Levels of TREC and KREC molecules significance determining in peripheral blood for predicting the outcome of COVID-19 disease in the acute period

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The disease caused by the highly contagious SARS-CoV-2 virus – “novel coronavirus infection (COVID-19)” – had killed more than 6.5 million people at the end of December 2022. The severity of the manifestation of the infectious process varies from asymptomatic forms to rapid progression to life-threatening conditions requiring emergency measures. One of the factors, the severity of which affects the outcome of the disease, is lymphopenia, the cause of which may be a violation of lymphopoiesis. The identification of laboratory markers of a high risk of mortality in patients with COVID-19 plays an important role in improving patient care algorithms and increasing their survival. Levels of TREC and KREC molecules in peripheral blood, respectively, can serve as molecular markers of the severity of T and B lymphopenias. The aim of our work was a comparative analysis of the levels of TREC and KREC molecules in the peripheral blood of surviving and deceased patients with COVID-19. The material was whole blood samples obtained from 1745 people, including: 1028 patients diagnosed with novel coronavirus infection (COVID-19) (ICD-10 code – U07.1), of which 937 patients recovered and 91 died; 717 apparently healthy individuals (control group). The levels of TREC and KREC molecules were assessed by quantitative multiplex Real-time PCR using the TREC/KREC-AMP PS reagent kit (Federal Scientific Research Institute Pasteur, St. Petersburg). Statistically significant differences in the levels of KREC and TREC molecules between the control group and patients, both surviving and deceased, were established. A significant decrease in median concentrations of KREC molecules was shown in patients with a lethal outcome compared with survivors (p = 0.0019, 95% CI). Among the deceased patients, in 63.7% of cases, the levels of TREC or KREC molecules were reduced relative to the corresponding age norms. Of these, in 20.9% of cases, both analytes were reduced in patients. When assessing the diagnostic significance of the levels of the analytes under study for predicting the outcome of the disease, the area under the AUC curve for KREC was 0.63±0.029, which indicates the average strength of the prognostic model of the patient's death depending on the level of KREC in the blood. The constructed model is statistically significant (p = 0.002). Monitoring laboratory parameters of patients with COVID-19, including those who died, allows you to determine the prognostic factors that are most significant for assessing the outcome of the disease. Based on the assessment of the KREC level, a predictive model with high specificity reflects the risk of death in patients with COVID-19. Thus, the quantitative determination of the level of KREC molecules in the peripheral blood can be attributed to the methods of preventive personalized diagnostics aimed at improving the survival of patients.

About the authors

Maria A. Saitgalina

Saint Petersburg Pasteur Institute

Author for correspondence.
Email: Sajgalinam@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7603-3269

Junior Research Associate, Laboratory of Molecular Immunology, Saint Petersburg Pasteur Institute

Russian Federation, St. Petersburg

Yu. V. Ostankova

Saint Petersburg Pasteur Institute

Email: shenna1@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2270-8897

PhD (Biology), Head, Laboratory of Immunology and Virology HIV, Senior Research Associate, Laboratory of Molecular Immunology Saint Petersburg Pasteur Institute

Russian Federation, St. Petersburg

N. A. Arsentieva

Saint Petersburg Pasteur Institute

Email: arsentieva_n.a@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-2490-308X

PhD (Biology), Senior Research Associate, Laboratory of Molecular Immunology, Saint Petersburg Pasteur Institute

Russian Federation, St. Petersburg

Z. R. Korobova

Saint Petersburg Pasteur Institute; First St. Petersburg State I. Pavlov Medical University

Email: zoia-korobova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-0535-5014

Junior Research Associate, Laboratory of Molecular Immunology, Saint Petersburg Pasteur Institute; Senior Laboratory Assistant, Department of Immunology, First St. Petersburg State I. Pavlov Medical University

Russian Federation, St. Petersburg; St. Petersburg

N. E. Liubimova

Saint Petersburg Pasteur Institute

Email: natelu@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-7092-6773

PhD (Biology), Research Associate, Laboratory of Molecular Immunology, Saint Petersburg Pasteur Institute

