SARS-CoV-2 infection as a risk factor for the development of autoimmune pathology

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Relevance: The review is devoted to the analyses of literature data on disorders of the immune system in COVID-19. Since some of the clinical symptoms of COVID-19 are consistent with those of autoimmune diseases, one of the fundamental questions about COVID-19 pathogenesis is whether SARS-CoV-2 infection is a risk factor for autoimmune disorders. Objective: The assessment of the possible role of the humoral response, in particular, antibodies with different specificity to COVID-19, in developing autoimmune reactions. Material and methods: Scientific publications on the autoimmune diseases published over the past 15 years and on COVID-19 for 2020-2022 were analyzed and systemized; the articles were searched in the PubMed and Scopus databases. Results: This review compares classical autoimmune diseases and COVID-19. This comparison is relevant since the use of drugs commonly prescribed for autoimmune diseases is practised in treating patients with severe COVID-19. The variety of autoantibodies in COVID-19 may reflect transient immune activation under conditions of acute infection, as well as early loss of tolerance and further development of chronic autoimmune pathology. Here we review the viral infections triggering autoimmune pathologies and possible mechanisms of autoimmunity induction in COVID-19; we classified the main groups of antibodies described in patients with COVID-19.

About the authors

Anna Mikhailovna Timofeeva

Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: anna.m.timofeeva@gmail.com
Junior Researcher; Candidate of Biological Sciences. Russian Federation, 630090, Novosibirsk, Lavrent’eva st., 8

Sergey Evgenievich Sedykh

Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State University

Email: sirozha@gmail.com
Researcher; Candidate of Biological Sciences. Russian Federation, 630090, Novosibirsk, Pirogova st., 1

Georgy Alexandrovich Nevinsky

Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences; Novosibirsk State University

Email: nevinsky@niboch.nsc.ru
Head of Laboratory, Institute of Chemical Biology and Fundamental Medicine; Doctor of Chemical Sciences, Professor. Russian Federation, 630090, Novosibirsk, Pirogova st., 1

