Analysis of leukogram parameters and blood cytokine profile in tick-borne infections of various etiologies

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. Studies aimed at identifying pathogenetic features of tick-borne natural focal infections depending on etiological agent are relevant to seek out for new associations of biomarkers characterizing the structural and functional phenotype of immune cells significant for the differential diagnosis and prognosis of diseases. The aim of the study was to evaluate the parameters of a leukogram with an expanded profile in relation to the parameters of cytokine status in patients with viral tick-borne encephalitis as well as erythemic tick-borne borreliosis at acute stage of the disease. Materials and methods. The study involved 28 patients with the non-erythemic tick-borne borreliosis and 27 patients with tick-borne encephalitis at the acute stage of the disease, as well as 16 healthy individuals (control group). Venous blood samples were examined using a Sysmex XN1000 analyzer based on reflex testing technology with extended profile allowing to characterize leukocyte reaction during infection and inflammation, including parameters such as the absolute and relative count of immature granulocytes (IG), neutrophil granularity index (NEUT-GI), neutrophil reactivity index (NEUT-RI), count of reactive lymphocytes (RE-LYMP), count of antibody-producing lymphocytes (AS-LYMP). Concentrationof IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IFNγ and TNFα in blood serum was determined by enzyme immunoassay using specific reagent kits (Vector-Best, Russia). Results. It was found that changes in the quantitative composition of blood leukocytes in patients with viral tick-borne encephalitis and non-erythemic form of tick-borne borreliosis have a unidirectional tendency characterized by increased count of metabolically active neutrophils (NEUT-RI) and a decreased count of reactive lymphocytes (RE-LYMP) compared to healthy individuals. Changes in the leukogram occur along with high blood concentration of proinflammatory cytokines IL-8 and TNFα and a low level of IFNγ. A positive direct correlation was revealed between the fluorescence intensity parameter characterizing the metabolic activity of neutrophil granulocytes (NEUT-RI) and blood serum IL-8 level both in tick-borne encephalitis (r = 0.422, p < 0.05) and non-erythemic form of tick-borne borreliosis (r = 0.551, p < 0.05). Additionally, in the former, a positive correlation was established between the total leukocyte count (WBC) and concentration of TNFα in the blood serum (r = 0.532, p < 0.05).

About the authors

Olga V. Voronkova

Siberian State Medical University

Author for correspondence.
Email: Voronkova-ov@yandex.ru

DSc (Medicine), Associate Professor, Head of the Division of Biology and Genetics

Russian Federation, Tomsk

Ekaterina N. Ilyinskikh

Siberian State Medical University

Email: Voronkova-ov@yandex.ru

DSc (Medicine), Associate Professor, Professor of the Division of Infectious Diseases and Epidemiology

