Analysis of the microbial profile of sputum and the il-4, il-6, il-10, ifn-γ cytokine levels in patients with community-acquired pneumonia during the covid-19 pandemic

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Objective. Analysis of the microbial profile and interleukin-4, -6, -10 (IL-4, -6, -10) cytokine and interferon-gamma (IFN-γ) levels in sputum samples of patients with community-acquired pneumonia (CAP) during the COVID-19 pandemic.

Materials and methods. Patients with CAP with positive results of sputum polymerase chain reaction (PCR) for the RNA of the new coronavirus (SARS-CoV-2) were included in the group 1 (n = 46), patients with negative results - in the group 2 (n = 57). Bacteriological and enzyme immunoassays of sputum were performed.

Results. In both groups there were pathogens belonging to 3 genera: Streptococcus spp. in group 1 – 35.7 ± 2.0, in group 2 – 34.0 ± 2.2 (p > 0.05); Staphylococcus spp. – 24.5 ± 2.2 and 11.8 ± 4.3% (p < 0.05); yeast-like fungi of the Candida genus – 47.0 ± 2.3 and 11.2 ± 1.3% (p < 0.05), respectively. Analysis of cytokines in sputum showed that in samples from patients of the group 1, the IFN-γ γ level was 89.58 ± 26.5 pg/mL, and in the group 2 – 121.07 ± 24.55 pg/mL (p > 0, 05); IL-10 – 22.11 ± 6.19 pg/mL and 13.64 ± 3.50 pg/mL, respectively (p > 0.05).

Conclusion. The structure of the sputum microbiota in patients with CAP in both groups was dominated by Streptococcus and Staphylococcus, which were significantly more resistant to antibiotics. The significant role of yeast-like fungi of the Candida genus in the development of CAP has been shown. In CAP, overproduction of the anti-inflammatory IFN-γ was detected. A significant difference in cytokine levels in groups 1 and 2 was noted for IL-10 – 22.1 ± and 13.6 ± 3.5 pg/ml, respectively (p < 0.05).

About the authors

Inna S. Polishchuk

Rostov Research Institute of Microbiology and Parasitology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Author for correspondence.
Email: in.polischuk2014@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7188-6465

Junior Researcher

Russian Federation, Rostov-on-Don

Anna V. Aleshukina

Rostov Research Institute of Microbiology and Parasitology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Email: aaleshukina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9797-2441

MD, Chief Researcher

Russian Federation, Rostov-on-Don

Denis V. Dontsov

Rostov State Medical University

Email: d_dontcov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9253-3864

Associate Professor, Professor, Department of Infectious Diseases

Russian Federation, Rostov-on-Don

Kristina G. Markova

Rostov Research Institute of Microbiology and Parasitology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Email: syomchenko@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-5154-1171

Researcher, Rostov Research Institute of Microbiology and Parasitology

Russian Federation, Rostov-on-Don

Iraida S. Berezinskaya

Rostov Research Institute of Microbiology and Parasitology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being

Email: aleshukina@yandex.ru

Junior Researcher

Russian Federation, Rostov-on-Don

Tatiana I. Tverdokhlebova

Rostov Research Institute of Microbiology and Parasitology, Russian Federal Service for Supervision of Consumer Rights Protection and Human Well-Being; Rostov State Medical University

Email: rostovniimp@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3912-0291

