Immune response and laboratory markers in the spectrum of severity of COVID-19

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

BACKGROUND: Serum antibodies to SARS-CoV-2, when measured early after disease onset, may add value to the diagnosis of COVID-19.

AIM: To examine the levels of serum antibodies to SARS-CoV-2 and laboratory blood parameters in hospitalized patients with COVID-19 of varying severity.

MATERIALS AND METHODS: In this retrospective cohort study, we examined laboratory markers of inflammation in patients with acute COVID-19 during the 1st week of hospitalization. The levels of serum antibodies to SARS-CoV-2 were studied using commercial test systems.

RESULTS: In 47% of hospitalized patients with COVID-19, during the first week of hospital stay, IgM and IgG antibodies to SARS-CoV-2 were detected, both in the case of a positive and negative PCR test. An average positive cor- relation of detected IgM and IgG with antibodies to the receptor-binding site of the S-protein of the SARS-CoV-2 virus is shown. In total, IgM and IgG antibodies to SARS-CoV-2 were most often detected in patients with a favorable course of the disease. Laboratory parameters in patients with moderate and severe COVID-19 were characterized by a significant increase in the level of serum C-reactive protein, an increase in the neutrophil-leukocyte ratio and fibrinogen level, in comparison with data from patients with a mild course of the disease. In mild cases of infection, a moderately negative correlation was revealed between the levels of antibodies to SARS-CoV-2 and NLR.

CONCLUSIONS: Detection of antibodies to SARS-CoV-2 in the early stages of hospitalization may be a predictor of a favorable outcome of the disease and serve as an additional criterion for the diagnosis of COVID-19 along with PCR analysis.

About the authors

Yulia A. Desheva

Institute of Experimental Medicine; Saint Petersburg State University

Email: desheva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9794-3520
SPIN-code: 4881-3786
Scopus Author ID: 9939567500
ResearcherId: I-1493-2013

MD, Dr. Sci. (Med.), Professor of the Department of Fundamental Problems of Medicine and Medical Technologies

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022; Saint Petersburg

Tamara N. Shvedova

Vsevolozhsk Clinical Interdistrict Hospital

Email: toma_nn@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6649-8150

Head of the Clinical and Diagnostic Laboratory

Russian Federation, Leningrad Region

Polina A. Kudar

Institute of Experimental Medicine

Email: polina6226@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3342-5828

Junior Research Associate at the World-Class Scientific Center “Center for Personalized Medicine”

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Daria S. Petrachkova

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: ya.dashook@ya.ru
ORCID iD: 0009-0004-0045-4886

Document specialist of Department of Translational Medicine

Russian Federation, 12 Academician Pavlov St., Saint Petersburg, 197022

Anna A. Lerner

Vsevolozhsk Clinical Interdistrict Hospital; North-Western State Medical University named after I.I. Mechnikov

Email: sever67@bk.ru
ORCID iD: 0000-0001-5848-6486

MD, Cand. Sci. (Med.), Doctor of the Clinical Diagnostic Laboratory; Chief Staff Specialist in Clinical Laboratory Diagnostics

