Changes in the avids of IgG antibodies to the S protein of SARS-CoV-2 after coronavirus infection in medical workers of a temporary infections hospital

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

Новая коронавирусная инфекция COVID-19 является острой инфекционной патологией человека, которая способна вызывать серьёзные респираторные осложнения, включая пневмонию и лёгочную недостаточность, что может привести к грозным последствиям, в том числе летальному исходу (смертность до 5%) [1]. По мнению экспертов Всемирной организации здравоохранения, пандемия COVID-19 вступает в свою эндемическую фазу, наблюдается значительное снижение показателей смертности от этой инфекции. Тем не менее предсказать развитие пандемии достаточно сложно, так как коронавирус постоянно мутирует. Несмотря на множество исследований, факторы риска повторного заражения COVID19, способные повлиять на течение данного заболевания, представляют собой недостаточно изученную тему.

Устойчивость к инфекции COVID-19 связана с участием реакции как врождённого, так и адаптивного иммунного ответа, основным эффекторным механизмом которого является выработка специфичных антител, нацеленных на антигенные детерминанты вируса [2], а недостаточная иммунная защита является одним из рисков повторного заражения SARS-CoV-2. Это связано, в частности, с тем, что адаптивный иммунитет к SARS-CoV-2 и подобным ему бета-коронавирусам не является пожизненным, а его защитные свойства сохраняются относительно непродолжительное время ― в среднем от 6 до 30 месяцев [3]. Вопрос о продолжительности и эффективности постинфекционного иммунитета к SARS-CoV-2 и сопоставление его с поствакцинальным остаётся в фокусе внимания многих исследователей. Кроме этого, эффективность гуморального иммунитета обеспечивается не только количеством специфических антител, но и их качественными характеристиками, включающими авидность. Авидность антител ― суммарная сила связывания с антигеном ― играет важную роль в формировании ответной реакции организма на внедрение вирусных частиц SARS-CoV-2. Суммарная сила связывания значительно превышает аффинность единичной связи между антигеном и антителом (сила, с которой один антигенсвязывающий участок антитела связывается с одним эпитопом антигена). Чем выше авидность вируснейтрализующих антител к рецептор- связывающему домену (receptor-binding domain, RBD), тем более эффективно они будут конкурировать с антигеном за связывание с ангиотензинпревращающим ферментом 2 (angiotensin-converting enzyme 2, ACE2) и препятствовать инфицированию клеток [4]. Сродство антител определяется как сила связывания одного антитела при помощи эпитопа антигена. С этой целью были разработаны методы определения авидности антител, включающие использование хаотропных агентов, таких как мочевина или тиоцианат аммония [5].

Степень авидности определяется при помощи индекса авидности (ИА). Для этого сравниваются два количественных иммунологических анализа, выполняемых параллельно, один из которых выполняется в стандартных условиях, а параллельный анализ включает дополнительную обработку хаотропными агентами (мочевина, гидрохлорид гуанидина, тиоцианат аммония или др.) после связывания антител с антигенами. По литературным данным, низкие показатели ИА соответствуют острой инфекции (ИА <30,0%), за которой в течение следующих недель следует промежуточная фаза (ИА между 30,0–60,0%), и через несколько месяцев ИА достигает высоких значений (ИА >60,0%) [6].

В клинической практике авидность антител класса G (IgG) к антигенам различных возбудителей используется для дифференциации первичных и повторных случаев заражения [7]. В отличие от первичного, при вторичном и, вероятно, последующих контактах людей с возбудителями острых инфекций преобладают высокоавидные антитела. В качестве меры авидности оценивали ИА, пропорциональный доле IgG, сохраняющих способность связываться с антигеном даже при воздействии денатурирующего агента in vitro ввиду высокой аффинности к мишени. Показано, что авидность (процент высокоаффинных антител в крови) к SARS-CoV-2 коррелирует со временем, прошедшим от момента заболевания, и ростом титра вируснейтрализующих антител [8]. По данным некоторых авторов, благоприятные клинические исходы у пациентов с COVID-19 не зависели от их титров антител, но были ассоциированы с высокой авидностью [9].

