Dynamics of the content of immunoglobulin G to severe acute respiratory syndrome-2 in convalescents who have had a new coronavirus infection

Ivan V. Fateev; Фатеев Иван Владимирович; Timur V. SchÖfer; Шефер Тимур Валисьевич; Sergey V. Chepur; Чепур Сергей Викторович; Evgeniy V. Ivchenko; Ивченко Евгений Викторович; Timur I. Minnullin; Миннуллин Тимур Ильдарович; Alla A. Shubina; Шубина Алла Александровна; Alexander V. Stepanov; Степанов Александр Валентинович

doi:10.17816/brmma108612

Dynamics of the content of immunoglobulin G to severe acute respiratory syndrome-2 in convalescents who have had a new coronavirus infection

Authors: Fateev I.V.¹^,2, SchÖfer T.V.¹, Chepur S.V.¹, Ivchenko E.V.², Minnullin T.I.¹, Shubina A.A.¹, Stepanov A.V.¹
Affiliations:
1. State Research Testing Institute of Military Medicine
2. Military Medical Academy of S.M. Kirov
Issue: Vol 24, No 4 (2022)
Pages: 659-666
Section: Research paper
URL: https://journals.eco-vector.com/1682-7392/article/view/108612
DOI: https://doi.org/10.17816/brmma108612
ID: 108612

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription or Fee Access

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The study investigated the dynamics of class G immunoglobulins to severe acute respiratory syndrome-2 coronavirus in the blood serum of convalescents who had a new coronavirus infection for 6 months after the polymerase chain reaction conversion. Among the most common symptoms, 30 (73.8%) convalescents had an increase in body temperature to 38°C, 32 (83.3%) had asthenia, 21 (59.5%) had cough, 29 (73.8%) had perversion or loss of sense of smell, pain, and throat discomfort. The duration of symptoms varied from 3–4 days to 3–4 weeks. Within a month after the end of the acute disease period, 8 (20%) patients had a decrease in working capacity, 13 (33%) had difficulty breathing, 9 (22%) had a cough, and 4 (10%) had pain and sore throat. During severe acute respiratory syndrome 2 infection, the virus activates the innate and adaptive immunity, resulting in the formation of specific class G immunoglobulins to the pathogens. After leveling the clinical manifestations, class G immunoglobulins were detected in the majority of convalescents (79%–90%) during the first 6 months, starting from day 14 from disease onset with a predominantly high (> 10 conl. units) positivity coefficient. Moreover, this pattern occurred in both men and women; however, in some studies, the levels of the positivity coefficient of class G immunoglobulins began to decrease by the fifth month of follow-up and sometimes at an earlier time (2 months). Perhaps, this is due to the different functional activities of the immune system of each convalescent, infecting dose of the pathogen, and peculiarities of its interaction with the macroorganism and its immune system. Nevertheless, the class G immunoglobulins identified in the study do not yet indicate the probability of reinfection of convalescents with the same pathogen. The protective titer of antibodies has yet to be investigated further.

Keywords

immunoglobulin G, new coronavirus infection, severe acute respiratory syndrome coronavirus-2, convalescents, positivity coefficient, immuno- and vaccinoprophylaxis, specific immunity

Full Text

ВВЕДЕНИЕ

Эпидемия новой коронавирусной инфекции (Coronavirus disease 2019 — COVID-19) стала вызовом всему миру в 2020 г. и проверкой готовности системы здравоохранения к преодолению ситуаций, связанных с массовым появлением инфекционных больных. COVID-19 стал глобальной проблемой здравоохранения, в связи с чем Всемирная организация здравоохранения объявила вспышку коронавируса пандемией в марте 2020 г. [1]. Большое количество научных и клинических учреждений начали борьбу c COVID-19, стали появляться первые сведения о патогенезе заболевания [2], его клинических проявлениях и стадийности [3, 4]; разрабатывали и вводили в действие схемы лечения, меры профилактики заболеваемости и т. д. [5, 6]. Среди широкого спектра направлений исследований COVID-19 особое место занимало изучение иммунного ответа [7–11], понимание которого позволяет не только сформировать цельное представление о патогенезе и обосновать подходы к терапии COVID-19, но и разработать направления, схемы и порядок иммуно- и вакцинопрофилактики упомянутой инфекции.