References

  1. Albiol N., Awol R., Martino R. Autoimmune thrombotic thrombocytopenic purpura (TTP) associated with CoVID-19. Ann Hematol. 2020; 99 (7): 1673-4. https://doi.org/10.1007/s00277-020-04097-0
  2. Malkova A.M., Kudryavtsev I.V, Starshinova A.A., Kudlay D.A., Zinchenko Yu.S., Glushkova A., Yablonskiy P, Shoenfeld Ye. Post COVID-19 syndrome in patients with asymptomatic/mild form. Pathogens. 2021; 10 (11), 1408: 1-11.
  3. Maeda Y., Nishikawa H., Sugiyama D. et al. Detection of self-reactive CD8 + T cells with an anergic phenotype in healthy individuals. Science (80-). 2014; 346 (6216): 1536-40. https://doi.org/10.1126/science.aaa1292
  4. Hejrati A., Rafiei A., Soltanshahi M. et al. Innate immune response in systemic autoimmune diseases: a potential target of therapy. Inflammopharmacology. 2020; 28 (6): 1421-38. https://doi.org/10.1007/s10787-020-00762-y
  5. Shoenfeld Y. The mosaic of autoimmunity the role of environmental factors. Front Biosci. 2009; E1 (2): e46. https://doi.org/10.2741/e46
  6. Smatti M.K., Cyprian F.S., Nasrallah G.K., Al Thani A.A., Almishal R.O., Yassine H.M. Viruses and Autoimmunity: A Review on the Potential Interaction and Molecular Mechanisms. Viruses. 2019; 11 (8): 762. https://doi.org/10.3390/v11080762
  7. Sene D., Piette J.-C., Cacoub P. Antiphospholipid antibodies, antiphospholipid syndrome and infections. Autoimmun Rev 2008; 7 (4): 272-7. https://doi.org/10.10Wj.autrev.2007.10.001
  8. Timofeeva A., Sedykh S., Nevinsky G. PostImmune Antibodies in HIV-1 Infection in the Context of Vaccine Development: A Variety of Biological Functions and Catalytic Activities. Vaccines. 2022; 10 (3): 384. https://doi.org/10.3390/vaccines10030384
  9. Abdel-Wahab N., Lopez-Olivo M.A., Pinto-Patarroyo G.P., Suarez-Almazor M.E. Systematic review of case reports of antiphospholipid syndrome following infection. Lupus. 2016; 25 (14): 1520-31. https://doi.org/10.1177/0961203316640912
  10. Козлов В.А., Тихонова Е.П., Савченко А.А., Кудрявцев И.В., Андронова Н.В., Анисимова Е.Н., Головкин А.С., Демина Д.В., Здзитовецкий Д.Э., Калинина Ю.С., Каспаров Э.В., Козлов И.Г., Корсунский И.А., Кудлай Д.А., Кузьмина Т.Ю., Миноранская Н.С., Продеус А.П., Старикова Э.А., Черданцев Д.В., Чесноков А.Б., П.А. Шестерня, А.Г Борисов. Клиническая иммунология. Практическое пособие для инфекционистов. Красноярск: Поликор, 2021; 563.
  11. Ruan Q., Yang K., Wang W., Jiang L., Song J. Clinical predictors of mortality due to COVID-19 based on an analysis of data of 150 patients from Wuhan, China.Intensive Care Med. 2020; 46 (5): 846-8. https://doi.org/10.1007/s00134-020-05991-x
  12. Bastard P., Rosen L.B., Zhang Q. et al. Autoantibodies against type I IFNs in patients with life-threatening COVID-19. Science (80-). 2020; 370 (6515). https://doi.org/10.1126/science.abd4585
  13. Jenks S.A., Cashman K.S., Zumaquero E. et al. Distinct Effector B Cells Induced by Unregulated Toll-like Receptor 7 Contribute to Pathogenic Responses in Systemic Lupus Erythematosus. Immunity. 2018; 49 (4): 725-39.e6. https://doi.org/10.10Wj.immuni.2018.08.015
  14. Zuo Y., Estes S.K., Ali R.A. et al. Prothrombotic autoantibodies in serum from patients hospitalized with COVID-19. Sci Transl Med. 2020; 12 (570). https://doi.org/10.1126/sci-translmed.abd3876
  15. Xu Z., Shi L., Wang Y. et al. Pathological findings of COVID-19 associated with acute respiratory distress syndrome. Lancet Respir Med. 2020; 8 (4): 420-2. https://doi.org/10.1016/S2213-2600(20)30076-X
  16. Huang C., Wang Y., Li X. et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. Lancet. 2020; 395 (10223): 497-506. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30183-5
  17. Kanduc D., Shoenfeld Y. Molecular mimicry between SARS-CoV-2 spike glycoprotein and mammalian proteomes: implications for the vaccine. Immunol Res. 2020; 68 (5): 310-3. https://doi.org/10.1007/s12026-020-09152-6
  18. Anand P., Puranik A., Aravamudan M., Venkatakrishnan A., Soundararajan V. SARS-CoV-2 strategically mimics proteolytic activation of human ENaC. Elife. 2020;9. https://doi.org/10.7554/eLife.58603
  19. Lucchese G., Flöel A. Molecular mimicry between SARS-CoV-2 and respiratory pacemaker neurons. Autoimmun Rev 2020; 19 (7): 102556. https://doi.org/10.1016/j.autrev.2020.102556
  20. Marino Gammazza A., Légaré S., Lo Bosco G. et al. Human molecular chaperones share with SARS-CoV-2 antigenic epitopes potentially capable of eliciting autoimmunity against endothelial cells: possible role of molecular mimicry in COVID-19. Cell Stress Chaperones. 2020; 25 (5): 737-41. https://doi.org/10.1007/s12192-020-01148-3
  21. Lucchese G., Flöel A. SARS-CoV-2 and Guillain-Barré syndrome: molecular mimicry with human heat shock proteins as potential pathogenic mechanism. Cell Stress Chaperones. 2020; 25 (5): 731-5. https://doi.org/10.1007/s12192-020-01145-6
  22. Venkatakrishnan A.J., Kayal N., Anand P., Badley A.D., Church G.M., Soundararajan V. Benchmarking evolutionary tinkering underlying human-viral molecular mimicry shows multiple host pulmonary-arterial peptides mimicked by SARS-CoV-2. Cell Death Discov 2020; 6 (1): 96. https://doi.org/10.1038/s41420-020-00321-y
  23. Rahimi K. Guillain-Barre syndrome during COVID-19 pandemic: an overview of the reports. Neurol Sci. 2020; 41 (11): 3149-56. https://doi.org/10.1007/s10072-020-04693-y
  24. Toscano G., Palmerini F., Ravaglia S. et al. Guillain-Barre Syndrome Associated with SARS-CoV-2. N. Engl. J. Med. 2020; 382 (26): 2574-6. https://doi.org/10.1056/NE-JMc2009191
  25. Guan W., Ni Z., Hu Y. et al. Clinical Characteristics of Coronavirus Disease 2019 in China. N. Engl. J. Med. 2020; 382 (18): 1708-20. https://doi.org/10.1056/NEJMoa2002032
  26. Mateu-Salat M., Urgell E., Chico A. SARS-COV-2 as a trigger for autoimmune disease: report of two cases of Graves' disease after COVID-19. J. Endocrinol Invest. 2020; 43 (10): 1527-8. https://doi.org/10.1007/s40618-020-01366-7
  27. Lopez C., Kim J., Pandey A., Huang T., DeLoughery T.G. Simultaneous onset of COVID-19 and autoimmune haemolytic anaemia. Br. J. Haematol. 2020; 190 (1): 31-2. https://doi.org/10.1111/bjh.16786
  28. Akca U.K., Kesici S., Ozsurekci Y. et al. Kawasaki-like disease in children with COVID-19. Rheumatol Int. 2020; 40 (12): 2105-15. https://doi.org/10.1007/s00296-020-04701-6
  29. Marchand L., Pecquet M., Luyton C. Type 1 diabetes onset triggered by COVID-19. Acta Diabetol. 2020; 57 (10): 1265-6. https://doi.org/10.1007/s00592-020-01570-0
  30. Kazzaz N.M., McCune W.J., Knight J.S. Treatment of catastrophic antiphospholipid syndrome. Curr Opin Rheumatol. 2016; 28 (3): 218-27. https://doi.org/10.1097/B0R.0000000000000269
  31. Cesarman-Maus G., Rios-Luna N.P, Deora A.B. et al. Autoantibodies against the fibrinolytic receptor, annexin 2, in antiphospholipid syndrome. Blood. 2006; 107 (11): 4375-82. https://doi.org/10.1182/blood-2005-07-2636
  32. Pascolini S., Vannini A., Deleonardi G. et al. COVID-19 and Immunological Dysregulation: Can Autoantibodies be Useful? Clin Transl Sci. 2021; 14 (2): 502-8. https://doi.org/10.1111/cts.12908
  33. Ehrenfeld M., Tincani A., Andreoli L. et al. Covid-19 and autoimmunity. Autoimmun Rev. 2020; 19 (8): 102597. https://doi.org/10.1016/j.autrev.2020.102597
  34. Canas F., Simonin L., Couturaud F., Renaudineau Y. Annexin A2 autoantibodies in thrombosis and autoimmune diseases. Thromb Res. 2015; 135 (2): 226-30. https://doi.org/10.1016/j.thromres.2014.11.034
  35. Jiang S.-L., Pan D.-Y., Gu C., Qin H.-F., Zhao S.-H. Annexin A2 silencing enhances apoptosis of human umbilical vein endothelial cells in vitro. Asian Pac J. Trop Med. 2015;(11): 952-7. https://doi.org/10.10Wj.apjtm.2015.10.006
  36. Tesija Kuna A., Derek L., Drvar V, Kozmar A., Gugo K. Assessment of antinuclear antibodies (ANA): National recommendations on behalf of the Croatian society of medical biochemistry and laboratory medicine. Biochem medica. 2021; 31 (2): 210-29. https://doi.org/10.11613/BM.2021.020502
  37. Agmon-Levin N., Damoiseaux J., Kallenberg C. et al.International recommendations for the assessment of autoantibodies to cellular antigens referred to as anti-nuclear antibodies. Ann Rheum Dis. 2014; 73 (1): 17-23. https://doi.org/10.1136/annrheumdis-2013-203863
  38. Zhou Y., Han T., Chen J. et al. Clinical and Autoimmune Characteristics of Severe and Critical Cases of COVID-19. Clin Transl Sci. 2020; 13 (6): 1077-86. https://doi.org/10.1111/cts.12805
  39. Vlachoyiannopoulos P.G., Magira E., Alexopoulos H. et al. Autoantibodies related to systemic autoimmune rheumatic diseases in severely ill patients with COVID-19. Ann Rheum Dis. 2020; 79 (12): 1661-3. https://doi.org/10.1136/annrheumdis-2020-218009
  40. Nevinsky G.A. Autoimmune Processes in Multiple Sclerosis: Production of Harmful Catalytic Antibodies Associated with Significant Changes in the Hematopoietic Stem Cell Differentiation and Proliferation. In: Trending Topics in Multiple Sclerosis.InTech. 2016. https://doi.org/10.5772/63824
  41. Nevinsky G.A. The extreme diversity of autoantibodies and abzymes against different antigens in patients with various autoimmune diseases. In: Advances in Medicine and Biology 2021; 1-130.
  42. Ermakov E.A., Smirnova L.P, Parkhomenko T.A. et al. DNA-hydrolysing activity of IgG antibodies from the sera of patients with schizophrenia. Open Biol. 2015; 5 (9): 150064. https://doi.org/10.1098/rsob.150064
  43. Nevinsky G.A. Catalytic Antibodies in Norm and Systemic Lupus Erythematosus. In: Lupus.InTech. 2017. https://doi.org/10.5772/67790
  44. Ermakov E.A., Nevinsky G.A., Buneva V.N. Immunoglobulins with Non-Canonical Functions in Inflammatory and Autoimmune Disease States.Int J. Mol. Sci. 2020; 21 (15): 5392. https://doi.org/10.3390/ijms21155392
  45. Timofeeva A., Sedykh S., Maksimenko L. et al. The Blood of the HIV-Infected Patients Contains к-IgG, λ-IgG, and Bispecific кλ-IgG, Which Possess DNase and Amylolytic Activity. Life. 2022; 12 (2): 304. https://doi.org/10.3390/life12020304
  46. Wang E.Y, Mao T., Klein J. et al. Diverse functional autoantibodies in patients with COVID-19. Nature. 2021; 595 (7866): 283-8. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03631-y
  47. Guilmot A., Maldonado Slootjes S., Sellimi A. et al. Immune-mediated neurological syndromes in SARS-CoV-2-infected patients. J. Neurol. 2021; 268 (3): 751-7. https://doi.org/10.1007/s00415-020-10108-x
  48. Franke C., Ferse C., Kreye J. et al. High frequency of cerebrospinal fluid autoantibodies in COVID-19 patients with neurological symptoms. Brain Behav Immun. 2021; 93: 415-9. https://doi.org/10.10Wj.bbi.2020.12.022
  49. Delamarre L., Gollion C., Grouteau G. et al. COVID-19-associated acute necrotising encephalopathy successfully treated with steroids and polyvalent immunoglobulin with unusual IgG targeting the cerebral fibre network. J. Neurol Neurosurg Psychiatry 2020; 91 (9): 1004-6. https://doi.org/10.1136/jnnp-2020-323678
  50. Pinto A.A., Carroll L.S., Nar V, Varatharaj A., Galea I. CNS inflammatory vasculopathy with antimyelin oligodendrocyte glycoprotein antibodies in COVID-19. Neurol - Neuroimmunol Neuroinflammation. 2020; 7 (5): e813. https://doi.org/10.1212/NXI.0000000000000813
  51. Jensen C.E., Wilson S., Thombare A., Weiss S., Ma A. Cold agglutinin syndrome as a complication of Covid-19 in two cases. Clin Infect Pract. 2020; 7-8: 100041. https://doi.org/10.1016/j.clinpr.2020.100041
  52. Berzuini A., Bianco C., Paccapelo C. et al. Red cell-bound antibodies and transfusion requirements in hospitalized patients with COVID-19. Blood. 2020; 136 (6): 766-8. https://doi.org/10.1182/blood.2020006695
  53. Casciola-Rosen L., Thiemann D.R., Andrade F. et al. IgM anti-ACE2 autoantibodies in severe COVID-19 activate complement and perturb vascular endothelial function. JCI Insight. 2022; 7 (9). https://doi.org/10.1172/jci.insight.158362

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Mechanisms of autoimmune processes induced by SARS-CoV-2

Download (84KB)
Indexing metadata

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».