IL-6 and IL-18 cytokine traps in COVID-19

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Cytokines are mediators of immunity that regulate inflammation. Intensity of inflammatory process is strongly dependent on the cytokine type and duration of its effect. Interleukin 6 (IL-6) and interleukin 18 (IL-18) play an important role in the initiation and progression of inflammation. Cytokines regulate the inflammatory process in different ways by inducing or inhibiting inflammatory reactions. Functional activity of cytokines is limited by trap molecules whose levels determine initiation of protective or pathological effects of interleukins. Soluble glycoprotein sgp130 functions as a trap for IL-6, while IL-18 is controlled by IL-18 binding protein (IL-18BP). High IL-6 and IL-18 levels were recorded in COVID-19 patients, being associated with unfavorable outcome of the disease. Our objective was to compare sgp130 and IL-18BP levels in patients with different degrees of COVID-19. Retrospective study included 74 COVID-19 patients (40 men and 34 women) aged 63±14 years. The patients were assigned to groups according to severity of lung damage. Group 1 included patients without lung damage; group 2, patients with moderate pneumonia (< 50% lung damage); group 3, patients with severe pneumonia (> 50% lung damage). Plasma levels of cytokines and their trap molecules were determined by quantitative immunoenzyme assay. IL-6 and IL-18 plasma concentrations increased with COVID-19 severity. Ambiguous changes were recorded for their traps. Plasma levels of sgp130 were lower in patients with moderate pneumonia than in patients without lung damage. In patients with severe pneumonia sgp130 plasma concentrations were higher than those in patients with mild pneumonia, being similar to those in patients without lung damage. In contrast to sgp130, IL-18BP levels decreased with COVID-19 severity. Thus, an increase in IL-6 and IL-18 levels parallel to COVID-19 severity is accompanied by ambiguous changes in the levels of their trap molecules. The ratio between the levels of IL-6 and IL-18 and their traps reflects the degree of COVID-19 severity.

About the authors

A. A. Korotaeva

National Medical Research Centre of Cardiology named after academician E.I. Chazov

Email: erihter@mail.ru

DSc (Biology), Chief Researcher

Russian Federation, 121552, Moscow, Academician Chazov str., 15a

Elena V. Samoilova

National Medical Research Centre of Cardiology named after academician E.I. Chazov

Author for correspondence.
Email: erihter@mail.ru

PhD, Leading Researcher

Russian Federation, 121552, Moscow, Academician Chazov str., 15a

D. A. Chepurnova

National Medical Research Centre of Cardiology named after academician E.I. Chazov

Email: erihter@mail.ru

Junior Researcher

Russian Federation, 121552, Moscow, Academician Chazov str., 15a

N. V. Pogosova

National Medical Research Centre of Cardiology named after academician E.I. Chazov

Email: erihter@mail.ru

DSc (Medicine), Professor, Deputy General Director for Scientific and Analytical Work and Preventive Cardiology

Russian Federation, 121552, Moscow, Academician Chazov str., 15a

D. T. Kuchiev

National Medical Research Centre of Cardiology named after academician E.I. Chazov

Email: erihter@mail.ru

PhD Student

Russian Federation, 121552, Moscow, Academician Chazov str., 15a

F. N. Paleev

National Medical Research Centre of Cardiology named after academician E.I. Chazov

Email: erihter@mail.ru

RAS Corresponding Member, DSc (Medicine), Professor, First Deputy General Director, Deputy General Director for Research