В настоящее время специфический антительный ответ в постинфекционном периоде, пожалуй, единственный, на основании которого можно судить об эффективной работе компонентов иммунной системы организма в плане формирования последующей невосприимчивости организма к конкретной инфекции. Исследований, которые касаются выраженности и длительности формируемого в результате инфекции специфического иммунитета к коронавирусу тяжелого острого респираторного синдрома-2 (Severe Acute Respiratory Syndrome-related Coronavirus 2 — SARS-CoV-2), пока недостаточно [7, 12–15]. Тем не менее из них следует, что у реконвалесцентов, переболевших COVID-19, происходит формирование выраженного специфического иммунитета, выявляемого на протяжении 2 нед после выписки пациента из стационара [16–19]. С.В. Сметанина, А.Н. Исаев, Ю.О. Исаева [20] представили результаты изменения уровня иммуноглобулинов (антител) класса G (IgG) к SARS-CoV-2 в течение 6 мес у пациентов с подтвержденным диагнозом COVID-19. Авторами установлено повышение уровня IgG к SARS-CoV-2 уже на 14-е сутки после начала заболевания. В период с 14-х суток по 3-й месяц не было значимых отличий уровня антител. Начиная с 4-го месяца наблюдения уровень антител уменьшался кратно по отношению к максимальному значению, снижаясь к 6-му месяцу наблюдения до значений контрольной группы. Другие авторы [7, 18, 21, 22] наблюдали сохранение антител спустя 6–10 мес после манифестации заболевания.

Поскольку представленные данные в настоящее время разрознены, они требуют не только подтверждения, но и более углубленного изучения и оценки, особенно в определении длительности сохранения специфических антител в организме переболевшего пациента. Поэтому выполненное нами исследование стало своеобразным продолжением вышеупомянутых исследований.

Цель исследования — изучить динамику содержания IgG к SARS-CoV-2 в течение 6 мес у переболевших COVID-19.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

В период с июня по декабрь 2020 г. на наличие иммуноглобулинов класса G к SARSCoV-2 обследованы 39 реконвалесцентов с подтвержденным диагнозом COVID-19 (24 мужчин и 15 женщин, в возрасте 24–64 и 23–69 лет соответственно). Все обследованные перенесли COVID-19 в легкой степени. Содержание IgG к белку SARS-CoV-2 определяли с помощью иммуноферментного анализа с использованием тест-систем производства акционерного общества «Вектор-Бест» (Россия) на автоматическом биохимическом и иммуноферментном анализаторе ChemWell® 2910 фирмы Awareness Technology (Соединенные Штаты Америки). Образцы плазмы крови реконвалесцентов предварительно разводили в 10 раз в лунках дополнительного планшета. Далее в лунки рабочего планшета вносили по 90 мкл раствора для разведения сывороток, 10 мкл предварительно разведенных образцов, 100 мкл контрольных проб (2 лунки с отрицательным контролем и 1 лунка с положительным контролем). Инкубировали 45 мин при температуре 37 °С с постоянным встряхиванием. После инкубации лунки промывали 350 мкл водно-солевого раствора 5 раз. После промывки вносили по 100 мкл конъюгата и инкубировали 30 мин при температуре 37 °С с постоянным встряхиванием. После инкубации лунки промывали 350 мкл водно-солевого раствора 5 раз. Затем вносили 100 мкл раствора тетраметилбензидина, инкубировали 25 мин при комнатной температуре в темноте и останавливали реакцию добавлением 100 мкл стоп-реагента в каждую лунку. Измеряли оптическую плотность (ОП) при длине волны 450 нм.

Результаты исследований учитывали при соблюдении следующих условий: среднее значение ОП в лунках с отрицательным контрольным образцом (ОП_срК^–) не более 0,2; значение ОП в лунке с К⁺ не менее 0,5.

Критическое значение оптической плотности (ОП_крит) и коэффициент позитивности (КП) вычисляли по формулам:

ОП_крит= ОП_срК^–+ 0,2

КП = ОП_обр/ОП_крит,

где ОП_обр — значение ОП в лунке с контрольным или анализируемым образцом.

Анализ на наличие антител считали положительным при КП_обр ≥ 1,1; отрицательным — при КП_обр < 0,8 и пограничным — при КП_обр0,8 ≤ КП_обр < 1,1, где КП_обр — КП исследуемого образца.

Забор плазмы крови от реконвалесцентов на наличие IgG к SARS-СoV-2 проводили через 14 сут, 1, 2, 3, 4, 5 и 6 мес от начала заболевания. Количество проведенных обследований представлено в таблице 1.

Таблица 1. Количество серологических исследований на антитела класса G к SARS-CoV-2 на каждом сроке обследования реконвалесцентов

Table 1. Number of serological studies for class G antibodies to SARS-CoV-2 at each examination period of convalescents

Срок исследования, мес	Количество серологических исследований
Срок исследования, мес	женщины	мужчины
0,5	6	11
1	12	18
2	11	19
3	9	19
4	11	18
5	13	20
6	6	12

