Зв´язок сироваткового церулоплазміну з перебігом коронавірусної інфекції, удосконалення діагностики та прогнозування перебігу long COVID

Abstract

Дисертаційна робота містить нове вирішення проблеми з покращення діагностики COVID-19 та Long COVID, доводить необхідність моніторингу клінічних, гематологічних, біохімічних, інтегральних показників, використання інтегрального індекса тяжкості COVID (ІІТcovid) у гострому періоді та визначення концентрації сироваткового церулоплазміну з метою прогнозування перебігу Long COVID. Доведено доцільність розрахунку ІІТcovid для встановлення тяжкого перебігу коронавірусної хвороби на догоспітальному етапі. З метою визначення автоімунного компоненту запалення та виразності реагування клітинної ланки імунітету обґрунтовано здійснення розрахунку інтегральних показників ендогенної інтоксикації, запалення та неспецифічної імунореактивності у пацієнтів із Long COVID. Обґрунтовано доцільність визначення церулоплазміну у сироватці крові хворих для прогнозування перебігу Long COVID. З метою оптимізації підходів до виявлення тяжкого перебігу COVID-19, удосконалення ефективності ранньої діагностики та прогнозування тривалості неврологічних змін у хворих з Long-COVID з урахуванням вмісту сироваткового церулоплазміну, інтегральних показників ендогенної інтоксикації, неспецифічної реактивності, активності запалення у різні періоди після підтвердження COVID-19 до дослідження були залучені пацієнти із характерними для COVID-19 або Long COVID клінічними симптомами. У дослідження не були залучені особи із супутніми захворюваннями у фазі загострення або декомпенсації, з гострими чи хронічними інфекціями іншої етіології, онкологічними та автоімунними хворобами, під час вагітності, а також за наявності встановленої алкогольної чи наркотичної залежності. Усі обстежені нами пацієнти підписували інформовану добровільну згоду на участь у дослідженні. Обстежено 66 пацієнтів, які мали позитивний результат ПЛР щодо SARSCoV-2 або/і швидкого тесту на COVID-19, проаналізовано їх медичні карти амбулаторного та стаціонарного хворого, здійснено анкетування. Проведено збір епідеміологічного анамнезу, анамнезу хвороби та життя, фізикальне обстеження, вивчення клінічної картини захворювання, досліджено клінічні та біохімічні показники, загортальну функцію крові, обчислено інтегральні показники ендогенної інтоксикації, запалення, неспецифічної реактивності, визначено вміст сироваткового церулоплазміну. Групу порівняння склали 42 практично здорові особи, які проходили профілактичний медичний огляд в університетській клініці Сумського державного університету. Групи були співставимі за віком та статтю. Встановлено, що відтермінована госпіталізація (на 5,58 (3,00–9,00) доби хвороби), призводить до тривалого лікування у стаціонарних умовах (10,23 (8,00– 11,00) доби) та виникнення ранніх ускладнень. Найпоширенішими серед яких є дихальна недостатність (77,42 %), гострий бронхіт (51,61 %) та пневмонія (48,39 %). Серед обстежуваних більшість (73,15 %) не мали в анамнезі шкідливої звички паління: пацієнти з