Lymphocyte apoptosis in patients with coronavirus infection COVID-19

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

BACKGROUND: Lymphopenia in patients with coronavirus infection COVID-19 is associated with the risk of developing severe forms and unfavorable outcome. One of the reasons for the development of lymphopenia is apoptosis.

AIM: Evaluation of the severity of peripheral blood lymphocytes' apoptosis in patients with moderate and severe COVID-19.

MATERIAL AND METHODS: A total of 42 patients with COVID-19 aged 37 to 90 years were examined. They were hospitalized at the Republican Clinical Infectious Diseases Hospital named after Professor A.F. Agafonov, Kazan, from October 24, 2021 to March 1, 2022. In 13 patients, the lung lesion volume ranged from 10 to 25% (CT-1), in 20 — from 25 to 50% (CT-2), in 9 — from 50 to 75% (CT-3). Ribonucleic acid of the SARS-CoV-2 virus was isolated from the nasopharynx in 35 (83%) patients. COVID-19 was moderate in 14 patients, and severe in 28 patients. The control group consisted of 10 conditionally healthy people of the same age. Lymphocyte apoptosis was assessed by quantifying hypodiploid cells by changing the intensity of their staining with propidium iodide using flow cytometry. To determine the reliability of differences in indicators between the compared groups, the Mann–Whitney U-test was used, and when comparing percentages, the χ2 criterion was used. The reliability of differences was established at p <0.05.

RESULTS: It was found that patients with COVID-19 had significantly higher lymphocyte apoptosis activity compared to the control group. The median of the studied indicator in patients with COVID-19 was 39.3%, while in the control group it was 15.1% (p <0.001). The severity of lymphocyte apoptosis correlated with the severity of the disease: the highest rates were recorded in patients with severe COVID-19 (p=0.02). Moreover, lymphocyte apoptosis >55% was associated with the risk of death (p=0.03). A moderate correlation was established between lymphocyte apoptosis rates and blood ferritin levels (Spearman coefficient p=0.39, p <0.05).

CONCLUSION: Coronavirus infection COVID-19 was accompanied by an increase in the activity of peripheral blood lymphocyte apoptosis; the highest apoptosis rates were recorded in patients with severe COVID-19.

About the authors

Khalit S. Khaertynov

Kazan State Medical University

Author for correspondence.
Email: khalit65@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-9013-4402
SPIN-code: 7602-2918
Scopus Author ID: 6504772063
ResearcherId: G-9088-2017

MD, Dr. Sci. (Med.), Assoc. Prof., Depart. of Children's Infections

Russian Federation, Kazan

Sergey V. Boichuk

Kazan State Medical University

Email: boichuksergei@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2415-1084
SPIN-code: 8058-6246
Scopus Author ID: 6506322420
ResearcherId: R-2839-2016

MD, Dr. Sci. (Med.), Prof., Head of Depart., Depart. of General Pathology

Russian Federation, Kazan

Vladimir A. Anokhin

Kazan State Medical University

Email: anokhin56@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1050-9081
SPIN-code: 5291-7172
Scopus Author ID: 7005644258
ResearcherId: А-5230-2019

MD, Dr. Sci. (Med.), Prof., Head of Depart., Depart. of Children's Infections

Russian Federation, Kazan

Aigul R. Galembikova

Kazan State Medical University

Email: ailuk000@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0293-2974
SPIN-code: 9985-9062
Scopus Author ID: 56529709300
ResearcherId: Y-8761-2019

Assistant, Depart. of General Pathology

Russian Federation, Kazan

Arina E. Evdokimova

Kazan State Medical University

Email: tilai.ar@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9851-2386
SPIN-code: 8011-3837

