитов (CD8⁺) наблюдалась у 65,4% обследованных мужчин, в то время как низкий уровень лимфоцитов с маркером CD8⁺ был обнаружен в 3,8% случаев.

Хотя средняя концентрация лимфоцитов, экспрессирующих маркер CD10⁺, представляющий процесс лимфо- пролиферации, считается относительно низкой и состав- ляет 0,32 (0,19:0,51) ×10⁹ клеток/л, процессы лимфопролиферации по-прежнему высокоактивны у 23,1% мужчин.

Уровень меченых лимфоцитов с маркером CD95⁺, отражающий активацию апоптоза у мужчин 50–60 лет с эрозивным гастритом в анамнезе через 6–11 мес. после COVID-19, составляет 0,46 (0,23–0,80) ×10⁹ клеток/л.

У 46,2% обследованных наблюдали дефицит содержания лимфоцитов с маркером CD95⁺, а у 38,5% — избыток. В то же время низкие уровни CD95⁺ Т-клеток сильно коррелировали с высокими уровнями цитотоксических лимфоцитов (CD8⁺); r=0,89, p <0,001.

Таким образом, у обследуемых лиц с хронической патологией в анамнезе через 6–11 мес. после перенесенной инфекции COVID-19 лёгкой степени тяжести уровни содержания Т-клеток СD3⁺, СD10⁺, СD95⁺ крайне низкие, за исключением клеток СD8⁺, отражающих цитотоксическую активность на фоне лейкоцитоза, лимфоцитоза и крайне высоких концентраций нейтрофилов.

Корреляционный анализ показал, что наибольшие коэффициенты выявлены между концентрациями клеток СD3⁺, СD10⁺, СD95⁺ и СD8⁺ (r=0,81; 0,74; 0,97 соответственно, p <0,001). Следует предположить, что повышенная клеточно-опосредованная цитотоксическая активность (СD8⁺) подавляет не только дифференцировку Т-клеток СD3⁺, но и активность процессов лимфопролиферации (СD10⁺) и апоптоза (СD95⁺).

ОБСУЖДЕНИЕ

Известно, что люди с хроническими болезнями органов пищеварения (аутоиммунные заболевания печени, воспалительные заболевания кишечника, циррозы печени и др.) могут являться группой риска по тяжёлому течению и неблагоприятному прогнозу заболевания при инфицировании вирусом SARS-CoV-2. С другой стороны, хроническая патология верхних отделов ЖКТ, поджелудочной железы, желчевыводящих путей, являясь наиболее частой причиной амбулаторной обращаемости, по-видимому, будет мишенью для вируса COVID-19 с возможными обострениями основного хронического заболевания [17, 19, 22, 23].

Представляло интерес выяснить частоту встречаемости иммунных дисбалансов у обследуемых мужчин 50–60 лет, имеющих сопутствующую хроническую патологию в анамнезе (эрозивный гастрит) и переболевших в лёгкой форме COVID-19 6–11 мес. назад.

Состояние лейкопении, а также лейкоцитоз определены у добровольцев в пределах 11,5% и 15,4% соответственно.

Лимфопения выявлена в 23,1% случаев, а лимфоцитоз — в 34,6%. Зарегистрированные случаи лимфопении можно объяснить тем фактом, что это состояние возникает в результате прямого или непрямого взаимодействия вируса с лимфоцитами [24]. В то время как высокое количество лимфоцитов у 34,6% мужчин, по данным A.T.M. Mohiuddin Chowdhury и соавт. [25], вызвано длительным периодом после восстановления.

Нейтропения наблюдалась только в 3,8% случаев, тогда как повышенные концентрации — в 30,8%.

Лейкоцитоз и лимфоцитоз встречались на 4–10% чаще, чем дефицит этих клеток. Одновременно повышенный уровень нейтрофилов выявлялся в 8 раз чаще, чем их дефицит, при этом выявлена жёсткая отрицательная корреляция с фагоцитарной активностью (r=-0,79; p <0,001). Низкая фагоцитарная активность зарегистрирована у 38,5% обследованных.

Выраженный дефицит зрелых функционально активных Т-клеток (CD3⁺) регистрируется у 88,5% мужчин, и только у 3,8% обследованных выявлено повышенное их содержание. Кроме того, отмеченная у 65,4% обследуемых высокая цитотоксическая активность (СD8⁺) ассоциирована с низкими концентрациями Т-клеток СD3⁺, СD10⁺ и с клетками с рецепторами к апоптозу (СD95⁺; r=0,74–0,97; p <0,001) и обратной взаимосвязью с фагоцитарной активностью (r=-0,79; p <0,001). Дефицит содержания зрелых Т-лимфоцитов (CD3⁺) после COVID-19 установлен и другими исследователями на разных стадиях инфекции и выздоровления [26]. Возможно, указанный дефицит может быть объяснён несколькими механизмами, включая повышенную вирусную нагрузку и длительность периода воздействия вируса в более тяжёлых случаях, а также активность процессов апоптоза и подавления адаптивных иммунных реакций [26].