Статистическую обработку результатов проводили с использованием статистических методов исследования. Нормальность распределения данных проверяли с помощью критерия Шапиро — Уилка, гомогенность дисперсий — критерия Барлетта. Статистическую значимость различий определяли с помощью однофакторного дисперсионного анализа с дальнейшей обработкой методом множественных сравнений по Стьюденту — Ньюмену — Кейлсу. Результаты считали статистически значимыми при р < 0,05. Данные представляли в виде медианы и квартилей.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Среди наиболее часто встречавшихся симптомов у 30 (73,8%) реконвалесцентов, перенесших SARS-CoV-2, наблюдалось повышение температуры тела до 38 °С, у 32 (83,3%) — астения, у 21 (59,5%) — кашель, у 29 (73,8%) — извращение или потеря обоняния, боль и дискомфорт в горле. Продолжительность симптомов варьировала от 3–4 дней до 3–4 нед. В течение 1 мес после окончания острого периода заболевания (отрицательный мазок по данным полимеразно-цепной реакции к SARS-CoV-2) у 8 (20%) обследуемых наблюдалось снижение работоспособности, у 13 (33%) — затруднение дыхания, у 9 (22%) — кашель, у 4 (10%) — боль и першение в горле. Частота выявления и уровень КП IgG к SARS-Cov-2 в плазме крови у обследуемого контингента в течение 6 мес значительно варьировали (рис. 1).

Рис. 1. Динамика коэффициента позитивности IgG к Sars-Cov-2 в плазме крови у реконвалесцентов в течение 6 мес: а — общая выборка; b — мужчины; c — женщины

У большинства реконвалесцентов, переболевших COVID-19, начиная с 14-х суток и вплоть до 6 мес КП был на высоком уровне (более 10 усл. ед.), рисунок 2. Количество реконвалесцентов с отрицательными и сомнительными результатами (меньше 1,1 усл. ед.) варьировали от 3 до 6 усл. ед. (табл. 2). У части реконвалесцентов регистрировали низкий (от 1,1 до 5 усл. ед.) и средний (от 5 до 10 усл. ед.) уровни КП.

Рис. 2. Распределение реконвалесцентов в зависимости от значения коэффициента позитивности IgG

Таблица 2. Распределение реконвалесцентов (%) в зависимости от значения коэффициента позитивности IgG, усл. ед.

Table 2. Distribution of convalescents (%) depending on the value of KP IgG, conl. units. Distribution of convalescents depending on the IgG positivity coefficient value, %

Срок исследования, мес	Значение коэффициента позитивности, усл. ед.
	меньше 1,1	1,1–5	5,1–10	Более 10
	Количество реконвалесцентов, %
0,5	21	21	11	47
1	19	6	6	69
2	10	7	7	76
3	13	13	20	54
4	15	12	12	61
5	10	21	14	55
6	17	10	21	52

Коэффициент позитивности IgG у реконвалесцентов-мужчин, переболевших COVID-19, в течение 6 мес наблюдения имел большую вариативность по сравнению с аналогичными величинами КП у женщин. Так, у женщин высокий уровень (более 10 усл. ед.) IgG сохранялся в течение 5 мес после начала заболевания с последующим незначительным снижением на 6-м месяце (рис. 3).

Рис. 3. Коэффициент позитивности IgG у реконвалесцентов, переболевших COVID-19

У половины реконвалесцентов отмечали сохранение высокого уровня (более 10 усл. ед.) IgG в течение 6 мес. В то же время у другой половины реконвалесцентов регистрировали снижение КП спустя 2 мес от начала заболевания до среднего (от 5 до 10 усл. ед.) и низкого (от 1,1 до 5 усл. ед.) уровня. У части реконвалесцентов отмечали низкие значения КП IgG (близкого к отрицательному результату) уже через 4–5 мес от начала заболевания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное серологическое исследование в определенном аспекте позволяет проследить динамику специфичного антителогенеза (применительно к IgG SARS-CoV-2) у реконвалесцентов, переболевших COVID-19. IgG выявлены у большинства реконвалесцентов (от 79 до 90%) в течение первых 6 мес, начиная с 14-х суток от начала заболевания преимущественно с высоким (более 10 усл. ед.) КП.

В целом под влиянием инфекционного процесса, вызванного SARS-CoV-2, у инфицированных происходит активация врожденного и адаптивного иммунитета, вследствие чего происходит образование специфических IgG — антител к упомянутому патогену. В исследуемые сроки, начиная с 14-х суток от начала заболевания, специфические противоковидные антитела класса IgG регистрировали в крови до 6 мес (срок наблюдения). Такая картина имела место как у мужчин, так и у женщин, однако в ряде исследований уровни КП IgG начинали снижаться к 5-му месяцу, а иногда и в более ранние сроки (2 мес). Возможно, это связано с различной функциональной активностью иммунной системы каждого реконвалесцента, а также инфицирующей дозой патогена, вызвавшего болезнь, особенностями его взаимодействия с макроорганизмом и его иммунной системой. Подчеркнем, что выявленные в исследовании IgG, тем не менее, еще не определяют вероятность повторного заражения реконвалесцентов этим же патогеном. Защитный титр антител еще предстоит исследовать в дальнейшем.

About the authors

Ivan V. Fateev

State Research Testing Institute of Military Medicine; Military Medical Academy of S.M. Kirov

Author for correspondence.
Email: gniiivm_2@mil.ru
ORCID iD: 0000-0003-4014-3973
SPIN-code: 5781-0083

doctor of medical sciences

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg