Ассоциации уровней биохимических маркеров хронического и острого воспаления, абдоминального ожирения и постковидного синдрома у реконвалесцентов COVID-19

Введение

На сегодняшний день доказано, что жировая ткань, кроме способности накапливать энергию в виде триацилглицеролов, является и самостоятельным эндокринным органом, секретирующим многочисленные соединения с биологической активностью, включая адипоцитокины. Адипоцитокины представляют собой вещества, которые синтезируются вследствие взаимодействия между самими адипоцитами и иммунными клетками и играют важную роль в энергетическом балансе и гомеостазе [1]. К ним относится широкий спектр различных биомолекул, таких как гормоны (адипонектин, резистин, лептин, висфатин), провоспалительные цитокины — интерлейкины (ИЛ) — ИЛ-1β, ИЛ-6, ИЛ-8, моноцитарный хемоаттрактантный белок 1-го типа (MCP-1, Monocyte Chemotactic Protein 1), фактор некроза опухоли-альфа, липокалин-2, оментин-1; молекулы системы комплемента (адипсин) и сосудистого гемостаза (ингибитор активатора плазминогена 1-го типа) и др. [2]. Наличие абдоминального ожирения (АО) вызывает хроническую системную воспалительную реакцию слабой степени выраженности, возникающую в результате сочетания повышенной резистентности к инсулину и повышенной продукции медиаторов воспаления за счет увеличения количества висцеральных/абдоминальных адипоцитов [3][4].

В настоящее время известно, что одним из осложнений новой коронавирусной инфекции (Coronavirus Disease 2019 (COVID-19)) является развитие постковидного синдрома (ПКС), который характеризуется возникновением различных симптомов после перенесенной острой инфекции и которые, по определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), не могут быть объяснены другими причинами [5][6]. Патогенетические механизмы развития ПКС в настоящее время все еще остаются предметом научного медицинского познания. Интерес представляет изучение иммунного ответа, возникающего при инфицировании вирусом SARSCoV-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome-related CoronaVirus 2), и его участия в развитии постинфекционных состояний. Реакция иммунной системы после COVID-19 отличается от иммунного ответа, наблюдаемого в ее остром периоде [7]. В соответствии с данными проведенных исследований, в основе патофизиологических механизмов развития тяжелых форм COVID-19 в остром периоде, различных осложнений и летального исхода при данном заболевании лежат ассоциированные с ожирением нарушения метаболических процессов и иммунных реакций, состояние хронического системного воспалительного ответа вследствие гиперсекреции провоспалительных цитокинов, изменения дыхательных объемов, скопление вируса SARSCoV-2 в жировой ткани в связи с более высоким уровнем экспрессии адипоцитами рецепторов [8][9]. Vojdani A, et al. в своем исследовании показали, что триггерами развития ПКС являются нарушение иммунной регуляции, активация интерферонов (ИФН), ожирение, нарушение микрососудистой регуляции и др. [10].

Актуальность исследований биохимических маркеров хронического и острого воспаления и их связи с наличием АО, крайне высока, поскольку АО оказывает существенное влияние на развитие сердечно-сосудистых (ССЗ) и многих других неинфекционных заболеваний, что, в свою очередь, может влиять на течение резвившихся состояний и их прогноз в постковидном периоде.

Цель исследования — изучить ассоциации АО, уровней биохимических маркеров хронического и острого воспаления и ПКС у реконвалесцентов COVID-19.

Материал и методы

Дизайн исследования — одномоментное обсервационное исследование. Исследование проводилось на базе НИИТПМ — филиала ИЦГ СО РАН в 2020-2021гг. В исследование было включено 166 человек (44,6% мужчин) в возрасте 18-84 лет (53,17±13,19 года), являющихся реконвалесцентами COVID-19. Критерии включения в исследование: наличие COVID-19, подтвержденное положительным анализом — рибонуклеиновой кислоты (РНК)-коронавируса SARS-CoV-2 методом полимеразной цепной реакции во время заболевания и/или наличие антител IgG к коронавирусу SARS-CoV-2; истечение 2-х мес. после реконвалесценции.

Все пациенты дали свое информированное согласие на участие в исследовании. Исследование выполнено в рамках бюджетной темы, рег. № 122031700115-7 и было одобрено Этическим комитетом НИИТПМ — филиал ИЦиГ СО РАН, г. Новосибирска.

Все пациенты были распределены в 2 группы в соответствии с наличием/отсутствием ПКС, а далее на подгруппы в зависимости от наличия или отсутствия АО (рисунок 1). АО констатировали при окружности талии >80 см у женщин и >94 см у мужчин.

В сыворотке крови методом иммуноферментного анализа с использованием наборов АО "Вектор-Бест" (Россия) были определены уровни биохимических маркеров хронического и острого воспаления — ИФН-α, ИЛ-1β, ИЛ-6, ИЛ-8, MCP-1, инсулина, С-пептида, С-реактивного белка, определенного высокочувствительным методом (вчСРБ). Анализ проводился с помощью микропланшетного ридера (Multiscan EX, Thermo, Финляндия), вошера (Thermo, Финляндия) в полуавтоматическом режиме при использовании стандартного программного обеспечения, прилагаемого к анализатору.