В данной работе изучено изменение авидности IgG антител к S-белку вируса SARS-CoV-2 у относящихся к группе повышенного риска инфицирования медицинских работников временного инфекционного госпиталя, перенёсших новую коронавирусную инфекцию COVID-19 разной степени тяжести.

Цель исследования ― определение уровня и авидности IgG антител к SARS-CoV-2 в динамике после перенесённой коронавирусной инфекции СOVID-19 в группе медицинских работников временного инфекционного госпиталя города Казани.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Проведено обсервационное многоцентровое проспективное выборочное неконтролируемое исследование.

Исследования состояло из четырёх этапов: I этап ― формирование исследуемых групп медицинских работников; II этап ― подбор оптимальных условий проведения иммуноферментного анализа (ИФА) на авидность антител; III этап ― исследование уровня и авидности антител класса IgG к SARS-CoV-2; IV этап ― анализ полученных результатов.

Критерии соответствия

Критерии включения: медицинские работники временного инфекционного госпиталя многопрофильной клинической больницы и амбулаторного звена города Казани, перенёсшие COVID-19 или получившие антитела к SARS-CoV-2 бессимптомно, невакцинированные.

Диагноз и степень тяжести COVID-19 установлены в соответствии с временными методическими рекомендациями «Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19)» [10].

Условия проведения

Исследование проходило на базе временного инфекционного госпиталя многопрофильной клинической больницы и амбулаторного звена города Казани Минздрава Республики Татарстан в период с июля 2020 по июль 2021 года.

Продолжительность исследования

Анализ крови для определения IgG антител к S-антигену SARS-CoV-2 проводили ежемесячно, определение авидности антител ― трижды: через 30 дней, 4 месяца и 7 месяцев после сероконверсии. Общий период наблюдения составил один год.

Описание медицинского вмешательства

Материалом для исследования служила сыворотка крови. Кровь забирали из локтевой вены утром натощак с соблюдением правил асептики и антисептики.

Основной исход исследования

Уровень и авидность IgG к SARS-CoV-2 в динамике после перенесённой коронавирусной инфекции СOVID-19 в группе медицинских работников временного инфекционного госпиталя города Казани.

Анализ в подгруппах

В зависимости от тяжести перенесённой коронавирусной инфекции COVID-19 медицинские работники, включённые в исследование, были рандомизированы на группы: группа 1 ― лица, получившие антитела к SARS-CоV-2 бессимптомно (n=34); группа 2 ― лица, перенёсшие COVID-19 в лёгкой форме (n=42); группа 3 ― лица, перенёсшие COVID-19 в среднетяжёлой форме (n=29). Группа 4 была выделена отдельно как группа медицинских работников, включённых в исследование и перенёсших повторно COVID-19 в течение 7 месяцев от первичного инфицирования (n=34).

Методы регистрации исходов

После получения сыворотки её центрифугировали при 3000 об./мин, разливали на аликвоты по 200 мкл и замораживали при 70°С.

Определение уровня антител класса IgG к S-антигену SARS-CoV-2 проводили методом ИФА (тест-система «SARS-CoV-2-IgG количественный-ИФА-БЕСТ», АО «Вектор-Бест», Россия) согласно инструкции производителя. Количество антител выражали в международных единицах (BAU/ml).

Определение авидности антител. Поскольку метод определения авидности антител не стандартизован, и исследователи используют различные хаотропные агенты, их разные концентрации и время инкубации, оптимальные условия проведения анализа подобраны нами в предварительных экспериментах. В качестве хаотропного агента была выбрана мочевина и установлены следующие условия проведения анализа на авидность антител: концентрация мочевины ― 4,0 М, время инкубации ― 35 мин.

Технология определения. Авидность антител определяли с использованием раствора 4,0 М мочевины. Для этого каждую исследуемую сыворотку вносили в 4 лунки иммуноферментного планшета (тест-системы «SARS-CoV-2-IgG количественный-ИФА-БЕСТ», АО «Вектор-Бест», Россия) и инкубировали в течение 30 мин при 37±2ºC в шейкере в режиме 700 об./мин. После пятикратной промывки две лунки исследуемого образца заполняли 4,0 М раствором (200,0 мкл на лунку), а две другие ― фосфатно-буферным физиологическим раствором и инкубировали 35 мин. После этого проводили ИФА согласно протоколу исследования.