Russian Federation, Tomsk

Rezeda R. Hasanova

Siberian State Medical University

Email: Voronkova-ov@yandex.ru

PhD (Medicine), Associate Professor of the Division of Biology and Genetics

Russian Federation, Tomsk

Irina E. Esimova

Siberian State Medical University

Email: Voronkova-ov@yandex.ru

DSc (Medicine), Associate Professor of the Division of Biology and Genetics

Russian Federation, Tomsk

Albert G. Semenov

Siberian State Medical University

Email: Voronkova-ov@yandex.ru

Senior Lecturer, Division of Biology and Genetics

Russian Federation, Tomsk

Maria R. Karpova

Siberian State Medical University

Email: Voronkova-ov@yandex.ru

DSc (Medicine), Professor, Head of the Division of Microbiology and Virology

Russian Federation, Tomsk

Elizaveta A. Motlokhova

Siberian State Medical University

Email: Voronkova-ov@yandex.ru

Student

Russian Federation, Tomsk

Nikita A. Chernyshov

Siberian State Medical University

Email: Voronkova-ov@yandex.ru

Student

Russian Federation, Tomsk

Olesya V. Yampolskaya

Siberian State Medical University

Email: Voronkova-ov@yandex.ru

Student

Russian Federation, Tomsk

Anastasiya V. Yampolskaya

Siberian State Medical University

Email: Voronkova-ov@yandex.ru

Student

Russian Federation, Tomsk

References

  1. Андронова Н.В., Миноранская Н.С., Миноранская Е.И. Специфический иммунный ответ и некоторые отдаленные результаты при остром течении иксодового клещевого боррелиоза и микст-инфекции клещевого энцефалита и иксодового клещевого боррелиоза // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2011. Т. 100, № 1. С. 54–57. [Andronova N.V., Minoranskaya N.S., Minoranskaya E.I. Specific immune response and some long-term results in the acute course of ixodic tick-borne borreliosis and mixed infection of tick-borne encephalitis and ixodic tick-borne borreliosis. Sibirskii meditsinskii zhurnal (Irkutsk) = Siberian Medical Journal (Irkutsk), 2011, vol. 100, no. 1, pp. 54–57. (In Russ.)]
  2. Бедарева Т.Ю., Попонникова Т.В., Галиева Г.Ю., Пиневич О.С., Вахрамеева Т.Н. Изменения цитокинового статуса в остром периоде клещевых нейроинфекций у детей // Бюллетень сибирской медицины. 2009. Т. 8, № 1–2. С. 10–14. [Bedareva T.Yu., Poponnikova T.V., Galiyeva G.Yu., Pinevich O.S., Vakhrameyeva T.N. Changing of cytokine status in acute period of tick-borne neuroinfections in children. Byulleten’ sibirskoi meditsiny = Bulletin of Siberian Medicine, 2009, vol. 8, no. 1–2, pp. 10–14. (In Russ.)] doi: 10.20538/1682-0363-2009-1(2)-10-14
  3. Бикетов С.Ф., Фирстова В.В., Любимов И.И. Особенности этиологии и иммунопатогенеза иксодовых клещевых боррелиозов // Проблемы особо опасных инфекций. 2009. Т. 3, № 101. С. 44–49. [Bicketov S.F., Firstova V.V., Lyubimov I.I. Ethiology and immunopathogenesis peculiarities of ixodic tick-borne borreliosis. Problemy osobo opasnykh infektsii = Problems of Particularly Dangerous Infections, 2009, vol. 3, no. 101, pp. 44–49. (In Russ.)] doi: 10.21055/0370-1069-2009-3(101)-44-49
  4. Воронина Е.В., Лобанова Н.В., Яхин И.Р., Романова Н.А., Серегин Ю.А. Роль фактора некроза опухолей-альфа в иммунопатогенезе заболеваний различной этиологии и его значимость в развитии антицитокиновой терапии моноклональными антителами // Медицинская иммунология. 2018. Т. 20, № 6. С. 797–806. [Voronina E.V., Lobanova N.V., Yakhin I.R., Romanova N.A., Seregin Yu.A. Role of tumor necrosis factor alpha in immune pathogenesis of different diseases and its significance for evolving anticytokine therapy with monoclonal antibodies. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2018, vol. 20, no. 6, pp. 797–806. (In Russ.)] doi: 10.15789/1563-0625-2018-6-797-806