Повышенная концентрация цитотоксических Т-лимфоцитов (CD8⁺) наблюдалась у 65,4% обследованных мужчин, в то время как низкий уровень лимфоцитов с маркером (CD8⁺) обнаружен у 3,8%. Известно, что T-лимфоциты CD8⁺, выполняющие роль удаления вирусинфицированных клеток, при дисбалансе иммунных реакций и недостаточной активности врождённого иммунитета, в первую очередь по показателю фагоцитоза, могут синтезировать большое количество различных цитокинов, вызывающих развитие гипервоспалительной реакции с повреждением ткани органа-мишени [27]. В группе обследуемых лиц не выявлено гипервоспалительной реакции ни в одном случае. Возможно, повышенное содержание CD8⁺ у лиц с высокой активностью фагоцитоза ассоциировано с лёгкой степенью тяжести COVID-19, что требует дополнительной проверки. Высокий уровень цитотоксических Т-лимфоцитов (CD8⁺) играет важную роль в снижении тяжести заболевания [28, 29]. Выявлено, что высокая цитотоксическая активность (CD8⁺) связана с низкими уровнями Т-клеток, включая CD3⁺, CD10⁺ и клетки с рецепторами апоптоза (CD95⁺; r=0,74-0,97; p <0,001), и отрицательной корреляцией с фагоцитарной активностью (r=-0,79; р <0,001).

Дефицит клеток, отражающих процесс лимфопролиферации (СD10⁺), не выявлен. Хотя медиана составляет в среднем весьма невысокое значение — 0,32 (0,19:0,51), у 23,1% мужчин всё-таки процессы лимфопролиферации достаточно активны.

Важно отметить, что у 46,2% обследованных наблюдался дефицит содержания лимфоцитов с маркером CD95⁺, а у 38,5% регистрировали их повышенное содержание. Выявлены высокие корреляции (r=0,89, p <0,001) между концентрациями клеток CD95⁺ и Т-клеток цитотоксических лимфоцитов (CD8⁺). Изменения концентрации лимфоцитов с маркером апоптоза (CD95⁺), согласно C. Agrati и соавт. [30, 31], может быть объяснено различной интенсивностью инфекции, поскольку сообщалось о дефиците CD95⁺ при лёгких инфекциях, а высокие концентрации CD95⁺ наблюдались при тяжёлых инфекциях.

Эффективность фагоцитоза недостаточна у 38,5% обследованных мужчин и ассоциирована с повышенным уровнем количества нейтрофилов, скорее всего, этот механизм является компенсаторным.

Таким образом, спустя 6–11 мес. после лёгкой формы COVID-19 у мужчин 50–60 лет, имевших хроническую патологию в анамнезе (эрозивный гастрит), лейкоцитоз и лимфоцитоз встречался на 4–10% чаще, чем дефицит указанных клеток. При этом повышенные уровни содержания нейтрофилов регистрировались у обследуемых в 9,7 раза чаще, чем их дефицит, что связано с фагоцитарной активностью у 96,8% обследуемых (r=-0,79; p <0,001). Дефицит фагоцитарного числа выявлен в 38,0% случаев, избыток не встречался. Следует предположить, что эффективность фагоцитоза низкая и обеспечивается большим вовлечением в процесс нейтрофилов и, скорее всего, указанный механизм является компенсаторным.

Удалось установить, что у мужчин старшей возрастной группы, имевших в анамнезе эрозивный гастрит и переболевших в лёгкой форме COVID-19, через 6–11 мес. адаптивный иммунный ответ характеризуется низким уровнем содержания зрелой Т-клеточной популяции (СD3⁺) в 88,5% случаев, повышенным уровнем процессов лимфопролиферации (СD10⁺) — в 23,1%, повышением общего уровня содержания лейкоцитов, лимфоцитов и нейтрофилов — соответственно 15,4; 34,6; 30,8%, повышенной клеточно-опосредованной цитотоксичностью (СD8⁺) — в 65,4%, активностью процессов апоптоза (СD95⁺) — в 38,5% (r=0,74–0,97; p <0,001).