MD, Director

Russian Federation, Rostov-on-Don; Rostov-on-Don

References

  1. Чучалин А.Г., Синопальников А.И., Козлов Р.С., Авдеев С.Н., Тюрин И.Е., Руднов В.А. и др. Клинические рекомендации по диагностике, лечению и профилактике тяжелой внебольничной пневмонии у взрослых. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия 2015; 17(2): 84–126.
  2. Chuchalin A.G., Sinopalnikov A.I., Kozlov R.S., Avdeev S.N., Tyurin I.E., Rudnov V.A. et al. [Clinical recommendations for the diagnosis, treatment and prevention of severe community-acquired pneumonia in adults]. Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy 2015; 17(2): 84–126. (In Russ.).
  3. Рачина С.А., Бобылев А.А. Атипичные возбудители внебольничной пневмонии: от эпидемиологии к особенностям диагностики и лечения. Практическая пульмонология 2016; (2): 7–20.
  4. Rachina S.A., Bobylev A.A. [Atypical pathogens of community-acquired pneumonia: from epidemiology to features of diagnosis and treatment]. Practical Pulmonology 2016; (2): 7–20. (In Russ.).
  5. Рачина С.А., Иванчик Н.В., Козлов Р.С. Особенности микробиологической диагностики при внебольничной пневмонии у взрослых. Практическая пульмонология 2016; (4): 7–40.
  6. Rachina S.A., Ivanchik N.V., Kozlov R.S. [Features of microbiological diagnostics in community-acquired pneumonia in adults]. Practical Pulmonology 2016; (4): 7–40. (In Russ.).
  7. Синопальников А.И. Атипичные возбудители и атипичная пневмония. Практическая пульмонология 2010; (3): 10–4.
  8. Sinopalnikov A.I. [Atypical pathogens and atypical pneumonia]. Practical Pulmonology 2010; (3): 10–4. (In Russ.).
  9. Касснер Л.Н., Маркелова Е.В., Ицкович А.И. Цитокины как показатель воспаления при пневмонии у детей. Успехи современного естествознания 2005; (7): 35–6.
  10. Kassner L.N., Markelova E.V., Itskovich A.I. [Cytokines as an indicator of inflammation in pneumonia in children]. Successes of Modern Natural Science 2005; (7): 35–6. (In Russ.).
  11. Чучалин А.Г., Синопальников А.И., Козлов Р.С., Тюрин И.Е., Рачина С.А. Внебольничная пневмония у взрослых: практические рекомендации по диагностике, лечению и профилактике. М.: Российское респираторное общество, Межрегиональная ассоциация по клинической микробиологии и антимикробной химиотерапии (МАКМАХ), 2010.186 с.
  12. Chuchalin A.G., Sinopalnikov A.I., Kozlov R.S., Tyurin I. E., Rachina S.A. [Community-acquired pneumonia in adults: practical recommendations for diagnosis, treatment and prevention]. Moscow: Russian Respiratory Society, Interregional Association for Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy (IACMAC); 2010.186 p. (In Russ.).
  13. О состоянии санитарно-эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2020 году. Государственный доклад. М., 2020; 133–5.
  14. [On the state of sanitary and epidemiological welfare of the population in the Russian Federation in 2020. State report]. Moscow, 2020; 133–5. (In Russ.).
  15. Попова А.Ю., Ежлова Е.Б., Демина Ю.В., Носков А.К., Ковалев Е.В., Чемисова О.С. и др. Особенности этиологии внебольничных пневмоний, ассоциированных с COVID-19. Проблемы особо опасных инфекций 2020; (4): 99–105. doi: 10.35627/2219-5238/2021-29-7-67-75
  16. Popova A.Yu., Yezhlova E.B., Demina Yu.V., Noskov A.K., Kovalev E.V., Chemisova O.S. et al. [Features of the etiology of community-acquired pneumonia associated with COVID-19]. Problems of Particularly Dangerous Infections 2020; (4): 99–105. (In Russ.). doi: 10.35627/2219-5238/2021-29-7-67-75
  17. Твердохлебова Т.И., Алешукина А.В., Суладзе А.Г., Рындич А.А., Думбадзе О.С., Колпаков Д.С. и др. Деятельность ФБУН РостовНИИ микробиологии и паразитологии Роспотребнадзора в период пандемии COVID-19. Главврач Юга России 2021; 1(76): 4–8.
  18. Tverdokhlebova T.I., Alyoshukina A.V., Suladze A.G., Ryndich A.A., Dumbadze O.S., Kolpakov D.S. et al. [Activities of the Federal State Budgetary Institution of the Rostov Institute of Microbiology and Parasitology of Russian Federal Service for Supervision of Consumer Right Protection and Hunan Well-Being during the COVID-19 pandemic]. Chief Physician of the South of Russia 2021; 1(76): 4–8. (In Russ.).
  19. Внебольничная пневмония у взрослых МКБ-10: J13–J18. Клинические рекомендации. М.: Российское респираторное общество, Межрегиональная ассоциация по клинической микробиологии и антимикробной химиотерапии, 2019. 98 с.
  20. [Community-acquired pneumonia in adults ICD-10: J13–J18. Clinical recommendations]. Moscow: Russian Respiratory Society, Interregional Association for Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy, 2019. 98 p. (In Russ.).
  21. Катаева Л.В., Вакарина А.А., Степанова Т.Ф., Степанова К.Б. Микробиота нижних дыхательных путей при внебольничных пневмониях, в том числе ассоциированных с SARS-CоV-2. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии 2021; 98(5): 528–37. DOI: http://dx.doi.org/10.51620/0869-2084-2021-66-4-217-222
  22. Kataeva L.V., Vakarina A.A., Stepanova T.F., Stepanova K.B. [Microbiota of the lower respiratory tract in community-acquired pneumonia, including those associated with SARS-CoV-2]. Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology 2021; 98(5): 528–37. (In Russ.). DOI: http://dx.doi.org/10.51620/0869-2084-2021-66-4-217-222
  23. Бондаренко А.П., Шмыленко В.А., Троценко О.Е., Котова В.О., Бутакова Л.В., Базыкина Е.А. Характеристика бактериальной микрофлоры, выделенной из проб мокроты больных пневмонией в Хабаровске и Хабаровском крае в начальный период пандемии COVID-19 (май–июнь 2020 г.). Проблемы особо опасных инфекций 2020; (3): 43–49. doi: 10.21055/0370-1069-2020-3-43-49
  24. Bondarenko A.P., Shmylenko V.A., Trotsenko O.E., Kotova V.O., Butakova L.V., Bazykina E.A. [Characteristics of bacterial microflora isolated from sputum samples of patients with pneumonia in Khabarovsk and Khabarovsk Krai during the initial period of the COVID-19 pandemic (May–June 2020)]. Problems of Particularly Dangerous Infections 2020; (3): 43–9. (In Russ.). doi: 10.21055/0370-1069-2020-3-43-49
  25. Федорова Н.В. Внебольничная пневмония у взрослых. Российский семейный врач 2007; (4): 25–34.
  26. Fedorova N.V. [Community-acquired pneumonia in adults]. Russian Family Doctor 2007; (4): 25–34 (In Russ.).
  27. Солдатов А.А., Авдеева Ж.И., Медуницын Н.В., Крючков Н.А. Механизмы развития нежелательного иммунного ответа при применении биотехнологических препаратов. Иммунология 2017; 38(5): 271–83.
  28. Soldatov A.A., Avdeeva Zh.I., Medunitsyn N.V., Kryuchkov N.A. [Mechanisms of development of an undesirable immune response when using biotechnological drugs]. Immunology 2017; 38(5): 271–83. (In Russ.).
  29. Nixon L.S., Yung B., Bell S.C., Stuart Elborn J, Shale D.J. Circulating immunoreactive interleukin-6 in cystic fibrosis. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine 1998; 157(6): 1764–9. doi: 10.1164/ajrccm.157.6.9704086
  30. Takanashi S., Hasegawa Y., Kanehira Y.., Yamamoto K, Fujimoto K., Satoh K, et al. Interleukin-10 level in sputum is reduced in bronchial asthma, COPD and in smokers. European Respiratory Journal 1999; 14(2): 309–14. doi: 10.1034/j.1399-3003.1999.14b12.x
  31. Ribeiro-Rodrigues R., Resende C.T., Johnson J.L., Ribeiro F., Palaci M., Sá R.T. et al. Sputum cytokine levels in patients with pulmonary tuberculosis as early markers of mycobacterial clearance. Clinical and Vaccine Immunology 2002; 9(4): 818–23. doi: 10.1128/cdli.9.4.818-823.2002

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

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».