Терапия » Динамические изменения цитокинов при COVID-19 и в пост-ковидном периоде

Динамические изменения цитокинов при COVID-19 и в пост-ковидном периоде

DOI: https://dx.doi.org/10.18565/therapy.2024.7.8-18

К.Н. Мусабай, Е.А. Виноградова, М.У. Дусмагамбетов, М.С. Бекбосынова, А.Т. Тауекелова, С.С. Кожахметов, А.Р. Кушугулова
1) Некоммерческое акционерное общество «Медицинский университет Астана», г. Астана, Республика Казахстан; 2) Автономная организация образования «Назарбаев Университет», г. Астана, Республика Казахстан; 3) Heart center, г. Астана, Республика Казахстан

Аннотация. Цитокины играют ключевую роль в патогенезе COVID-19 и его осложнений. Течение этой инфекции характеризуется гиперактивным иммунным ответом, известным как «цитокиновый шторм», который может приводить к значительным повреждениям тканей и органов.
Цель – изучить динамику уровней интерлейкинов (ИЛ) у больных COVID-19 с основным акцентом на иммунных ответах во время острой инфекции и их ассоциации с тяжестью заболевания и постковидными последствиями.
Материал и методы. С помощью мультиплексного анализа изучены уровни ИЛ у 294 пациентов с различными степенями тяжести COVID-19.
Результаты. Установлено, что в острой фазе COVID-19 уровни ИЛ-1α, ИЛ-1β и ИЛ-2 были увеличены, причем уровень ИЛ-1β заметно снижался в тяжелых случаях. Содержание ИЛ-7 оказалось повышенным у пациентов с тяжелыми случаями заболевания, в то время как ИЛ-8 оставался снижен во время острой фазы. Изменения концентрации ИЛ-10 были различными в группах пациентов с разной тяжестью COVID-19. Уровни ИЛ-2 положительно коррелировали с артериальной гипертензией, а уровни ИЛ-7 продемонстрировали отрицательную корреляцию с этим заболеванием. Уровни ИЛ-10 и ИЛ-8 коррелировали отрицательно с наличием штамма омикрон, но положительно – со штаммом дельта. Также концентрации этих цитокинов положительно коррелировали с тяжелыми случаями COVID-19 и отрицательно – с легкими.
Заключение. Повышенные уровни противовоспалительных ИЛ в острой фазе COVID-19 могут свидетельствовать об усиленном воспалительном ответе, тогда как изменения уровней антивоспалительных ИЛ могут указывать на реализацию регуляторных механизмов, направленных на смягчение воспаления. В период после COVID-19 у пациентов могут развиваться осложнения, такие как артериальная гипертензия и сахарный диабет 2-го типа, каждое из которых связаны с уникальными цитокиновыми профилями. Понимание динамики ИЛ расширяет представления о патогенезе COVID-19 и может улучшить разработку точных медицинских вмешательств для улучшения исходов у пациентов.

Ключевые слова: постковид, «цитокиновый шторм», COVID-19, интерлейкины

Полный текст статьи доступен
в "Библиотеке Врача"

Литература

1. Pasrija R., Naime M. The deregulated immune reaction and cytokines release storm (CRS) in COVID-19 disease. Int Immunopharmacol. 2021; 90: 107225.

https://doi.org/10.1016/j.intimp.2020.107225. PMID: 33302033. PMCID: PMC7691139.

2. Mehta P., McAuley D.F., Brown M. et al. COVID-19: Consider cytokine storm syndromes and immunosuppression. Lancet. 2020; 395(10229): 1033–34.

https://doi.org/10.1016/s0140-6736(20)30628-0. PMID: 32192578. PMCID: PMC7270045.

3. Tanveer A., Akhtar B., Sharif A. et al. Pathogenic role of cytokines in COVID-19, its association with contributing co-morbidities and possible therapeutic regimens. Inflammopharmacology. 2022; 30(5): 1503–16.

https://doi.org/10.1007/s10787-022-01040-9. PMID: 35948809. PMCID: PMC9365214.

4. Bekbossynova M., Tauekelova A., Sailybayeva A. et al. Unraveling acute and post-COVID cytokine patterns to anticipate future challenges. J Clin Med. 2023; 12(16): 5224.

https://doi.org/10.3390/jcm12165224. PMID: 37629267. PMCID: PMC10455949.

5. Mussabay K., Kozhakhmetov S., Dusmagambetov M. et al. Gut microbiome and cytokine profiles in post-COVID syndrome. Viruses. 2024; 16(5): 722.

https://doi.org/10.3390/v16050722. PMID: 38793604. PMCID: PMC11126011.

