Открытие биомаркера повышает точность прогнозирования последствий COVID-19 до 78,5%

В недавней статье, загруженной на medRxiv препринт*, исследователи проверили гипотезу о том, что изменение регуляции каскада комплемента может привести к длительному заболеванию COVID, а биомаркеры этого нарушения регуляции могут предсказать наличие и исход заболевания. Они проанализировали образцы плазмы пациентов с длительным диагнозом COVID и контрольной группы, которые не страдали этим заболеванием, несмотря на предшествующую тяжелую инфекцию SARS-CoV-2. Их анализ выявил значительные различия в путях комплемента в случаях и в контрольной группе. Эти данные свидетельствуют о том, что тестирования всего четырех клинически отслеживаемых биомаркеров достаточно для прогнозирования длительного течения COVID-19 с точностью 78,5%.

Изучать: Нарушение регуляции комплемента является прогностическим и терапевтически поддающимся признаком длительного течения COVID.. Изображение предоставлено: тилиалюцида / Shutterstock

*Важное замечание: medRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не прошли рецензирование и, следовательно, не должны рассматриваться как убедительные, служить руководством для клинической практики/поведения, связанного со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.

Длительный COVID и необходимость диагностики и прогнозирования заболеваний

Пандемия коронавирусной болезни 19 (COVID-19) остается одной из самых тяжелых в истории человечества: с момента ее возникновения в конце 2019 года заразилась более 771 миллиона человек и унесла почти 7 миллионов жизней. значительная часть из более чем 763 миллионов выживших страдала от хронических симптомов спустя долгое время после «выздоровления» от состояния, опосредованного тяжелым острым респираторным синдромом, вызванным коронавирусом 2 (SARS-CoV-2).

Клинически называемый «постострыми последствиями SARS-CoV-2», разговорный общий термин «длительный COVID-19» относится к стойким симптомам, подобным COVID-19, которые сохраняются в течение 12 или более недель после выздоровления от острой инфекции COVID-19. Симптомы обычно повторяют симптомы, наблюдаемые во время инфекции, и включают притупление когнитивных функций («мозговой туман»), боль в груди, сильную усталость, сенсорную дисрегуляцию (в основном слуховую и обонятельную) и одышку.

Исследования показали, что длительный COVID оказывает значительное пагубное воздействие на повседневную жизнь и общее качество жизни пострадавших людей, что приводит к отпускам по работе в национальном масштабе и социально-экономическим потерям. Исследования показали, что от 41 до 45% всех пациентов с COVID-19 страдают той или иной формой длительного заболевания COVID, при этом глобальные оценки составляют более 313 миллионов пациентов. Более 40% пациентов сообщают о том, что симптомы сохраняются в течение двух и более лет.

К сожалению, затянувшийся COVID-19 остается плохо изученным: диагноз состояния основывается на симптомах, сообщаемых пациентами, и до сих пор не было выявлено ни одного клинического диагностического теста. Было предложено множество гипотез для объяснения механизмов длительного течения COVID, включая персистенцию вируса, дефекты коагуляции, а также эндотелиальную и иммунную дисрегуляцию. Однако исследования, направленные на проверку этих гипотез, остаются безрезультатными.

Недавняя работа с пациентами, страдающими длительным течением COVID-19, выявила, что стойкое воспаление является общей характеристикой больных. Воспалительная реакция является основным проявлением нарушения регуляции системы комплемента, обнаруживаемого при многих заболеваниях (включая тяжелый COVID-19) и клинически определяемого по повышенному уровню С-реактивного белка (СРБ) и провоспалительных цитокинов. Эти результаты позволяют предположить, что нарушение регуляции системы комплемента может играть роль в патогенезе длительного COVID-19 и, что более важно, может помочь прогнозировать заболевание у пациентов, в настоящее время страдающих острой инфекцией SARS-CoV-2.

Об исследовании

В настоящем исследовании исследователи стремились проверить гипотезу о том, что длительное персистирующее воспаление, опосредованное COVID-19, связано с повышенными уровнями биомаркеров системы комплемента в плазме. Это, в свою очередь, позволит разработать тесты для прогнозирования риска заражения COVID-19 у пациентов с высокими концентрациями ключевых СРБ и цитокинов.

В когорту исследования вошли здоровые выздоравливающие пациенты из контрольной группы (n = 79) и пациенты с длительным течением COVID-19 (случаи; n = 166), сопоставимые по возрасту, этнической принадлежности, тяжести инфекции, полу и типу вакцинации. У всех участников был по крайней мере один приступ тяжелой инфекции COVID-19, инфекционный статус был подтвержден клиническими молекулярными данными. В число участников входили взрослые (> 18 лет) мужчины и небеременные женщины, у которых в настоящее время нет альтернативного диагноза заболевания или лечения.

Для сбора данных использовались образцы крови, консервированные этилендиаминтетрауксусной кислотой (ЭДТА), для анализа плазмы. Заболевание и тяжесть симптомов описывались самими пациентами по шкале от 0 до 10, где 0 указывает на отсутствие симптомов (для контрольной группы), а 10 указывает на худшие возможные симптомы. Общее состояние здоровья оценивалось по обратной шкале: 0 — плохое состояние здоровья, 10 — хорошее/нормальное состояние здоровья. Кроме того, демографические и антропометрические измерения были получены от участников, которые либо сообщали о себе (демографические данные), либо собирали их одновременно со сбором образцов крови.

Иммуноанализы, включающие твердофазный иммуноферментный анализ (ELISA), использовались для идентификации и количественного определения белков комплемента, регуляторов и продуктов активации. Метод ELISA также использовался для обнаружения антител против RBD, шипового белка SARS-CoV-2, играющего важную роль в инфекционных способностях вируса. Наконец, для измерения гемолитической активности классического пути использовали гемолитические анализы с использованием эритроцитов овцы, предварительно обработанных кроличьей антисывороткой против овечьих эритроцитов.

Результаты исследования

Результаты этого исследования подтвердили нарушение регуляции комплемента в случаях длительного течения COVID по сравнению с контрольной группой. Важно отметить, что маркеры активации комплемента по классическому (C1s-C11NH), терминальному (MASP1-C11NH) и альтернативному (iC3b, Ba) путям были идентифицированы как значительно повышенные у пациентов с длительным течением COVID по сравнению с нормальным контролем. Напротив, в лектическом пути различий не наблюдалось. В образцах выздоравливающих наблюдались повышенные концентрации iC3b и TCC в течение 21 дня после прекращения инфекции, что указывает на роль COVID-19 в активации комплемента, но после этого эти концентрации быстро снизились.

Анализы компонентов комплемента плазмы выявили повышенные концентрации C3, C4, C5 и C9, что позволяет предположить, что длительный коронавирус действительно вызывает воспаление посредством положительной фазовой активации реагентов. Аналогичным образом, C11NH, FD, пропердин, кластерин и FH были повышены в случаях по сравнению с контролем.

В частности, было обнаружено, что девять из 21 продукта комплемента, проанализированного в этом исследовании, предсказывают затяжное течение COVID. C11NH был наиболее предсказуемым компонентом с площадью под кривой (AUC) 0,746. Наиболее точные прогнозы были получены на основе комбинации биомаркеров Ba, C1q, C11NH, C4, C5, пропердина, TCC и FD. Однако всего четырех маркеров активации (Ba, iC3b, C5a и TCC) было достаточно для достижения AUC 0,785. Учитывая, что эти маркеры легко тестируются в клинических условиях, эти результаты подчеркивают новый инструмент для выявления и прогнозирования пациентов с длительным течением COVID-19, которые в настоящее время проходят лечение от COVID-19.

Выводы

В настоящем препринте исследователи проверили гипотезы о воспалительной реакции, связанной с длительным течением COVID-19, возникающей из-за нарушения регуляции системы комплемента. Они определили девять биомаркеров системы комплемента, которые можно использовать для прогнозирования длительного заражения COVID-19 в образцах плазмы пациентов, которые в настоящее время проходят лечение от COVID-19. Хотя было обнаружено, что C11NH имеет наибольшую точность индивидуального прогнозирования, он также был обнаружен в образцах плазмы выздоравливающих контрольных больных в течение 21 дня после выписки и, следовательно, не может использоваться изолированно.

Основным моментом этого исследования является выявление четырех критических биомаркеров комплемента — Ba, iC3b, C5a и TCC, — которые могут предсказать будущее длительное течение COVID с точностью 78,5%. Учитывая, что эти маркеры активации можно легко измерить в большинстве клинических ситуаций, это исследование формирует основу для будущих диагностических тестов, способных выявлять длительные случаи COVID. Кроме того, это исследование дает представление о механизмах, лежащих в основе длительного течения COVID-19, и может стать основой для будущих терапевтических вмешательств по лечению пациентов, уже страдающих этим заболеванием.

*Важное замечание: medRxiv публикует предварительные научные отчеты, которые не прошли рецензирование и, следовательно, не должны рассматриваться как убедительные, служить руководством для клинической практики/поведения, связанного со здоровьем, или рассматриваться как установленная информация.