Статистическая обработка результатов выполнялась с использованием пакета программ SPSS. Статистические оценки включали дескриптивный анализ числовых характеристик признаков. При распределении количественных показателей, отличном от нормального, данные были представлены как медиана (Ме) и интерквартильный размах [ Q25;Q75]. Использовали стандартные критерии оценки статистических гипотез: критерий Манна-Уитни для сравнения групп, однофакторный и многофакторный логистический регрессионный анализ для оценки отношения шансов (odds ratio — OR). Сравнение групп по частотам выполнялось с помощью таблиц сопряжённости с использованием критерия χ² Пирсона. За критический уровень значимости при проверке статистических гипотез принимали р<0,05.

Результаты

Сравнительный анализ концентрации исследуемых биохимических маркеров хронического и острого воспаления у пациентов с ПКС и без ПКС, в зависимости от наличия АО, представлен в таблице 1. У лиц с ПКС и АО уровни ИЛ-6 были > в 1,8 раза (p<0,001), вчСРБ > в 1,6 раза (p=0,028), чем у лиц без АО. В свою очередь, лица, страдающие АО, независимо от наличия ПКС имели более высокие уровни инсулина и С-пептида, чем без АО.

Среди мужчин с ПКС и АО уровень ИЛ-6 был > в 1,9 раза (p<0,05), уровень С-пептида > в 2,5 раза (p=0,028), а ИЛ-1β < в 1,7 раза (p=0,018) (рисунок 2), чем у лиц без АО. Не было получено различий по уровням ИФН-α, ИЛ-8, MСР-1, инсулина и вчСРБ. Для мужчин без ПКС было показано, что при АО уровень инсулина > в 2,9 раза (8,25 [ 2,43;9,68] vs 2,86 [ 0,81;5,10] мМЕ/л, p=0,012), а уровень С-пептида > в 2,4 раза (299,81 [ 209,62;655,17] vs 123,08 [ 51,06;193,88] пмоль/л, p=0,010), чем у лиц без АО.

Среди женщин с ПКС и АО уровень ИЛ-6 был > в 1,8 раза (p=0,012), уровень MCP-1 > в 1,5 раза (p=0,008), уровень С-пептида > в 2,4 раза (p=0,038), уровень инсулина > в 6,5 раза (p=0,002) чем у женщин без АО (рисунок 3). Различий по уровням ИФН-α, ИЛ-1β, ИЛ-8, вчСРБ получено не было. Для женщин без ПКС и АО различий по уровню исследуемых биохимических маркеров хронического и острого воспаления получено не было.

Проведенный далее пошаговый многофакторный логистический регрессионный анализ у реконвалесцентов COVID-19 с ПКС продемонстрировал ассоциации исследованных биомолекул с наличием АО (таблица 2). Так, АО у лиц с ПКС ассоциировано с концентрацией в крови ИЛ-6 и инсулина. У мужчин с ПКС шанс наличия АО повышается в ~2 раза с увеличением уровня ИЛ-6 на 1 пг/мл и снижается на 50% при увеличении уровня ИЛ-1β.

На следующем этапе статистического анализа исследуемые биомолекулы были включены в другую модель логистического регрессионного анализа, где в качестве зависимой переменной использовали наличие ПКС, а в качестве независимых переменных — возраст и все исследуемые в данной работе биохимические маркеры хронического и острого воспаления, показавшие статистически значимую разницу между подгруппами (таблица 3). Целью данного анализа было определение ассоциаций ПКС у лиц с ССЗ на фоне АО и исследуемых биохимических маркеров хронического и острого воспаления. Было выявлено, что у женщин с АО и ССЗ в анамнезе наличие ПКС ассоциировано с уровнем MCP-1 в крови.

Обсуждение

Согласно данным настоящего исследования, лица с ПКС и наличием/отсутствием АО значительно различаются по содержанию биохимических маркеров хронического и острого воспаления: у лиц с АО и наличием ПКС уровни ИЛ-6 и вчСРБ выше, чем у лиц без АО. Большинство исследований, посвященных анализу провоспалительных цитокинов, демонстрируют связь между продукцией ИЛ-6 висцеральной жировой тканью и секрецией вчСРБ, высокая концентрация которого, в свою очередь, приводит к атеровоспалительным процессам [11]. Известно, что повышенный уровень ИЛ-6 ассоциируется с развитием эндотелиальной дисфункции, усилением агрегации тромбоцитов, увеличением артериального давления, нарушением соотношения атерогенных и антиатерогенных липопротеинов и, как итог, — с неблагоприятными кардиоваскулярными исходами [12][13]. Мы считаем, что эти данные могут вносить свой вклад в развитие и течение постковидных осложнений, в частности ПКС.

Выраженная иммунная дисрегуляция, возникающая во время острого периода COVID-19, продолжается и при ПКС, в частности, в литературе описано персистирующее повышение биомаркеров (ИЛ-6, ИЛ-18 и др.) [14]. В проведенном крупном метаанализе, посвященном изучению биомаркеров воспаления в сыворотке крови у выживших после COVID-19 с ПКС и без него, было выявлено, что более высокие уровни вчСРБ и ИЛ-6 обнаружены у лиц с ПКС, чем у тех, у кого ПКС не было [15], что согласуется с данными, полученными нами.