Russian Federation, Leningrad Region; Saint Petersburg

References

  1. Al-Tamimi M, Tarifi AA, Qaqish A, et al. Immunoglobulins response of COVID-19 patients, COVID-19 vaccine recipients, and random individuals. Plos one. 2023;18(2):e0281689. doi: 10.1371/journal.pone.0281689
  2. Kirkcaldy RD, King BA, Brooks JT. COVID-19 and postinfection immunity: limited evidence, many remaining questions. JAMA. 2020;323(22):2245–2246. doi: 10.1001/jama.2020.7869
  3. Rezaei M, Baghaei P, Sadr M, et al. Diagnosis of COVID-19 by serology in admitted patients with negative RT-PCR assay. Iran J Allergy Asthma Immunol. 2021;20(4):394–401.
  4. Shi J, Zheng J, Tai W, et al. A glycosylated RBD protein induces enhanced neutralizing antibodies against Omicron and other variants with improved protection against SARS-CoV-2 infection. J Virol. 2022;96(17):e0011822. doi: 10.1128/jvi.00118-22
  5. Pink I, Raupach D, Fuge J, et al. C-reactive protein and procalcitonin for antimicrobial stewardship in COVID-19. Infection. 2021;49(5):935–943. doi: 10.1007/s15010-021-01615-8
  6. Vafadar Moradi E, Teimouri A, Rezaee R, et al. Increased age, neutrophil-to-lymphocyte ratio (NLR) and white blood cells count are associated with higher COVID-19 mortality. Am J Emerg Med. 2021;40:11–14. doi: 10.1016/j.ajem.2020.12.003
  7. Wang Y, Kang H, Liu X, Tong Z. Combination of RT-qPCR testing and clinical features for diagnosis of COVID-19 facilitates management of SARS-CoV-2 outbreak. J Med Virol. 2020;92(6):538–539. doi: 10.1002/jmv.25721
  8. Plūme J, Galvanovskis A, Šmite S, et al. Early and strong antibody responses to SARS-CoV-2 predict disease severity in COVID-19 patients. J Transl Med. 2022;20(1):176. doi: 10.1186/s12967-022-03382-y
  9. Jurenka J, Nagyová A, Dababseh M, et al. Anti-SARS-CoV-2 antibody status at the time of hospital admission and the prognosis of patients with COVID-19: a prospective observational study. Infect Dis Rep. 2022;14(6):1004–1016. doi: 10.3390/idr14060100
  10. Kolb P, Giese S, Voll RE, et al. Immune complexes as culprits of immunopathology in severe COVID-19. Med Microbiol Immunol. 2023;212(2):185–191. doi: 10.1007/s00430-022-00743-8
  11. Lucas C, Klein J, Sundaram ME, et al. Delayed production of neutralizing antibodies correlates with fatal COVID-19. Nat Med. 2021;27(7):1178–1186. doi: 10.1038/s41591-021-01355-0
  12. Desheva Y, Lerner A, Shvedova T, et al. Pilot study results on antibodies to the S-and N-Proteins of SARS-CoV-2 in paired sera from COVID-19 patients with varying severity. Antibodies (Basel). 2023;12(1):19. doi: 10.3390/antib12010019
  13. Stringer D, Braude P, Myint PK, et al. The role of C-reactive protein as a prognostic marker in COVID-19. Int J Epidemiol. 2021;50(2):420–429. doi: 10.1093/ije/dyab012
  14. Fazal M. C-reactive protein a promising biomarker of COVID-19 severity. Korean J Clin Lab Sci. 2021;53(3):201–207. doi: 10.15324/kjcls.2021.53.3.201
  15. Liu Y, Du X, Chen J, et al. Neutrophil-to-lymphocyte ratio as an independent risk factor for mortality in hospitalized patients with COVID-19. J Infect. 2020;81(1):e6–e12. doi: 10.1016/j.jinf.2020.04.002

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Seropositivity rates of IgM and IgG antibodies to SARS-CoV-2 (ELISA, Vector-Best) (а); correlation indicators be- tween the levels of IgM and IgG antibodies to SARS-CoV-2 (b); proportions of individuals with antibodies to SARS-CoV-2 with different outcomes of COVID-19 (c)

Download (239KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Antibodies to SARS-CoV-2 in individual sera of patients with a positive and negative test for SARS-CoV-2

Download (174KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Study of antibodies to SARS-CoV-2 in paired sera of patients with COVID-19: 1 point — blood samples obtained upon admission to the hospital, n = 20; point 2 — blood serum obtained after 5–7 days of hospital stay, n = 20. IgM to SARS-CoV-2 (ELISA, Vector-Best) (a); IgG to SARS-CoV-2 (ELISA, Vector-Best) (b); anti-RBD antibodies (c); in- creases in IgG and anti-RBD antibodies in paired blood sera of patients with positive PCR confirmation COVID-19 (n = 8) and without PCR confirmation (n = 12) (d); correlation rates of anti-RBD antibody levels with IgM and IgG to SARS-CoV-2, n = 12 (e)

Download (325KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Analysis of blood parameters depending on the severity of the disease. Hierarchical clustering based on raw signal intensity for blood tests (n = 70 samples obtained on hospital admission). The data has been processed using the mean nor- malization method (Z-score normalization). The pattern of feature intensity was obtained using the built-in functions of the Seaborn library in Python B (а); correlation analysis of NLO and fibrinogen indices in sera with different CRP contents (b); correlation rates between antibody levels to SARS-CoV-2 and UFO among patients with mild COVID-19. The level of seropositivity was determined using the Vector-Best test system (c, d)

Download (300KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Eco-Vector



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».