ИА рассчитывали по формуле: ИА=(BAU/ml в лунке с мочевиной / BAU/ml в лунке без мочевины)×100%.

В системе, где в качестве денатурирующего агента используют 4,0 М раствор мочевины, за «высокую» авидность принято считать ИА более 50%.

Этическая экспертиза

Исследование одобрено локальным этическим комитетом ФБУН «Казанский научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии» Роспотребнадзора (протокол № 1 от 17.06.2020). Все медицинские работники, включённые в данное исследование, подписывали информированное добровольное согласие на участие в исследовании.

Статистический анализ

Размер выборки предварительно не рассчитывался.

При статистической обработке данных использовали методы описательной и сравнительной статистики. Статистическую обработку данных осуществляли с применением программы TIBO Statistica Software Inc., version 13.5.0.17 (США). Описание признаков, имеющих небольшую выборку, представлено в виде Me [Q1; Q3], где Me ― медиана, Q1 и Q3 ― первый и третий квартили соответственно. Сравнение подгрупп проводили с использованием теста Уилкоксона для сопряжённых данных. Различия считались значимыми при р <0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

В исследование включены 105 медицинских работников временного инфекционного госпиталя многопрофильной клинической больницы и амбулаторного звена города Казани, перенёсших COVID-19 или получивших антитела к SARS-CoV-2 бессимптомно, невакцинированных.

Основные результаты исследования

Изменение авидности IgG антител к SARS-CoV-2 после перенесённого COVID-19. Нами установлено, что показатели ИА специфических антител зависят от степени тяжести перенесённого заболевания. Так, при среднетяжёлой форме COVID-19 у медицинских работников ИА IgG сыворотки крови был выше на 20,0–45,0%, чем при бессимптомном течении и лёгкой степени тяжести перенесённой инфекции (табл. 1, рис. 1). Сопоставимые результаты были получены в других исследованиях, где показано, что количество IgG антител к S-белку и RBD было выше в сыворотках госпитализированных в стационар пациентов в сравнении с больными, перенёсшими COVID-19 в лёгкой или бессимптомной форме [11].

 

Таблица 1. Уровень антител IgG к SARS-СoV-٢ и изменение показателей индекса авидности в зависимости от степени тяжести и повторно перенесённой новой коронавирусной инфекции COVID-١٩ в динамике наблюдения Table 1. The level of IgG antibodies to SARS-CoV-٢ and changes in the avidity index depending on the severity and repeated exposure to the new coronavirus infection COVID-١٩ in the dynamics of observation
Группы медицинских работников	Число обследованных, абс. (%)	ИА IgG к SARS-CoV-2, Me (Q1–Q3)			IgG к SARS-CoV-2, BAU/ml, Me (Q1–Q3)
		Последовательность анализов крови
		1-й	2-й	3-й	1-й	2-й	3-й
Группа 1 (бессимптомный COVID-19)	34 (32,4)	23,0 [21, 0–25, 0]	32,0 [29, 0–38, 0]	19,0 [17, 5–24, 5]	800 [250–1500]	650 [450–850]	380 [150–550]
Группа 2 (лёгкая форма COVID-19)	42 (40,0)	42,0 [37, 0–58, 0]	44,0 [39, 0–47, 0]	28,0 [21, 0–29, 0]	850 [250–1950]	650 [350–750]	500 [350–680]
Группа 3 (среднетяжёлая форма COVID-19)	29 (27,6)	62,5 [53, 0–72, 0]	46,5 [38, 0–50, 0]	38,5 [29, 0–48, 0]	750 [250, 0–1200]	1567 [450–1850]	250 [150–400]
Группа 4 (повторный COVID-19)	23 (21,9)	21,0 [12, 0–28, 0]	33,0 [15, 0–57, 0]	58,0 [38, 0–87, 0]	550 [80–450]	750 [250–850]	650 [350–1200]
Примечание. ИА ― индекс авидности. Note. ИА ― avidity index.