6. Siu K., Yuen K., Castano Rodriguez C. et al. Severe acute respiratory syndrome Coronavirus ORF3a protein activates the NLRP3 inflammasome by promoting TRAF3 dependent ubiquitination of ASC. FASEB J. 2019; 33(8): 8865–77.

https://doi.org/10.1096/fj.201802418r. PMID: 31034780. PMCID: PMC6662968.

7. DeDiego M.L., Nieto-Torres J.L., Regla-Nava J.A. et al. Inhibition of NF-κB-mediated inflammation in severe acute respiratory syndrome coronavirus-infected mice increases survival. J Virol. 2014; 88(2): 913–24.

https://doi.org/10.1128/jvi.02576-13. PMID: 24198408. PMCID: PMC3911641.

8. Dinarello C.A., van der Meer J.W.M. Treating inflammation by blocking interleukin-1 in humans. Semin Immunol. 2013; 25(6): 469–84.

https://doi.org/10.1016/j.smim.2013.10.008. PMID: 24275598. PMCID: PMC3953875.

9. McKinstry K.K., Alam F., Flores-Malavet V. et al. Memory CD4 T cell-derived IL-2 synergizes with viral infection to exacerbate lung inflammation. PLoS Pathog. 2019; 15(8): e1007989.

https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007989. PMID: 31412088. PMCID: PMC6693742.

10. Zheng Y.-Y., Ma Y.-T., Zhang J.-Y., Xie X. COVID-19 and the cardiovascular system. Nat Rev Cardiol. 2020; 17(5): 259–60.

https://doi.org/10.1038/s41569-020-0360-5. PMID: 32139904. PMCID: PMC7095524.

11. Adamo S., Chevrier S., Cervia C. et al. Profound dysregulation of T cell homeostasis and function in patients with severe COVID-19. Allergy. 2021; 76(9): 2866–81.

https://doi.org/10.1111/all.14866. PMID: 33884644. PMCID: PMC8251365.

12. Bulow Anderberg S., Luther T., Berglund M. et al. Increased levels of plasma cytokines and correlations to organ failure and 30-day mortality in critically ill Covid-19 patients. Cytokine. 2021; 138: 155389.

https://doi.org/10.1016/j.cyto.2020.155389. PMID: 33348065. PMCID: PMC7833204.

13. Huang C., Wang Y., Li X. et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. Lancet. 2020; 395: 497–506.

https://doi.org/10.1016/s0140-6736(20)30183-5. PMID: 31986264. PMCID: PMC7159299.

14. Diao B., Wang C., Tan Y. et al. Reduction and functional exhaustion of t cells in patients with coronavirus disease 2019 (COVID-19). Front Immunol. 2020; 11: 827.

https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.00827. PMID: 32425950. PMCID: PMC7205903.

15. Zhao Y., Qin L., Zhang P. et al. Longitudinal COVID-19 profiling associates IL-1RA and IL-10 with disease severity and RANTES with mild disease. JCI Insight. 2020; 5(13): 139834.

https://doi.org/10.1172/jci.insight.139834. PMID: 32501293. PMCID: PMC7406242.

16. Fields J.K., Günther S., Sundberg E.J. Structural basis of IL-1 family cytokine signaling. Front Immunol. 2019; 10: 1412.

https://doi.org/10.3389/fimmu.2019.01412. PMID: 31281320. PMCID: PMC6596353.

17. 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 Immun. 2020; 146(1): 128–136.e4.

https://doi.org/10.1016/j.jaci.2020.05.008. PMID: 32425269. PMCID: PMC7233239.

18. van de Veerdonk F.L., Netea M.G. Blocking IL-1 to prevent respiratory failure in COVID-19. Crit Care. 2020; 24(1): 445.

https://doi.org/10.1186/s13054-020-03166-0. PMID: 32682440. PMCID: PMC7411343.

19. Jamilloux Y., Henry T., Belot A. et al. Should we stimulate or suppress immune responses in COVID-19? Cytokine and anti-cytokine interventions. Autoimmun Rev. 2020; 19(7): 102567.

https://doi.org/10.1016/j.autrev.2020.102567. PMID: 32376392. PMCID: PMC7196557.

20. Ma A., Zhang L., Ye X. et al. High levels of circulating IL-8 and soluble IL-2R are associated with prolonged illness in patients with severe COVID-19. Front Immunol. 2021; 12: 626235.

https://doi.org/10.3389/fimmu.2021.626235. PMID: 33584733. PMCID: PMC7878368.