Graduate Student, Depart. of Children's Infections

Russian Federation, Kazan

References

  1. Marik PE, Iglesias J, Varon J, Kory P. A scoping review of the pathophysiology of COVID-19. Int J Immunopathol Pharmacol. 2021;35:1–16. doi: 10.1177/20587384211048026
  2. Castelli V, Cimini A, Ferri C. Cytokine storm in COVID-19: “When you come out of the storm, you won’t be the same person who walked in”. Front Immunol. 2020;11:2132. doi: 10.3389/fimmu.2020.02132
  3. Cizmecioglu A, Akay Cizmecioglu H, Goktepe MH, Emsen A, Korkmaz C, Esenkaya Tasbent F, Colkesen F, Artac H. T-cell lymphopenia is related to COVID-19 severity. J Medical Virol. 2021;93(5):2867–2874. doi: 10.1002/jmv.2674211
  4. Guo Z, Zhang Z, Prajapati M, Li Y. Lymphopeniacaused by virus infections and the mechanisms beyond. Viruses. 2021;13:1876. doi: 10.3390/v13091876
  5. Prevention, diagnostics and treatment of new coronavirus infection. Temporary methodical recommendations. Version 10 (08.02.2021). Available from: https://static-0.minzdrav.gov.ru/system/attachments/attaches/000/054/662/original/Временные_МР_COVID-19_%28v.10%29.pdf Accessed: Feb 8, 2021.
  6. Huang C, Wang Y, Li X, Ren L, Zhao J, Hu Y, Zhang L, Fan G, Xu J, Gu X, Cheng Z, Yu T, Xia J, Wei Y, Wu W, Xie X, Yin W, Li H, Liu M, Xiao Y, Gao H, Guo L, Xie J, Wang G, Jiang R, Gao Z, Jin Q, Wang J, Cao B. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. Nature. 2020;395(10223):497–506. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30183-5
  7. Chu H, Zhou J, Wong BH, Li C, Chan JF, Cheng ZS, Yang D, Wang D, Lee AC, Li C, Yeung ML, Cai JP, Chan IH, Ho WK, To KK, Zheng BJ, Yao Y, Qin C, Yuen KY. Middle east respiratory syndrome coronavirus efficiently infects human primary T lymphocytes and activates the extrinsic and intrinsic apoptosis pathways. J Infect Dis. 2016;213(6):904–914. doi: 10.1093/infdis/jiv380
  8. Ren X, Wen W, Fan X, Hou W, Su B, Cai P, Li J, Liu Y, Tang F, Zhang F, Yang Y, He J, Ma W, He J, Wang P, Cao Q, Chen F, Chen Y, Cheng X, Deng G, Deng X, Ding W, Feng Y, Gan R, Guo C, Guo W, He S, Jiang C, Liang J, Li YM, Lin J, Ling Y, Liu H, Liu J, Liu N, Liu SQ, Luo M, Ma Q, Song Q, Sun W, Wang G, Wang F, Wang Y, Wen X, Wu Q, Xu G, Xie X, Xiong X, Xing X, Xu H, Yin C, Yu D, Yu K, Yuan J, Zhang B, Zhang P, Zhang T, Zhao J, Zhao P, Zhou J, Zhou W, Zhong S, Zhong X, Zhang S, Zhu L, Zhu P, Zou B, Zou J, Zuo Z, Bai F, Huang X, Zhou P, Jiang Q, Huang Z, Bei JX, Wei L, Bian XW, Liu X, Cheng T, Li X, Zhao P, Wang FS, Wang H, Su B, Zhang Z, Qu K, Wang X, Chen J, Jin R, Zhang Z. COVID-19 immune features revealed by a large-scale single-cell transcriptome atlas. Cell. 2021;184(7):1895–1913. doi: 10.1016/j.cell.2021.01.053
  9. Jackson CB, Farzan M, Chen B, Choe H. Mechanisms of SARS-CoV-2 entry into cells. Nat Rev Mol Cell Biol. 2022;23(1):3–20. doi: 10.1038/s41580-021-00418-x