 

Рис. 1. Динамика показателя среднего значения индекса авидности IgG к SARS-CoV-2, изученная в трёх точках исследования крови (1, 2, 3), в зависимости от степени тяжести перенесённого COVID19 у разных групп медицинских работников: a (группа 1) ― с бессимптомным течением COVID-19; b (группа 2) ― с лёгкой формой тяжести COVID-19; c (группа 3) ― со среднетяжёлой формой COVID-19; d (группа 4) ― перенёсшие повторно новую коронавирусную инфекцию COVID-19 в течение 7 месяцев от первичного инфицирования. По оси абсцисс ― точки исследования; по оси ординат ― индекс авидности (%).

Fig. 1. Dynamics of the average avidity index IgG to SARS-CoV-2 (avidity index dynamics at three points of the blood test ― 1, 2, 3), depending on the severity of COVID-19 in different groups of medical workers: a ― Group I with asymptomatic COVID-19; b ― group II with mild severity of COVID-19; c ― Group III with a moderately severe form of COVID-19; d ― Group IV, who had a repeated history of the new coronavirus infection COVID-19 within 7 months of the initial infection. The abscissa axis is the research point; Y-axis ― avidity index (%).

 

Нами установлено, что при бессимптомном течении инфекции у медицинских работников через 4 месяца после впервые установленного положительного результата к SARS-СoV-2 ИА возрастал от 23,0 до 33,0%, снижаясь в последующие 3 месяца до 19,0%, при этом титр специфических IgG антител к SARS-CoV-2 в этой группе медицинских работников снижался от 800,0 [250–1500] до 380,0 BAU/ml [150–550] (см. табл. 1). Значимые различия ИА в этой группе между первым (1) и третьим (3) отбором крови отсутствовали (тест Уилкоксона для сопряжённых данных: Z=0,42; p=0,68) в отличии от достоверно различавшегося ИА между вторым (2) и третьим (3) отбором крови (тest Уилкоксона для сопряжённых данных: Z=4,7; p=0,0006).

При лёгкой степени тяжести COVID-19 формирование ИА IgG антител у медицинских работников характеризовалось следующей динамикой: через 4 месяца после перенесённого заболевания ИА составлял от 42,0% [37, 0–58, 0] до 44,0% [39, 0– 47, 0], снижаясь через 3 месяца после второго исследования или через 7 месяцев после перенесённого заболевания до 28,0% [21, 0–29, 0] (см. табл. 1). При этом в данной группе медицинских работников наблюдалось параллельное нарастание ИА и титра специфических IgG антител к SARS-CoV-2 через 4 месяца после перенесённой инфекции, а ещё через 3 месяца установлено параллельное снижение ИА и титра специфичных IgG антител к SARS-CoV-2 до 500 BAU/ml [150–680].

При среднетяжёлом течении COVID-19 через 1 месяц после перенесённой инфекции установлены высокие показатели ИА ― 62,5% [53, 0–72, 0], затем ИА снижался до 46,5% через 4 месяца после перенесённой инфекции, а ещё через 3 месяца ― до 38,5% [29, 0–48, 0] (см. табл. 1). Титр специфических антител при среднетяжёлой инфекции характеризовался разнонаправленной динамикой, при снижении ИА антител установлено нарастание титра специфических антител, который через 7 месяцев после перенесённой инфекции снизился до 250 BAU/ml [150–400]. Подобная закономерность отмечена в исследовании А.П. Топтыгиной с соавт. [12]: авидность нарастала с 29,7% в 3 месяца до 50% в 12 месяцев, оставаясь на этом уровне в следующие полгода и не коррелируя с уровнем антител против вируса SARS-CoV-2.

В группе медицинских работников, перенёсших COVID-19 повторно в течение 7 месяцев наблюдения, установлено нарастание ИА в динамике исследования (см. табл. 1). В этой группе нами были выделены тренды гуморального иммунного ответа по динамике IgM антител: (1) М0 ― IgM антитела в сыворотке крови отсутствовали; (2) М1 ― IgM антитела сохранялись в течение 1–2 месяцев с последующим быстрым снижением титра; (3) М2 ― IgM антитела сохранялись в сыворотке крови на протяжении 3 и более месяцев; (4) М3 ― IgM антитела сохранялись в течение 1 месяца; по динамике IgG антител: (1) G0 ― медленный тренд снижения титра IgG антител, нет превышения 95% верхней доверительной границы индивидуального тренда ни в одной из взятых проб; (2) G1 ― быстрый тренд снижения титра IgG антител, нет превышения 95% верхней доверительной границы индивидуального тренда начиная с 3-го месяца от начала наблюдения; (3) G2 ― неравномерный тренд снижения IgG антител, есть превышение 95% верхней доверительной границы индивидуального тренда начиная с 3-го месяца от начала наблюдения; (4) G3 ― тренд увеличения титра IgG антител [13].

Динамика авидности пула IgG антител к SARS-CoV-2 в группе медицинских работников в первые 7 месяцев наблюдения от сероконверсии к SARS-CoV-2 в зависимости от типа гуморального иммунного ответа у медицинских работников, закономерности развития которого были нами выражены в виде трендов изменения титров специфических IgG антител и IgM антител в течение года наблюдения, представлены на рис. 2.

 

Рис. 2. Динамика индекса авидности IgG к SARS-СoV-2 у медицинских работников, перенёсших бессимптомную и лёгкую форму COVID-19, в зависимости от типа гуморального иммунного ответа, выраженного в трендах. По оси абсцисс: тренд иммунного ответа: G1M1 ― быстрый тренд снижения IgG с сохранением IgM в течение 1–2 месяцев с последующим быстрым снижением; G2MO ― неравномерный тренд снижения IgG, при этом IgM в сыворотке крови не выявлялись; G2M1 ― неравномерный тренд снижения IgG с сохранением IgM в течение 1–2 месяцев; G2M2 ― неравномерный тренд снижения IgG c сохранением IgM в сыворотке крови на протяжении 3 и более месяцев; G2M3 ― неравномерный тренд снижения IgG с сохранением IgM до 1 месяца; GOMO ― медленный тренд снижения титра IgG, при котором IgM в сыворотке крови не выявлялись; GOM1 ― медленный тренд снижения титра IgG с сохранением IgM в течение 1–2 месяцев. По оси ординат: индекс авидности (%).

Fig. 2. Line plot. Dynamics of the IgG avidity index to SARS-CoV-2 in medical workers who suffered from an asymptomatic and mild form of COVID 19, depending on the type of humoral immune response, expressed in trends. On the X-axis: trend of the immune response: G1M1 ― rapid trend of decrease in IgG, retention of IgM for 1–2 months. followed by a rapid decline; G2MO ― an uneven trend of decreasing IgG, while IgM was not detected in the blood serum; G2M1 ― uneven trend of decrease in IgG, persistence of IgM for 1–2 months; G2M2 ― uneven trend of decrease in IgG with persistence of IgM in the blood serum for three or more months; G2M3 ― uneven trend of decrease in IgG, with persistence of IgM for up to 1 month; GOMO ― slow trend of decreasing IgG titer in which IgM was not detected in the blood serum; GOM1 ― a slow trend of decreasing IgG titer with persistence of IgM for 1–2 months. Y-axis: avidity index (%).

 

Динамика изменения ИА IgG антител к SARS-CoV-2 у медицинских работников с бессимптомным течением COVID-19 характеризовалась следующими особенностями: через 1 месяц после инфицирования ИА был невысокий ― от 20,0 до 30,0% в зависимости от типа гуморального иммунного ответа, через 4 месяца после сероконверсии наблюдалось увеличение ИА от 30,0 до 45,0%, и через 7 месяцев авидность антител сохранялась невысокой ― от 25,0 до 15,0%, что, возможно, связано с быстрым уходом из циркуляции пула эффективных высокоавидных антител, связывающих вирус, и его последующей элиминацией с отсутствием формирования развёрнутой клинической картины заболевания (см. рис. 2). Максимальное увеличение ИА до 40,0–45,0% через 4 месяца после сероконверсии отмечено при следующих типах гуморального иммунного ответа: (1) G2MO ― неравномерный тренд снижения IgG антител и отсутствие IgM антител; (2) G2M2 ― неравномерный тренд снижения IgG антител и персистенция IgM антител на протяжении 3 и более месяцев. Таким образом, выявленные закономерности динамики ИА обусловливали формирование неравномерного тренда снижения IgG антител при дальнейшем наблюдении этой группы в течение года. Возможно, в группе с неравномерным трендом снижения IgG антител происходила повторная экспозиция вируса SARS-CoV-2, что стимулировало более высокие титры антител и быструю элиминацию высокоавидных антител, приводило к снижению ИА через 7 месяцев после сероконверсии и способствовало повторному инфицированию SARS-CoV-2.

Динамика ИА IgG антител к SARS-CoV-2 у медицинских работников с лёгким течением COVID-19 имела следующие особенности: через 1 месяц после сероконверсии ИА был значительно выше, чем при бессимтомном течении, ― от 35,0 до 80,0% в зависимости от типа гуморального иммунного ответа, через 4 месяца он снижался на 38,0–59,0% и через 7 месяцев составлял уже от 20,0 до 30,0% (см. рис. 2). Выявленные закономерности обусловливали формирование неравномерного и/или медленного тренда снижения IgG антител и сохранения IgM в течение 1–2 месяцев после перенесённой COVID-19 (см. рис. 2).

У перенёсших COVID-19 в среднетяжёлой форме через месяц после заболевания ИА был высоким у большей части обследованных медицинских работников ― от 48,0 до 85,0% в зависимости от типа гуморального иммунного ответа, через 4 месяца после перенесённого заболевания он также снижался ― на 38,0–56,0%, а через 7 месяцев поле перенесённой COVID-19 у части обследуемых лиц постепенно снижался и составлял от 20,0 до 40,0%, т.е. был невысоким, а у другой части медицинских работников оставался высоким и сохранялся в диапозоне 55,0–59,0% (рис. 3). Нами выявлены следующие особенности изменения ИА у медицинских работников со среднетяжёлой формой COVID-19, которые в последующем оказывали влияние на формирование неравномерного тренда снижения IgG антител на фоне персистенции IgM (от 1 месяца и более), а в ряде случаев с отсутствием IgM антител (тренд G2M1, G2M2, GOMO); через 7 месяцев после перенесённой COVID-19 у ряда лиц сохранялись высокие значения ИА пула IgG антител (от 50,0 до 58,0%) в отличие от лёгкого и бессимптомного течения COVID-19, а у части медицинских работников было выявлено значительное снижение ИА IgG антител антител через 7 месяцев после перенесённого заболевания (ИА от 20,0 до 34,0%), что приводило в последующем к формированию либо быстрого тренда снижения IgG антител (G1M2), либо медленного тренда снижения IgG антител (GOM1) на фоне персистенции IgM антител от 1 месяца и более (см. рис. 3).

 

Рис. 3. Динамика индекса авидности IgG к SARS-CoV-2 у медицинских работников со среднетяжёлым течением и у переболевших COVID-19 повторно в зависимости от типа гуморального иммунного ответа, выраженного в трендах. По оси абсцисс: тренд иммунного ответа: G1M1 ― быстрый тренд снижения IgG с сохранением IgM в течение 1–2 месяцев с последующим быстрым снижением; G2MO ― неравномерный тренд снижения IgG, при этом IgM в сыворотке крови не выявлялись; G2M1 ― неравномерный тренд снижения IgG с сохранением IgM в течение 1–2 месяцев; G2M2 ― неравномерный тренд снижения IgG c сохранением IgM в сыворотке крови на протяжении 3 и более месяцев; G2M3 ― неравномерный тренд снижения IgG с сохранением IgM до 1 месяца; GOMO ― медленный тренд снижения титра IgG, при котором IgM в сыворотке крови не выявлялись; GOM1 ― медленный тренд снижения титра IgG с сохранением IgM в течение 1–2 месяцев. По оси ординат: индекс авидности (%).

Fig. 3. Line plot. Dynamics of the avidity index of IgG to SARS-CoV-2 in medical workers with moderate disease and in those who have recovered from COVID-19 again, depending on the type of humoral immune response expressed in trends. On the X-axis: trend of the immune response: G1M1 ― rapid trend of decrease in IgG, retention of IgM for 1–2 months. Followed by a rapid decline; G2MO ― an uneven trend of decreasing IgG, while IgM was not detected in the blood serum; G2M1 ― uneven trend of decrease in IgG, persistence of IgM for 1–2 months; G2M2 ― uneven trend of decrease in IgG with persistence of IgM in the blood serum for three or more months; G2M3 ― uneven trend of decrease in IgG, with persistence of IgM for up to 1 month; GOMO ― slow trend of decreasing IgG titer in which IgM was not detected in the blood serum; GOM1 ― a slow trend of decreasing IgG titer with persistence of IgM for 1–2 months. Y-axis: avidity index (%).

 

В группе медицинских работников, перенёсших COVID-19 повторно в течение 7 месяцев наблюдения, через 1 месяц после перенесённой COVID-19 формировался пул антител с низким ИА в группах с различным типом иммунного ответа, который повышался через 4 месяца (после перенесённой инфекции между первой и второй точкой исследования) и сохранялся через 7 месяцев на высоких значениях ― от 43,0 до 65,0%.

Нежелательные явления

Отсутствовали.

ОБСУЖДЕНИЕ

Резюме основного результата исследования

Представленные в нашей работе данные показали, что авидность IgG антител к SARS-CoV-2 у медицинских работников зависит от тяжести перенесённого заболевания. Наиболее высокие показатели ИА выявлены в группе лиц, перенёсших среднетяжёлую форму COVID-19. У медицинских работников, перенёсших COVID-19 в бессимптомной и лёгкой форме, отмечены более низкие значения ИА.

Обсуждение основного результата исследования

Полученные результаты согласуются с данными других исследований, где было показано, что уровень специ- фического гуморального ответа на SARS-CoV-2 различается у разных пациентов в зависимости от тяжести перенесённого заболевания. В период реконвалесценции уровень специфического иммунитета постепенно снижается [14, 15].

Исследование также выявило, что через 7 месяцев после сероконверсии уровень IgG антител к SARS-CoV-2 снижался практически двукратно как при лёгкой, бессимптомной, так и при среднетяжёлой форме инфекции. Если при лёгкой и бессимптомной формах наблюдалось параллельное снижение ИА и титра IgG антител, то при среднетяжёлой форме рост титра антител сопровождался снижением их авидности через 4 месяца после перенесённой инфекции. Возможно, это связано с элиминацией высокоавидных антител, нейтрализующих вирус при высокой вирусной нагрузке, которая обусловлена поражением нижних дыхательных путей и других тропных органов [16, 17].

Подобные данные были получены и в других исследованиях, которые показали, что уровень IgG антител к S-белку вируса SARS-CoV-2 у переболевших COVID-19 постепенно снижается, причём более интенсивно в группе лиц, сформировавших высокий уровень антител, чем в группе с низким уровнем гуморального ответа. Через 9 месяцев от перенесённой COVID-19 снижение замедляется, и уровень антител выходит на плато, а не исчезает совсем [18–20]. Интересно, что после таких хорошо изученных вирусных инфекций, как корь или краснуха, авидность антител через 6–12 месяцев после заболевания достигает 90% и даже выше, а после COVID-19 на тех же сроках ― всего 49,9% с максимальным значением 68,1% [21].

В группе медицинских работников, перенёсших COVID-19 повторно, исходно низкие показатели ИА и титров антител нарастали параллельно, при этом ИА через 7 месяцев не снижался, а сохранялся высоким. Возможно, в условиях продолжающейся пандемии резкое повышение уровня антител к S-белку вируса SARS-CoV-2 при повторном инфицировании и формировании прорывного иммунитета означает, что количества антител не хватило для отражения атаки мутировавшего вируса SARS-CoV-2, и свидетельствует о дополнительном включении механизмов формирования высокоавидных антител. Повышение авидности антител также свидетельствует о дополнительных перестройках в антигенраспознающих участках антител [12].

Полученные результаты согласуются с данными исследования у переболевших и реинфицированных SARS-CoV-2 [22], где было показано, что ИА коррелирует с тяжестью повторного заболевания. В группе больных с лёгким течением и реинфицированных медиана ИА была достоверно выше, чем у лиц с первичным инфицированием (82,3 против 37,1%; р <0,0001). В то же время у пациентов с тяжёлым течением COVID-19 и реинфицированных по-прежнему наблюдались низкоавидные антитела (медиана АИ 28,4 против 25% у первично инфицированных, разница недостоверна, р >0,05) [22]. Эти данные позволяют сделать предположение, что наличие низкоавидных IgG антител к RBD при реинфекции является негативным прогностическим фактором, существенно повышающим риск развития тяжёлой формы COVID-19.

Повышенный риск инфицирования для людей, продуцирующих антитела с более низкой авидностью, был показан в ранее проведённых исследованиях для других заболеваний ― цитомегаловирусной инфекции, лихорадки денге, респираторно-синцитиального вируса, кори [2].

Уровень гуморального иммунитета у обследуемых медицинских работников в нашем исследовании различается, что может быть обусловлено активной циркуляцией вируса SARS-CoV-2 и высоким риском инфицирования во временном инфекционном госпитале в условиях продолжающейся пандемии. Дополнительное стимулирующее влияние на иммунную систему оказывают активная мутация вируса и смена штаммов, что в дальнейшем может приводить к повторному инфицированию [13]. Изменение авидности имеет определённый молекулярно-генетический паттерн, связанный с регуляцией генов иммунного ответа, которому присущи свои индивидуальные особенности. С этим, вероятно, и связано формирование в последующем разных трендов развития гуморального иммунного ответа, которые в нашем исследовании характеризовались неравномерным снижением IgG антител и сохранением IgМ антител в течение более чем 1 месяца.

Ограничения исследования

Исследование лимитировано тремя временными точками определения авидности антител, которые проведены в ранний период реконвалесценции COVID-19. Целесообразно продолжение изучения дальнейшей динамики гуморального иммунного ответа на SARS-CoV-2.

Кроме того, при планировании и проведении исследования размер выборки для достижения требуемой статистической мощности результатов не рассчитывался. В связи с этим полученная в ходе исследования выборка участников не может считаться в достаточной степени репрезентативной, что не позволяет экстраполировать полученные результаты и их интерпретацию на генеральную совокупность аналогичных пациентов за пределами исследования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты наших исследований расширяют представление о механизмах формирования гуморального иммунного ответа и изменения авидности IgG антител против SARS-CoV-2 в группе риска. Формирование различных типов гуморального иммунного ответа обусловлено активной циркуляцией вируса SARS-CoV-2 в условиях продолжающейся пандемии, высоким риском инфицирования во временном инфекционном госпитале в связи с дополнительной антигенной стимуляцией, а также динамикой продукции антител с разной степенью авидности. После перенесённой коронавирусной инфекции СOVID-19 уровень гуморального иммунитета может снижаться в первые полгода и различаться в зависимости от степени тяжести инфекции. Полученные данные могут быть полезны в оценке иммунной защиты против SARS-CoV-2 и принятии решения об иммунореабилитации и ревакцинации против COVID-19.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источники финансирования. Авторы заявляют об отсутствии внешнего финансирования при проведении исследования.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: И.Д. Решетникова ― дизайн исследования, обзор литературы, сбор и анализ литературных источников, анализ данных, написание текста и редактирование статьи; Ю.А. Тюрин ― выполнение лабораторных исследований, подготовка и написание текста статьи; Е.В. Агафонова ― выполнение лабораторных исследований; Р.С. Фассахов ― курирование работы.

ADDITIONAL INFORMATION

Funding source. This study was not supported by any external sources of funding.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Authors’ contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the work, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the work, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work. I.D. Reshetnikova ― designed the study, analyzed data, wrote the manuscript with input from all authors; Yu.A. Turin ― performed experiments; E.V. Agafonova ― performed experiments; R.S. Fassakhov ― oversaw the project.

About the authors

Irina D. Reshetnikova

Kazan Research Institute of Epidemiology and Microbiology; Kazan Federal University

Author for correspondence.
Email: reshira@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3584-6861

MD, Cand. Sci. (Med.), Associate Professor

Russian Federation, Kazan; Kazan

Yuri A. Tyurin

Kazan Research Institute of Epidemiology and Microbiology; Kazan State Medical University

Email: tyurin.yurii@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2536-3604

MD, Dr. Sci. (Med.)

Russian Federation, Kazan; Kazan

Elena V. Agafonova

Kazan Research Institute of Epidemiology and Microbiology; Kazan State Medical University

Email: agafono@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4411-8786

MD, Cand. Sci. (Med.)

Russian Federation, Kazan; Kazan

Rustem S. Fassakhov

Kazan Federal University

Email: farrus@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9322-2689

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor

Russian Federation, Kazan

References

Supplementary files