21. Chi Y., Ge Y., Wu B. et al. Serum cytokine and chemokine profile in relation to the severity of coronavirus disease 2019 in China. J Infect Dis. 2020; 222(5): 746–54.

https://doi.org/10.1093/infdis/jiaa363. PMID: 32563194. PMCID: PMC7337752.

22. 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; 2022: 2755246.

https://doi.org/10.1155/2022/2755246. PMID: 35540724. PMCID: PMC9079324.

23. Pittman R.N. Regulation of tissue oxygenation. San Rafael (CA): Morgan & Claypool Life Sciences; 2011. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK54104/ (date of access – 28.08.2024).

24. Murakami M., Kamimura D., Hirano T. Pleiotropy and specificity: Insights from the interleukin 6 family of cytokines. Immunity. 2019; 50(4): 812–31.

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2019.03.027. PMID: 30995501.

25. Hirano T., Murakami M. COVID-19: A new virus, but a familiar receptor and cytokine release syndrome. Immunity. 2020; 52(5): 731–33.

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2020.04.003. PMID: 32325025. PMCID: PMC7175868.

26. Blanco-Melo D., Nilsson-Payant B.E., Liu W.C. et al. Imbalanced host response to SARS-CoV-2 drives development of COVID-19. Cell. 2020; 181(5): 1036–45.e9.

https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.026. PMID: 32416070. PMCID: PMC7227586.

27. Yang L., Xie X., Tu Z. et al. The signal pathways and treatment of cytokine storm in COVID-19. Signal Transduct Target Ther. 2021; 6: 255.

https://doi.org/10.1038/s41392-021-00679-0. PMID: 34234112. PMCID: PMC8261820.

Об авторах / Для корреспонденции

Каракоз Нуржановна Мусабай, магистр биологических наук, старший преподаватель кафедры микробиологии и вирусологии им. Ш.И. Сарбасова некоммерческого акционерного общества «Медицинский университет Астана». Адрес: 010000, Республика Казахстан, г. Астана, ул. Сарыарка, д. 33.
E-mail: mussabay.k@amu.kz
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7440-4014
Елизавета Александровна Виноградова, магистр, старший научный сотрудник Лаборатории микробиома Центра наук о жизни ЧУ National Laboratory Astana автономной организации образования «Назарбаев Университет». Адрес: 010000, Республика Казахстан, г. Астана, пр. Кабанбай батыра, д. 53.
E-mail: st.paulmississippi@gmail.com
ORCID: https://orcid.org/0009-0003-1845-2726
Марат Утеуович Дусмагамбетов, д. м. н., профессор, заведующий кафедры микробиологии и вирусологии им. Ш.И. Сарбасова некоммерческого акционерного общества «Медицинский университет Астана». Адрес: 010000, Республика Казахстан, г. Астана, ул. Сарыарка, д. 33.
E-mail: dusmagambetov.m@amu.kz
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2395-6032
Махаббат Сансызбаевна Бекбосынова, д. м. н., врач-кардиолог высшей категории, заместитель председателя правления University Medical Center, Heart center. Адрес: 010000, Республика Казахстан, г. Астана, пр. Туран, д. 38.
E-mail: cardiacsurgeryres@gmail.com ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2834-617X
Айнур Толепбергеновна Тауекелова, заведующая амбулаторной службой, врач-кардиолог Heart center. Адрес: 010000, Республика Казахстан, г. Астана, пр. Туран, д. 38.
E-mail: tauekelovaajnura@gmail.com
Самат Серикович Кожахметов, к. биол. н., ассоциированный профессор, старший научный сотрудник Лаборатории микробиома Центра наук о жизни ЧУ National Laboratory Astana автономной организации образования «Назарбаев Университет». Адрес: 010000, Республика Казахстан, г. Астана, пр. Кабанбай батыра, д. 53.
E-mail: skozhakhmetov@nu.edu.kz
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9668-0327
Алмагуль Рахимберлиевна Кушугулова, д. м. н., профессор, руководитель Лаборатории микробиома Центра наук о жизни ЧУ National Laboratory Astana автономной организации образования «Назарбаев Университет». Адрес: 010000, Республика Казахстан, г. Астана, пр. Кабанбай батыра, д. 53.
E-mail: akushugulova@nu.edu.kz
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9479-0899

Динамические изменения цитокинов при COVID-19 и в пост-ковидном периоде

Литература

Об авторах / Для корреспонденции

Похожие статьи