  10. Shen XR, Geng R, Li Q, Chen Y, Li SF, Wang Q, Min J, Yang Y, Li B, Jiang RD, Wang X, Zheng XS, Zhu Y, Jia JK, Yang XL, Liu MQ, Gong QC, Zhang YL, Guan ZQ, Li HL, Zheng ZH, Shi ZL, Zhang HL, Peng K, Zhou P. ACE2-independent infection of T lymphocytes by SARS-CoV-2. Signal Transduct Target Ther. 2022;7:83. doi: 10.1038/s41392-022-00919-x
  11. Wang K, Chen W, Zhang Z, Deng Y, Lian JQ, Du P, Wei D, Zhang Y, Sun XX, Gong L, Yang X, He L, Zhang L, Yang Z, Geng JJ, Chen R, Zhang H, Wang B, Zhu YM, Nan G, Jiang JL, Li L, Wu J, Lin P, Huang W, Xie L, Zheng ZH, Zhang K, Miao JL, Cui HY, Huang M, Zhang J, Fu L, Yang XM, Zhao Z, Sun S, Gu H, Wang Z, Wang CF, Lu Y, Liu YY, Wang QY, Bian H, Zhu P, Chen ZN. CD147-spike protein is a novel route for SARS-CoV-2 infection to host cells. Signal Transduct Target Ther. 2020;5(1):283. doi: 10.1038/s41392-020-00426-x
  12. Taghiloo S, Aliyali M, Abedi S, Mehravaran H, Sharifpour A, Zaboli E, Eslami-Jouybari M, Ghasemian R, Vahedi-Larijani L, Hossein-Nattaj H, Amjadi O, Rezazadeh H, Ajami A, Asgarian-Omran H. Apoptosis and immunophenotyping of peripheral blood lymphocytes in Iranian COVID-19 patients: Clinical and laboratory characteristics. J Med Virol. 2021;93(3):1589–1598. doi: 10.1002/jmv.26505
  13. Kvasnikov AM, Borovkova NV, Petrikov SS, Godkov MA, Andreev YuV, Storozheva MV, Poluektova VB, Kasholkina EA, Lebedev DA, Popugaev KA. Regulation of lymphocyte apoptosis in intensive care patients with COVID-19. Russian Journal of Anesthesiology and Reanimathology. 2023;1:49–55. (In Russ.) doi: 10.17116/anaesthesiology202301149
  14. Elmore S. Apoptosis: A review of programmed cell death. Toxicol Pathol. 2007;35(4):495–516. doi: 10.1080/01926230701320337
  15. André S, Picard M, Cezar R, Roux-Dalvai F, Alleaume-Butaux A, Soundaramourty C, Cruz AS, Mendes-Frias A, Gotti C, Leclercq M, Nicolas A, Tauzin A, Carvalho A, Capela C, Pedrosa J, Castro AG, Kundura L, Loubet P, Sotto A, Muller L, Lefrant JY, Roger C, Claret PG, Duvnjak S, Tran TA, Racine G, Zghidi-Abouzid O, Nioche P, Silvestre R, Droit A, Mammano F, Corbeau P, Estaquier J. T cell apoptosis characterizes severe COVID-19 disease. Cell Death Differ. 2022;29(8):1486–1499. doi: 10.1038/s41418-022-00936-x
  16. Hotchkiss RS, Coopersmith CM, Karl IE. Prevention of lymphocyte apoptosis — a potential treatment of sepsis? Clin Inf Diseases. 2005;41(7):465–469. doi: 10.1086/431998
  17. Ren Y, Shu T, Wu D, Mu J, Wang C, Huang M, Han Y, Zhang XY, Zhou W, Qiu Y, Zhou X.The ORF3a protein of SARS-CoV-2 induces apoptosis in cells. Cell Mol Immunol. 2020;17:881–883. doi: 10.1038/s41423-020-0485-9
  18. Kogan EA, Berezovsky YuS, Protsenko DD, Bagdasaryan TR, Gretsov EM, Demura SA, Demyashkin GA, Kalinin DV, Kukleva AD, Kurilina EV, Nekrasova TP, Paramonova NB, Ponomarev AB, Radenska-Lopovok SG, Semyonova LA, Tertychny AS. Pathological anatomy of infection caused by SARS-CoV-2. Russian Journal of Forensic Medicine. 2020;6(2):8–30. (In Russ.) doi: 10.19048/2411-8729-2020-6-2-8-30
  19. Xiang Q, Feng Z, Diao B, Tu C, Qiao Q, Yang H, Zhang Y, Wang G, Wang H, Wang C, Liu L, Wang C, Liu L, Chen R, Wu Y, Chen Y. SARS-CoV-2 induces lymphocytopenia by promoting inflammation and decimates secondary lymphoid organs. Front. Immunol. 2021;12:661052. doi: 10.3389/fimmu.2021.661052
  20. Hu Ch-AA, Murphy I, Klimaj S, Reece J, Chand HS. SARS-CoV-2, inflammatory apoptosis, and cytokine storm syndrome. Open COVID Journal. 2021;1:22–31. doi: 10.2174/2666958702101010022
  21. Gupta S. Tumor necrosis factor-alpha-induced apoptosis in T cells from aged humans: A role of TNFR-I and downstream signaling molecules. Exp Gerontol. 2002;37(2–3):293–299. doi: 10.1016/s0531-5565(01)00195-4
  22. Choi C, Park JY, Lee J, Lim JH, Shin EC, Ahn YS, Kim CH, Kim SJ, Kim JD, Choi IS, Choi IH. Fas ligand and Fas are expressed constitutively in human astrocytes and the expression increases with IL-1, IL-6, TNF-alpha, or IFN-gamma. J Immunol. 1999;162:1889–1895. doi: 10.4049/jimmunol.162.4.1889
  23. Giamarellos-Bourboulis EJ, Netea MG, Rovina N, Akinosoglou K, Antoniadou A, Antonakos N, Damoraki G, Gkavogianni T, Adami ME, Katsaounou P, Ntaganou M, Kyriakopoulou M, Dimopoulos G, Koutsodimitropoulos I, Velissaris D, Koufargyris P, Karageorgos A, Katrini K, Lekakis V, Lupse M, Kotsaki A, Renieris G, Theodoulou D, Panou V, Koukaki E, Koulouris N, Gogos C, Koutsoukou A. Complex immune dysregulation in COVID-19 patients with severe respiratory failure. Cell Host Microbe. 2020;27:992–1000. doi: 10.1016/j.chom.2020.04.009
  24. Kushner I, Rzewnicki DL. The acute phase response: general aspects. Baillieres Clin Rheumatol. 1994;8(3):513–530. doi: 10.1016/s0950-3579(05)80113-x
  25. Huang I, Pranata R, Lim MA, Oehadian A, Alisjahbana B. C-reactive protein, procalcitonin, D-dimer, and ferritin in severe coronavirus disease-2019: A meta-analysis. Ther Adv Respir Dis. 2020;14:1–14. doi: 10.1177/175346662093717
  26. Zhang C, Wu Z, Li JW, Zhao H, Wang GQ. The cytokine release syndrome (CRS) of severe COVID-19 and interleukin-6 receptor (IL-6R) antagonist Tocilizumab may be the key to reduce the mortality. Inter J Antimicrob Agents. 2020;55(5):105954. doi: 10.1016/j.ijantimicag.2020.105954
  27. Liu Y, Garron TM, Chang Q, Su Z, Zhou C, Qiu Y, Gong EC, Zheng J, Yin YW, Ksiazek T, Brasel T, Jin Y, Boor P, Comer JE, Gong B. Cell-type apoptosis in lung during SARS-CoV-2 infection. Pathogens. 2021;10:509. doi: 10.3390/ pathogens10050509
  28. Tong X, Ping H, Gong X, Zhang K, Chen Z, Cai C, Lu Z, Yang R, Gao S, Wang Y, Wang X, Liu L, Ke H. Pyroptosis in the lung and spleen of patients died from COVID-19. European Journal of Inflammation. 2022; 20:1–12. doi: 10.1177/1721727X221140661

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Apoptosis of blood lymphocytes in patients with COVID-19 and in the control group

Download (31KB)
Indexing metadata

© 2024 Eco-Vector

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 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».