  5. Ильинских Е.Н., Филатова Е.Н., Буланьков Ю.И., Некрасов В.Н., Решетова А.В., Портнягина Е.В., Аксенов С.В., Воронкова О.В., Мотлохова Е.А., Ильянова И.Н. Прогностическая значимость общеклинического анализа крови для ранней диагностики микст-инфекции безэритемной формы иксодового клещевого боррелиоза и клещевого энцефалита // Журнал инфектологии. 2022. Т. 14, № 4. С. 69–76. [Ilyinskikh E.N., Filatova E.N., Bulankov Yu.I., Nekrasov V.N., Reshetova A.V., Portnyagina E.V., Aksyonov S.V., Voronkova O.V., Motlokhova E.A., Ilyanova I.N. Predictive value of complete blood count for early diagnosis of mixed infection of the non-erythema migrans form of Lyme borreliosis and tick-borne encephalitis. Zhurnal infektologii = Journal Infectology, 2022, vol. 14, no. 4, pp. 69–76. (In Russ.)] doi: 10.22625/2072-6732-2022-14-4-69-76
  6. Крылова Н.В., Леонова Г.Н. Некоторые особенности иммунопатогенеза клещевого энцефалита // Тихоокеанский медицинский журнал. 2007. № 3. С. 21–25. [Krylova N.V., Leonova G.N. Some features of the immunopathogenesis of tick-borne encephalitis. Tikhookeanskii meditsinskii zhurnal = Pacific Medical Journal, 2007, no. 3, pp. 21–25. (In Russ.)]
  7. Крылова Н.В. Формирование врожденного и адаптивного иммунного ответа под влиянием разных флавивирусных вакцин // Медицинская иммунология. 2015. Т. 17, № 2. С. 109–118. [Krylova N.V. Formation of innate and adaptive immune response under the influence of different flavivirus vaccines. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2015, vol. 17, no. 2, pp. 109–118. (In Russ.)] doi: 10.15789/1563-0625-2015-2-109-118
  8. Леонова Г.Н., Павленко Е.В., Запорожец Т.С., Смолина Т.П., Гажа А.К., Новиков Д.В., Ченцова И.В., Крылова Н.В. Комплексная оценка состояния иммунной системы при различных формах клещевого энцефалита в остром периоде // Медицинская иммунология. 2012. Т. 14, № 4–5. С. 313–320. [Leonova G.N., Pavlenko E.V., Zaporozhets T.S., Smolina T.P., Gaz A.K., Novikov D.V., Chentsova I.V., Krylova N.V. Comprehensive assessment of the immune system in various forms of tick-borne encephalitis in the acute period. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2012, vol. 14, no. 4–5, pp. 313–320. (In Russ.)]
  9. Луцкий А.А., Жирков А.А., Лобзин Д.Ю., Рао М., Алексеева Л.А., Мейрер М., Лобзин Ю.В. Интерферон-γ: биологическая функция и значение для диагностики клеточного иммунного ответа // Журнал инфектологии. 2015. Т. 7, № 4. С. 10–22. [Lutckii A.A., Zhirkov A.A., Lobzin D.Yu., Rao M., Alekseeva L.A., Maeurer M., Lobzin Yu.V. Interferon-γ: biological function and application for study of cellular immune response. Zhurnal infektologii = Journal Infectology, 2015, vol. 7, no. 4, pp. 10–22. (In Russ.)] doi: 10.22625/2072-6732-2015-7-4-10-22
  10. Миноранская Н.С., Сарап П.В., Андронова Н.В., Миноранская Е.И. Клинико-лабораторные предикторы прогноза исходов иксодовых клещевых боррелиозов // Вестник РАМН. 2015. Т. 70, №3. С. 378–385. [Minoranskaya N.S., Sarap P.V., Andronova N.V., Minoranskaya E.I. Clinical and laboratory predictors for forecasting the outcomes of ixodes tick-borne borreliosis. Vestnik Rossiiskoi Akademii Meditsinskikh Nauk = Annals of the Russian Academy of Medical Sciences, 2015, vol. 70, no. 3, pp. 378–385. (In Russ.)] doi: 10.15690/vramn.v70i3.1337
  11. Миноранская Н.С., Сарап П.В., Миноранская Е.И. Механизмы иммуноцитокиновой регуляции в патогенезе иксодовых клещевых боррелиозов // Вестник РАМН. 2014. Т. 69, № 9–10. С. 110–116. [Minoranskaya N.S., Sarap P.V., Minoranskaya E.I. Mechanisms of immune and cytokine regulation in pathogenesis of ixodes tick-borne borreliosis. Vestnik Rossiiskoi Akademii Meditsinskikh Nauk = Annals of the Russian Academy of Medical Sciences, 2014, vol. 69, no. 9–10, рр. 110–116. (In Russ.)] doi: 10.15690/vramn.v69i9-10.1139
  12. Морозова О.В., Исаева Е.И. Врожденный и адаптивный иммунитет при инфекции и иммунизации инактивированной вакциной против клещевого энцефалита // Молекулярная медицина. 2021. Т. 19, № 6. С. 43–48. [Morozova O.V., Isaeva E.I. Innate and adaptive immunity during infection and immunization with inactivated tick-borne encephalitis vaccine. Molekulyarnaya meditsina = Molecular Medicine, 2021, vol. 19, no. 6, pp. 43–48. (In Russ.)] doi: 10.29296/24999490-2021-06-07
  13. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2021 году: Государственный доклад. М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2022. 340 с. [On the state of sanitary and epidemiological welfare of the population in the Russian Federation in 2021: State Report. Moscow: Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being, 2022. 340 p. (In Russ.)]
  14. Патент № 2647450 Российская Федерация, МПК G01N 33/53 (2006.01). Способ оценки вероятности развития у пациента вариантов клещевых инфекций: безэритемной формы иксодового клещевого боррелиоза или сочетанного течения боррелиозно-энцефалитной инфекции: № 2017114768; заявлено 2017.04.26: опубликовано 2018.03.15 / Миноранская Н.С., Сарап П.В. Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства Здравоохранения Российской Федерации (RU). 13 с. [Patent No. 2647450 Russian Federation, Int. Cl. G01N 33/53 (2006.01). Method for assessing likelihood of patient developing variants of tick-borne infections: non-erythematous form of ixodid tick-borne borreliosis or combined course of borreliosis-encephalitis infection. No. 2017114768; application: 2017.04.26: date of publication 2018.03.15 / Minoranskaya N.S., Sarap P.V. Proprietor: Federal’noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel’noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya «Krasnoyarskii gosudarstvennyi meditsinskii universitet imeni professora V.F. Voino-Yasenetskogo» Ministerstva Zdravookhraneniya Rossiiskoi Federatsii (RU). 13 p.]
  15. Пинегин Б.В., Пащенков М.В., Пинегин В.Б., Хаитов Р.М. Эпителиальные клетки слизистых оболочек и новые подходы к иммунопрофилактике и иммунотерапии инфекционных заболеваний // Иммунология. 2020. Т. 41, № 6. С. 486–500. [Pinegin B.V., Pashenkov M.V., Pinegin V.B., Khaitov R.M. Mucosal epithelial cells and novel approaches to immunoprophylaxy and immunotherapy of infectious diseases. Immunologiya = Immunologiya, 2020, vol. 41, no. 6, pp. 486–500. (In Russ.)] doi: 10.33029/0206-4952-2020-41-6-486-500
  16. Семенов В.А., Хохлова З.А., Этенко Д.А., Бондаренко Т.Е., Кудашева С.В., Старченкова Т.Е. Неверифицированные клещевые инфекции // Инфекционные болезни: новости, мнения, обучение. 2020. Т. 9, № 4. С. 103–109. [Semenov V.A., Khokhlova Z.A., Etenko D.A., Bondarenko T.E., Kudasheva S.E., Starchenkova T.E. Non-verified tick-borne infections. Infektsionnye bolezni: novosti, mneniya, obuchenie = Infectious Diseases: News, Opinions, Training, 2020, vol. 9, no. 4, pp. 103–109. (In Russ.)] doi: 10.33029/2305-3496-2020-9-4-103-109