COVID-19 – 80,65 %, із Long COVID – 74,29 %, особи групи порівняння – 66,67 %. Відмінності між групами були статистично незначущими (р ˃ 0,05). Домінуючою при щеплені є мРНК-вакцина на основі BNT162b2 (р ˂ 0,05). Факт щеплення та вибір вакцини не впливають на ступінь тяжкості, виразність симптоматики пацієнтів із COVID-19 та ризик розвитку Long COVID (р ˃ 0,05). З метою об’єктивізації встановлення ступеня тяжкості та розрахунку показника, розроблена та апробована, в умовах стаціонару та амбулаторії, формула (ІІТcovid), яка комплексно враховує дані об’єктивних обстежень (сатурація кисню, частота дихання, температура тіла, тривалість температури, частота серцевих скорочень). Доведено, що при підвищенні ІІТcovid ≥ 1,382 стан пацієнта з COVID19 слід розглядати, як тяжкий. Для спрощення проведення обчислень створено чатбот у Telegram та вебсайт. Встановлено, що при тяжкому перебігу COVID-19 (58,06 % пацієнтів) достовірно підвищується показник ширини розподілу тромбоцитів за обсягом та Среактивний білок, кількість лімфоцитів знижується (р ˂ 0,05). Виявлено, що домінуючими синдромами для COVID-19 є: загальноінтоксикаційний (слабкість / втома (93,55 %), лихоманка / ломота у тілі (70,97 %), біль у м’язах (48,39 %), втрата апетиту (38,71 %)); катаральний (кашель (70,97 %), чхання / нежить (41,94 %), біль у горлі (38,71 %)); респіраторний (задишка (41,94 %)). Вони зустрічаються у 1,63 раза частіше ніж ознаки ураження нервової системи (головний біль (74,19 %), погіршення настрою та розлади сну / безсоння (по 48,39 %)) (р ˂ 0,05). При Long COVID переважають ознаки ураження нервової системи (зустрічаються у 1,75 раза частіше), та зберігаються тривалий час: занепокоєння / тривога (31,43 %), погіршення настрою (28,57 %), ураження ядер черепномозкових нервів (аносмія, агевзія, утруднене ковтання) (20 %), нестабільність постави / ходи (17,14 %); головний біль (28,57 %), безсоння / розлади сну (17,14 %), а також загальна слабкість / втома (40,0 %) та задишка (17,14 %) зберігалися з моменту підтвердження COVID-19 у 34,0–42,0 % пацієнтів (р < 0,05). Доведено, що характерними лабораторними змінами при COVID-19 є: підвищення середнього вмісту (у 1,08 раза) та концентрації гемоглобіну (у 1,18) у еритроцитах, рівня паличкоядерних нейтрофілів (у 2,67), фібриногену (у 1,35) та протромбінового індексу (у 1,19). При COVID-19 відбувається зниження: кількості тромбоцитів (у 1,12 раза), лімфоцитів (у 1,24), моноцитів (у 2,0), еозинофілів (у 4,0) середнього об’єму еритроцитів (у 1,13), рівня протромбінового часу (у 1,20) та міжнародного нормалізованого відношення (у 1,09) (р ˂ 0,05). При COVID-19 та Long COVID відбувається підвищення: кількісті еритроцитів (відповідно при COVID-19 – у 1,12 та при Long COVID – у 1,15 раза), рівня гемоглобіну (відповідно у 1,09 та 1,05), сегментоядерних нейтрофілів (відповідно у 1,12 та 1,06) та швидкості осідання еритроцитів (відповідно у 4,33 та 2,33). Гематокрит знижується при COVID-19 (у 1,04), а при Long COVID навпаки підвищується (у 1,08 раза) та збільшується ширина розподілу тромбоцитів за об’ємом (у 1,19 раза) (р ˂ 0,05). При COVID-19 доведено: підвищення інтегральних показників ендогенної інтоксикації (ентропії лейкоцитарної формули крові (Нлф) (у 1,63 раза), лейкоцитарного індексу інтоксикації (ЛІІ) (у 3,14), індексу агресії (Іагр) (у 2,96), гематологічного показника інтоксикації (ГПІ) (у 3,95), індексу зсуву лейкоцитарної кількості (ІЗЛК) (у 1,47), реактивної відповіді нейтрофілів (РВН) (у 1,81), інтегрального показника тяжкості (ІПТ) (у 1,12) та показника інтоксикації (ПІ) ( у 8,33)) та запалення (сумарного індексу запалення (СІЗ) (у 1,39), індексу Кребса (ІК) (у 1,36), індексу співвідношення лейкоцитів і швидкості осідання еритроцитів (ІЛ ШОЕ) (у 2,65)); зниження неспецифічної реактивності (індексу співвідношення еозинофілів і лімфоцитів (ІСЕЛ) (у 3,33), індексу алергізації (ІА) (у 1,71), коефіцієнту резистентності (КР) (у 1,33) та лімфоцитарного індексу (Ілімф) (у 1,40)) (р ˂ 0,05). При Long COVID доведено підвищення інтегральних показників ендогенної інтоксикації (ІПТ (у 1,04 раза) та ПІ (у 2,17)) та запалення (ІЛ ШОЕ (у 2,45)); зниження неспецифічної реактивності (КР (у 1,14) та Ілімф (у 1,13)) (р ˂ 0,05). У більш віддаленому періоді захворювання (більше 12 місяців після підтвердження COVID-19) характерно зниження ендогенної інтоксикації (ГПІ (з 0,76 до 0,41) та ПІ (з 0,41 до 0,12) та активності запалення (ІЛ ШОЕ (з 2,80 до 1,55)), підвищення неспецифічної реактивності (ІСЕЛ (з 0,04 до 0,08)), що корелює із терміном після підтвердження COVID-19 (р ˂ 0,05). Доведено підвищення сироваткового церулоплазміну у хворих із Long COVID (у 1,96 раза) та сильну кореляцію з періодом після завершення CОVID-19 (р < 0,05). Встановлено пряму кореляцію цього показника з головним болем (Ro = 0,706), погіршенням настрою (Ro = 0,709), занепокоєнням / тривогою (Ro = 0,443), розладами сну / безсонням (Ro = 0,353), симптомами ураження ядер черепномозкових нервів (аносмія, агевзія, утруднене ковтання) (Ro = 0,348), нестабільністю постави / ходи (Ro = 0,342), слабкістю / втомою (Ro = 0,370) (р < 0,05). Сироватковий церулоплазмін також має пряму кореляцію із кількістю лейкоцитів (Ro = 0,522) та ШОЕ (Ro = 0,596), індексами ендогенної інтоксикації (ПІ (Ro = 0,911), ГПІ (Ro = 0,620), ІПТ (Ro = 0,573), ЛІІ (Ro = 0,496), Іагр (Ro = 0,483)) та активності запалення (СІЗ (Ro = 0,731), ІЛ ШОЕ (Ro = 0,565)), проте зворотну із вмістом еозинофілів (Ro = -0,484), індексами неспецифічної реактивності (ІСЕЛ (Ro = -0,429) та ІА (Ro = -0,346)) (р < 0,05). Встановлено, що у пацієнтів із симптомами Long COVID (головний біль, погіршення настрою, розлади сну / безсоння, занепокоєння / тривога, аносмія / агевзія / утруднене ковтання, нестабільність постави або ходи / тремор, загальна слабкість / втома), підвищеними (ІПТ, ПІ, ІЛ ШОЕ), зниження (КР, Ілімф), спостерігається підвищення концентрації сироваткового церулоплазміну. Про збереження Long COVID протягом щонайменше 3 місяців свідчить концентрація церулоплазміну на рівні 34,00–44,00 мг/дл; 6 місяців – 44,00–47,00 мг/дл; 9 місяців – 47,00–62,80; 12 місяців – 62,80–90,50 мг/дл.

The dissertation contains a new solution to the problem of improving the diagnosis of COVID-19 and Long COVID, proves the need to monitor clinical, hematological, biochemical, integrative indicators, use the integral COVID severity index (ІІТcovid) in the acute period and determine the concentration of serum ceruloplasmin to predict the course of Long COVID. The expediency of calculating the IITcovid for establishing the severe course of coronavirus disease at the prehospital stage has been proved. In order to determine the autoimmune component of inflammation and the severity of the cellular immunity response, the calculation of indicators of endogenous intoxication, inflammation and nonspecific immunoreactivity in patients with Long COVID was substantiated. The reasonability of determining ceruloplasmin in the serum of patients to predict the course of Long COVID is substantiated. In order to optimize approaches to detecting severe COVID-19, improve the effectiveness of early diagnosis and prognosis of neurological changes in patients with Long-COVID, taking into account serum ceruloplasmin, integral indicators of endogenous intoxication, nonspecific reactivity, inflammation activity in different periods after COVID-19 confirmation, patients with clinical symptoms characteristic of COVID-19 or Long COVID were included in the study. Patients with concomitant diseases in the acute and/or decompensation stage, acute and chronic infectious diseases of other etiologies, cancer and autoimmune diseases, pregnancy, and alcohol and drug dependence were not included in the study. All patients we examined signed an informed voluntary consent to participate in the study. We examined 66 patients who had a positive PCR result for SARS-CoV-2 and/or a rapid test for COVID-19, analyzed their inpatient and outpatient medical records, and conducted a questionnaire. Epidemiological history, medical and life history, physical examination, study of the clinical picture of the disease, clinical and biochemical parameters, blood coagulation function were collected, integral indicators of endogenous intoxication, inflammation, nonspecific reactivity were calculated, serum ceruloplasmin content was determined. The comparison group consisted of 42 practically healthy individuals who underwent a preventive medical examination at the University Clinic of Sumy State University. The groups were comparable in age and gender. It was found that delayed hospitalization (5.58 (3.00–9.00) days of illness) leads to prolonged inpatient treatment (10.23 (8.00–11.00) days) and early complications. The most common among them are respiratory failure (77.42%), acute bronchitis (51.61%) and pneumonia (48.39%). Among the subjects, the majority (73.15%) did not have a history of smoking: patients with COVID-19 – 80.65%, with Long COVID – 74.29%, and those in the comparison group – 66.67%. The differences between the groups were not statistically significant (p ˃ 0.05). The predominant vaccine administered is the mRNA-based vaccine BNT162b2 (p < 0.05). The fact of vaccination and the choice of vaccine do not affect the severity, intensity of symptoms of patients with COVID-19 and the risk of developing Long COVID (p ˂ 0.05). In order to objectify the determination of the severity and calculation of the index, a formula (IITcovid) was developed and tested in inpatient and outpatient settings, which comprehensively takes into account the data of objective examinations (oxygen saturation, respiratory rate, body temperature, temperature duration, heart rate). It has been proven that when the IITcovid ≥ 1.382 in a patient with COVID-19, the condition should be considered as severe. To simplify the calculations, a Telegram chatbot/website was created. It was found that in severe COVID-19 (58.06% of patients), the platelet distribution width by volume, lymphocyte count, and C-reactive protein significantly increased (p ˂ 0.05). It was found that the dominant syndromes for COVID-19 are: general intoxication (weakness/fatigue (93.55%), fever/body aches (70.97%), muscle pain (48.39%), loss of appetite (38.71%)); catarrhal (cough (70.97%), sneezing/runny nose (41.94%), sore throat (38.71%)); respiratory (shortness of breath (41.94%)). They occur 1.63 times more often than signs of nervous system damage (headache (74.19%), mood disturbance and sleep disorders/insomnia (48.39% each)) (p ˂ 0.05). In Long COVID, signs of nervous system damage predominate (occurring 1.75 times more often) and persist for a long time: anxiety/anxiety (31.43%), mood disorders (28.57%), cranial nerve nuclei damage (anosmia, ague, difficulty swallowing) (20%), postural/gait instability (17.14%) headache (28.57%), insomnia/sleep disorders (17.14%), as well as generalized weakness/fatigue (40.0%) and shortness of breath (17.14%) persisted from the moment of COVID-19 confirmation in 34.0% to 42.0% of patients (p < 0.05). It has been proven that the characteristic laboratory changes in COVID-19 include an increase in the average hemoglobin content (by 1.08 times) and concentration (by 1.18 times) in red blood cells, as well as elevated levels of sticky neutrophils (by 2.67 times), fibrinogen (by 1.35 times), and prothrombin index (by 1.19 times). Conversely, COVID19 is associated with a decrease in the number of platelets (by 1.12 times), lymphocytes (by 1.24 times), monocytes (by 2 times), eosinophils (by 4 times), mean erythrocyte volume (by 1.13 times), prothrombin time (by 1.2 times), and international normalized ratio (by 1.09 times) (p < 0.05). In both COVID-19 and Long COVID, there is an increase in the number of erythrocytes (by 1.12 times in COVID-19 and by 1.15 times in Long COVID), hemoglobin levels (by 1.09 and 1.05 times, respectively), segmented neutrophils (by 1.12 and 1.06 times, respectively), and erythrocyte sedimentation rate (by 4.33 and 2.33 times, respectively). Hematocrit decreases in COVID-19 (by 1.04 times), whereas in Long COVID, it increases (by 1.08 times). Additionally, the platelet distribution width by volume increases (by 1.19 times) (p < 0.05). In COVID-19, it has been proven: an increase in endogenous intoxication (entropy of the leukocyte blood count (Elph) (by 1.63 times), leukocyte intoxication index (LII) (by 3.14 times), aggression index (Iaggr) (by 2.96 times), hematological intoxication index (HII) (by 3.95 times), leukocyte count shift index (LSI) (by 1.47 times), neutrophil reactive response (NRR) (by 1.81 times), integral severity index (ISI) (by 1.12 times) and intoxication index (II) (by 8.33 times)) and inflammation (total inflammation index (TII) (by 1.39 times), Krebs index (KI) (by 1.36 times), leukocyte ratio index and erythrocyte sedimentation rate (IL ESR) (by 2.65 times)); decrease in nonspecific reactivity (eosinophil-lymphocyte ratio index (ELRI) (by 3.33 times), allergy index (AI) (by 1.71 times), resistance coefficient (RC) (by 1.33 times) and lymphocyte index (Ilymph) (by 1.40 times)) (p ˂ 0.05). Long COVID proved to increase integral indicators of endogenous intoxication (ISI (by 1.04 times) and II (by 2.17 times)) and inflammation (IL ESR) (by 2.45 times)); decrease in nonspecific reactivity (RC (by 1.14 times) and Ilymph (by 1.13 times)) (p ˂ 0.05). In the more distant period of the disease (more than 12 months after confirmation of COVID-19), a decrease in endogenous intoxication is characteristic (HII (from 0.76 to 0.41) and II (from 0.41 to 0.12) and inflammation activity (IL ESR (from 2.80 to 1.55)), an increase in nonspecific reactivity (ELRI (from 0.04 to 0.08)), which correlates with the period after COVID-19 confirmation (p ˂ 0.05). Increased serum ceruloplasmin in patients with Long COVID (by 1.96 times) and a strong correlation with the period after the completion of COVID-19 (p < 0.05) were proven. A positive correlation of this indicator was established with headache (Ro = 0.706), mood deterioration (Ro = 0.709), anxiety/anxiety (Ro = 0.443), sleep disorders/insomnia (Ro = 0.353), symptoms of damage to the nuclei of the cranial nerves (anosmia, ageusia, difficulty swallowing) (Ro = 0.348), posture/gait instability (Ro = 0.342), weakness/fatigue (Ro = 0.370) (p < 0.05). Serum ceruloplasmin also has a direct correlation with the number of leukocytes (Ro = 0.522) and ESR (Ro = 0.596), endogenous intoxication indices (II (Ro = 0.911), HIІ (Ro = 0.620), ISI (Ro = 0.573), LII (Ro = 0.496), Iaggr (Ro = 0.483)) and inflammatory activity (TII (Ro = 0.731), IL ESR (Ro = 0.565)), but the opposite with eosinophil content (Ro = -0.484), nonspecific reactivity indices (ELRI (Ro = -0.429) and AI (Ro = -0.346)) (p < 0.05). It has been found that in patients with symptoms of Long COVID (headache, deterioration of mood, sleep disorders/insomnia, anxiety/anxiety, anosmia/ageusia/difficulty swallowing, instability of posture or gait/tremor, general weakness/fatigue), increased (ISI, II, IL ESR), decrease (RC, Ilymph), there is an increase in the concentration of serum ceruloplasmin. The persistence of Long COVID for at least 3 months is indicated by a serum ceruloplasmin concentration of 34.00–44.00 mg/dL; for 6 months – 44.00–47.00 mg/dL; for 9 months – 47.00–62.80 mg/dL; and for 12 months – 62.80–90.50 mg/dL.