Russian Federation, 121552, Moscow, Academician Chazov str., 15a

References

  1. Черешнев В.А., Гусев Е.Ю. Иммунология воспаления: роль цитокинов // Медицинская иммунология. 2001. Т. 3, № 3. С. 361–368. [Chereshnev V.A., Gusev E.Yu. Immunology of inflammation: the role of cytokines. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2001, vol. 3, no. 3, pp. 361–368. (In Russ.)]
  2. Dinarello C.A., Novick D., Kim S., Kaplanski G. Interleukin-18 and IL-18 binding protein. Front. Immunol., 2013, no. 4: 289. doi: 10.3389/fimmu.2013.00289
  3. Jamoussi A., Messaoud L., Jarraya F., Rachdi E., Ben Mrad N., Yaalaoui S., Besbes M., Ayed S., Ben Khelil J. Interleukin 6 prediction of mortality in critically ill COVID19 patients: a prospective observational cohort study. PLoS One, 2023, vol. 18, no.3: e0279935. doi: 10.1371/journal.pone.0279935
  4. Jostock T., Mullberg J., Ozbek S., Atreya R., Blinn G., Voltz N., Fischer M., Neurath M.F., Rose-John S. Soluble gp130 is the natural inhibitor of soluble interleukin-6 receptor transsignaling responses. Eur. J. Biochem., 2001, vol. 268, no.1, pp. 160–167. doi: 10.10⁴6/j.1432-1327.2001.01867
  5. Liang D., Ma W., Yao C., Liu H., Chen X. Imbalance of interleukin 18 and interleukin 18 binding protein in patients with lupus nephritis. Cell. Mol. Immunol., 2006, vol. 3, no. 4, pp. 303–306.
  6. Novick D., Elbirt D., Miller G., Dinarello C.A., Rubinstein M., Sthoeger Z.M. High circulating levels of free interleukin-18 in patients with active SLE in the presence of elevated levels of interleukin-18 binding protein. J. Autoimmun., 2010, vol. 34, no.2, pp. 121–126. doi: 10.1016/j.jaut.2009.08.002
  7. Rodriguez-Hernandez M.A., Carneros D., Nunez-Nunez M., Coca R., Baena R., Lopez-Ruiz G.M., Cano-Serrano M.E., Martinez-Telleria A., Fuentes-Lopez A., Praena-Fernandez J.M., Garbers Ch., Hernandez-Quero J., Garcia F., Rose-John S., Bustos M. Identification of IL-6 signalling components as predictors of severity and outcome in COVID-19. Front. Immunol., 2022, vol. 13: 891456. doi: 10.3389/fimmu.891456
  8. Rose-John S. IL-6 trans-signaling via the soluble IL-6 receptor: importance for the pro-inflammatory activities of IL-6. Int. J. Biol. Sci., 2012, vol. 8, no. 9, pp. 1237–1247. doi: 10.7150/ijbs.4989
  9. Rose-John S. The Soluble Interleukin 6 Receptor: advanced therapeutic options in inflammation. Clin. Pharmacol. Ther., 2017, vol. 102, no. 4, pp. 591–598. doi: 10.1002/cpt.782
  10. Satış H., Özger H.S., Aysert Yıldız P., Hızel K., Gulbahar Ö., Erbaş G., Aygencel G., Guzel Tunccan O., Öztürk M.A., Dizbay M., Tufan A. Prognostic value of interleukin-18 and its association with other inflammatory markers and disease severity in COVID-19. Cytokine, 2021, no. 137: 155302. doi: 10.1016/j.cyto.2020.155302
  11. Shao X.T., Feng L., Gu L.J., Wu L.J., Feng T.T., Yang Y.M., Wu N.P., Yao H.P. Expression of interleukin-18, IL-18BP, and IL-18R in serum, synovial fluid, and synovial tissue in patients with rheumatoid arthritis. Clin. Exp. Med., 2009, vol. 9, no. 3, pp. 215–221. doi: 10.1007/s10238-009-0036-2
  12. Yin J.X., Agbana Y.L., Sun Z.S., Fei S.W., Zhao H.Q., Zhou X.N., Chen J.H., Kassegne K. Increased interleukin-6 is associated with long COVID-19: a systematic review and meta-analysis. Infect. Dis. Poverty, 2023, vol. 12, no. 1: 43. doi: 10.1186/s40249-023-010⁸6-z

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. IL-6 (A), sIL-6R (B) and IL-18 (C) levels depending on the severity of COVID-19

Download (535KB)
3. Figure 2. IL-18BP (A) and sgp130 (B) levels depending on the severity of COVID-19

Download (337KB)

Copyright (c) 2024 Korotaeva A.A., Samoilova E.V., Chepurnova D.A., Pogosova N.V., Kuchiev D.T., Paleev F.N.

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».