  17. Трошина Е.А. Роль цитокинов в процессах адаптивной интеграции иммунных и нейроэндокринных реакций организма // Проблемы эндокринологии. 2021. Т. 67, № 2. С. 4–9. [Troshina E.A. The role of cytokines in the processes of adaptive integration of immune and neuroendocrine reactions of the human body. Problemy endokrinologii = Problems of Endocrinology, 2021, vol. 67, no. 2, pp. 4–9. (In Russ.)] doi: 10.14341/probl12744
  18. Устьянцева И.М., Кулагина Е.А., Алиев А.Р., Агаджанян В.В. Взаимосвязь расширенных параметров воспаления гематологического анализа (NEUT-RI, NEUT-GI, RE-LYMP, AS-LYMP) с риском развития инфекции при политравме // Политравма. 2019. № 3. С. 6–15. [Ustyantseva I.M., Kulagina E.A., Aliev A.R., Agadzhanyan V.V. Relationship between extended inflammatory parameters of hematologic analysis (NEUT-RI, NEUT-GI, RE-LYMP, AS-LYMP) with risk of infection in polytrauma. Politravma = Polytrauma, 2019, no. 3, pp. 6–15. (In Russ.)]
  19. Фрейдлин И.С. Современные представления о фагоцитарной теории // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2008. № 5. С. 4–10. [Freidlin I.S. Update views on the theory of phagocytosis. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2008, no. 5, pp. 4–10. (In Russ.)]
  20. Шарифуллина Л.Д., Мурзабаева Р.Т., Гареев Е.М. Иммунологические особенности воспалительного процесса в остром периоде иксодовых клещевых боррелиозов // Медицинский вестник Башкортостана. 2017. Т. 12, № 5. С. 69–74. [Sharifullina L.D., Murzabaeva R.T., Gareev E.M. Immunological peculiarities of the inflammatory process in the acute period of ixodic tick-borne borreliosis. Meditsinskii vestnik Bashkortostana = Bashkortostan Medical Journal, 2017, vol. 12, no. 5, рр. 69–74.(In Russ.)]
  21. Gudowska-Sawczuk M., Mroczko B. Selected biomarkers of tick-borne encephalitis: a review. Int. J. Mol. Sci., 2021, vol. 22, no. 19: 10615. doi: 10.3390/ijms221910615
  22. Henriot I., Launay E., Boubaya M., Cremet L., Illiaquer M., Caillon H., Desjonquères A., Gillet B., Béné M.C., Eveillard M. New parameters on the hematology analyzer XN-10 (SysmexTM) allow to distinguish childhood bacterial and viral infections. Int. J. Lab. Hematol., 2017, vol. 39, no. 1, pp. 14–20. doi: 10.1111/ijlh.12562
  23. Park S.H., Park C.J., Lee B.R., Nam K.S., Kim M.J., Han M.Y., Kim Y.J., Cho Y.U., Jang S. Sepsis affects most routine and cell population data (CPD) obtained using the Sysmex XN-2000 blood cell analyzer: neutrophil-related CPD NE-SFL and NE-WY provide useful information for detecting sepsis. Int. J. Lab. Hematol., 2015, vol. 37, no. 2, pp. 190–198. doi: 10.1111/ijlh.12261
  24. Prodjosoewojo S., Riswari S.F., Djauhari H., Kosasih H., van Pelt L.J., Alisjahbana B., van der Ven A.J., de Mast Q. A novel diagnostic algorithm equipped on an automated hematology analyzer to differentiate between common causes of febrile illness in Southeast Asia. PLoS Negl. Trop. Dis., 2019, vol. 13, no. 3: e0007183. doi: 10.1371/journal.pntd.0007183
  25. Tokarska-Rodak M., Pańczuk A., Fota-Markowska H., Matuska K. Analysis of selected serological parameters in patients with diagnosed Lyme borreliosis and in seropositive patients with no clinical symptoms. Ann. Agric. Environ. Med., 2021, vol. 28, no. 3, pp. 397–403. doi: 10.26444/aaem/124088
  26. Urrechaga E., Boveda O., Aguirre U. Improvement in detecting sepsis using leukocyte cell population data (CPD). Clin. Chem. Lab. Med., 2019, vol. 57, no. 6, pp. 918–926. doi: 10.1515/cclm-2018-0979

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Voronkova O.V., Ilyinskikh E.N., Hasanova R.R., Esimova I.E., Semenov A.G., Karpova M.R., Motlokhova E.A., Chernyshov N.A., Yampolskaya O.V., Yampolskaya A.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».