Однако мы выявили значимое повышение уровня ИЛ-6 и снижение ИЛ-1β только среди лиц мужского пола с ПКС, страдающих АО, что вызывает особый интерес. Известно, что различия в иммунном ответе по признаку пола варьируются на протяжении всего жизненного цикла. Эти эффекты могут быть обусловлены половыми гормонами: эстрадиолом, прогестероном и андрогенами [16]. У мужчин в пожилом возрасте в связи со снижением выработки тестостерона растет продукция воспалительных цитокинов [17]. В ряде исследований выявлено наличие связей между уровнем тестостерона и ИЛ-6. Так, Маggio M, et al. продемонстрировали статистически значимую отрицательную корреляцию между уровнем цитокина и содержанием как общего, так свободного тестостерона [18]. Вероятно, с этим связано повышение уровня ИЛ-6 у мужчин с АО и ПКС, т.к. в настоящем исследовании на долю мужчин >60 лет приходится 30% от всех лиц мужского пола.

Полученные нами данные в отношении ИЛ-1β носят противоречивый характер. Известно, что ИЛ-1β является цитокином с широким спектром действия, который играет важную роль в первичной иммунной ответной реакции организма на воздействие патогенов [19]. Мы выявили, что у мужчин с ПКС концентрация ИЛ-1β в сыворотке крови снижается при АО (3,93 [ 2,61;4,64]) vs 2,37 [ 0,96;3,69] пг/мл, p=0,19). Однако в литературе описано повышение уровня данного цитокина при ожирении [20]. Вероятнее всего, на уровень ИЛ-1β ПКС влияет в большей степени, т.к. у лиц с АО тяжелее протекает острая стадия COVID-19. Данные, представленные Fawzy S, et al., показывают, что тяжелое течение COVID-19 и, как следствие, выраженная иммуносупрессия, ассоциировано со сниженным уровнем данного цитокина в крови [21]. Полученные результаты требуют дополнительного изучения.

MCP-1 является цитокином из семейства хемокинов и вызывает миграцию лейкоцитов в зону воспаления. Он играет важную роль в развитии целого ряда заболеваний, для которых характерна инфильтрация мононуклеарных клеток, включая атеросклероз [22]. Piemonti L, et al. установили, что у лиц с избыточной массой тела и ожирением уровень MCP-1 в крови был независимо ассоциирован с риском смерти от ССЗ [23]. Также показана его роль в развитии инсулинорезистентости [24]. Данные мировой литературы демонстрируют ассоциации уровня MCP-1 в крови с тяжелым течением острого периода COVID-19, и данная молекула рассматривается как потенциальный биомаркер тяжелой стадии заболевания [25]. Полученные нами результаты в отношении MCP-1 не противоречат данным приведенных исследований, однако стоит отметить, что для оценки роли MCP-1 в развитии ПКС требуется большее количество исследований.

Пациенты с АО входят в группу повышенного риска развития сердечно-сосудистых осложнений за счет биологической активности висцеральной жировой ткани [26]. Полученные в ходе исследования данные демонстрируют специфические изменения цитокинового профиля у пациентов с ПКС и АО, что свидетельствует о необходимости разработки персонифицированных профилактических мероприятий у данной категории пациентов.

К ограничениям исследования можно отнести относительно небольшой размер исследуемых подгрупп и использование в качестве метода оценки уровня биохимических маркеров хронического и острого воспаления иммуноферментного анализа.

Заключение

Результаты проведенного исследования показывают, что уровни некоторых биохимических маркеров хронического и острого воспаления значительно различаются в зависимости от наличия АО. Так, у лиц с ПКС и АО были выявлены более высокие уровни ИЛ-6 и вчСРБ. Однако вне зависимости от наличия ПКС у лиц с АО были более высокими уровни инсулина и С-пептида. Примечательно, что у лиц мужского пола с ПКС и АО данная ассоциация сохранялась только в отношении ИЛ-6, а уровень ИЛ-1β был ниже, что, вероятно, может быть объяснено тяжелым течением острого периода COVID-19. У женщин с АО и ССЗ в анамнезе наличие ПКС ассоциировано с уровнем MCP-1 в крови.

Полученные данные демонстрируют сложные патогенетические ассоциации между активностью жировой ткани и развитием осложнений после перенесенной COVID-19. Можно предположить, что сочетание ПКС с кардиометаболическими факторами риска приводит к более тяжелому течению сердечно-сосудистой патологии у реконвалесцентов COVID-19.

Отношения и деятельность. Исследование выполнено в рамках бюджетной темы "Формирование когорт детского, подросткового, молодого населения для изучения механизмов и особенностей жизненного цикла человека в российской популяции", госрегистрация № 122031700115-7, при поддержке стипендии Президента РФ № СП-2974.2022.4 и гранта правительства Новосибирской области ГР-24 от 18.06.2024г.