Выявленные в работе иммунные дисбалансы у мужчин 50–60 лет могут способствовать развитию вторичного экологически зависимого иммунодефицита, особенно у лиц с повышенной цитотоксической активностью, ассоциированной с повышенной активностью процессов апоптоза на фоне дефицита дифференцированных Т-клеток и недостаточной активности врожденного иммунитета, что может быть предиктором осложнения после COVID-19 по имеющемуся хроническому заболеванию (эрозивный гастрит).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Повышенные концентрации цитотоксических клеток (CD8⁺) на фоне выраженного дефицита общего содержания Т-лимфоцитов (CD3⁺), низкой фагоцитарной защиты у обследованных мужчин 50–60 лет, имеющих в анамнезе заболевания ЖКТ (эрозивный гастрит) и проживающих в Арктическом регионе, через 6–11 мес. после COVID-19 могут свидетельствовать о неблагоприятном прогнозе риска развития рецидива хронического заболевания. Повышенные концентрации фенотипов лимфоцитов с рецептором CD95⁺ и фенотипов лимфоцитов с рецептором CD3⁺, сочетанных с высокой фагоцитарной активностью обследованных, следует считать компенсаторной иммунной реакцией, что может служить благоприятным прогнозом и позволит исключить риск развития постковидных осложнений.

Состояние клеточного иммунного ответа у обследованных мужчин 50–60 лет, имеющих в анамнезе заболевания ЖКТ (эрозивный гастрит) и проживающих в Арктическом регионе, спустя 6–11 мес. после COVID-19 характеризуется повышенной цитотоксичностью (CD8⁺) в 65,4% случаев, выраженным дефицитом Т-лимфоцитов (CD3⁺) — в 88,5% и низкой фагоцитарной защитой — в 38,5%.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Е.В. Поповская — сбор и обработка данных, анализ литературных источников, написание текста; Л.С. Щёголева — обзор литературы, сбор и анализ литературных источников, написание текста и редактирование статьи; О.Е. Филиппова — сбор и анализ литературных источников, подготовка и написание текста статьи; Е.Ю. Шашкова — обзор литературы, сбор и обработка данных, анализ литературных источников, подготовка и написание текста статьи. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).

Источник финансирования. Научное исследование проведено при поддержке Российского научного фонда: грант РНФ № 22-25-20143, https://rscf.ru/project/22-25-20143

Информированное согласие на участие в исследовании. Все участники до включения в исследование добровольно подписали форму информированного согласия, утвержденную в составе протокола исследования этическим комитетом учреждения.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

ADDITIONAL INFORMATION

Authors’ contribution. E.V. Popovskaya — collection and analysis of literature, writing the text; L.S. Shchegoleva — literature review, collection and analysis of literature, writing and editing the article; O.E. Filippova — collection and analysis of literature, writing the text; E.Yu. Shashkova — literature review, collection and analysis of literature, writing the text. All authors confirm that their authorship meets the international ICMJE criteria (all authors have made a significant contribution to the development of the concept, research and preparation of the article, read and approved the final version before publication).

Funding source. This work was supported by the Russian Science Foundation (grant № 22-25-20143, https://rscf.ru/project/22-25-20143)

Patients’ consent. Written consent was obtained from all the study participants according to the study protocol approved by the local ethical committee.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

About the authors

Ekaterina V. Popovskaya

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian academy of Science

Email: miakati15@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6306-1068
SPIN-code: 4890-4668
Scopus Author ID: 1009799
ResearcherId: J-6117-2018
Russian Federation, Arkhangelsk

Lyubov S. Shchegoleva

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian academy of Science

Email: shchegoleva60@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-4900-4021
SPIN-code: 6859-2123
Scopus Author ID: 6603940197
ResearcherId: J-4591-2018

Dr. Sci. (Biology), Professor

Russian Federation, Arkhangelsk

Oksana E. Filippova

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian academy of Science

Email: oxana_filippova_85@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6117-0562
SPIN-code: 8507-7525
Scopus Author ID: 57191530219
ResearcherId: J-4648-2018

Cand. Sci (Biology)

Russian Federation, Arkhangelsk

Elizaveta Y. Shashkova

N. Laverov Federal Center for Integrated Arctic Research of the Ural Branch of the Russian academy of Science

Author for correspondence.
Email: eli1255@ya.ru
ORCID iD: 0000-0002-1735-6690
SPIN-code: 8137-0571
Scopus Author ID: 57196280031
ResearcherId: J-3988-2018

Cand. Sci (Biology)

Russian Federation, Arkhangelsk

References

Supplementary files