Russian Federation, St. Petersburg

V. A. Kashchenko

L. Sokolov North-Western District Scientific and Clinical Center, Federal Medical and Biological Agency; St. Petersburg State University

Email: surg122@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8822-9165

PhD, MD (Medicine), Professor, Deputy Head, Scientific Department, L. Sokolov North-Western District Scientific and Clinical Center, Federal Medical and Biological Agency; Head, Faculty Surgery Department, St. Petersburg State University

Russian Federation, St. Petersburg; St. Petersburg

A. N. Kulikov

First St. Petersburg State I. Pavlov Medical University

Email: ankulikov2005@yandex.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, First St. Petersburg State I. Pavlov Medical University

Russian Federation, St. Petersburg

D. E. Pevtsov

First St. Petersburg State I. Pavlov Medical University

Email: dmitriipevtcov@gmail.com

PhD (Medicine), Transfusiologist, First St. Petersburg State I. Pavlov Medical University, St. Petersburg

Russian Federation, St. Petersburg

O. V. Stanevich

A. Smorodintsev Research Institute of Influenza

Email: oksana.stanevich@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6894-6121

Infectionist, First St. Petersburg State I. Pavlov Medical University; Postgraduate Student, A. Smorodintsev Research Institute of Influenza

Russian Federation, St. Petersburg

E. I. Chernykh

L. Sokolov North-Western District Scientific and Clinical Center, Federal Medical and Biological Agency

Email: ekaterina_cherny@mail.ru

PhD (Medicine), Therapist, L. Sokolov North-Western District Scientific and Clinical Center, Federal Medical and Biological Agency

Russian Federation, St. Petersburg

Areg A. Totolian

Saint Petersburg Pasteur Institute; First St. Petersburg State I. Pavlov Medical University

Email: totolian@pasteurorg.ru
ORCID iD: 0000-0003-4571-8799

PhD, MD (Medicine), Professor, Full Member, Russian Academy of Sciences, Head, Laboratory of Molecular Immunology, Director, Saint Petersburg Pasteur Institute; Head, Department of Immunology, First St. Petersburg State I. Pavlov Medical University

Russian Federation, St. Petersburg; St. Petersburg

References

  1. Арсентьева Н.А., Любимова Н.Е., Бацунов О.К., Коробова З.Р., Кузнецова Р.Н., Рубинштейн А.А., Станевич О.В., Лебедева А.А., Воробьев Е.А., Воробьева С.В., Куликов А.Н., Гаврилова E.Г., Певцов Д.Э., Полушин Ю.С., Шлык И.В., Тотолян Арег А. Прогнозная значимость специфических цитокинов в отношении летального исхода COVID-19 // Инфекция и иммунитет, 2022. Т. 12, № 5. C. 859-868. [Arsentieva N.A., Liubimova N.E., Batsunov O.K., Korobova Z.R., Kuznetsova R.N., Rubinstein A.A., Stanevich O.V., Lebedeva A.A., Vorobyov E.A., Vorobyova S.V., Kulikov A.N., Gavrilova E.G., Pevtsov D.E., Polushin Yu.S., Shlyk I.V. Totolian Areg A. Predictive value of specific cytokines for lethal COVID-19 outcome. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2022, Vol. 12, no. 5, pp. 859-868. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-PVO-2043.
  2. Сайтгалина М.А., Останкова Ю.В., Любимова Н.Е., Семенов А.В., Кузнецова Р.Н., Тотолян Арег А. Модифицированный метод количественного определения уровней TREC и KREC в периферической крови у больных с иммунодефицитными состояниями // Инфекция и иммунитет, 2022. Т. 12, № 5. C. 981-996.[Saitgalina M.A., Ostankova Y.V., Liubimova N.E., Semenov A.V., Kuznetsova R.N., Totolian Areg A. Modified quantitative approach for assessing peripheral blood TREC and KREC levels in immunodeficient patients. Infektsiya i immunitet = Russian Journal of Infection and Immunity, 2022, Vol. 12, no. 5, pp. 981-996. (In Russ.)] doi: 10.15789/2220-7619-MMF-2039.
  3. Сайтгалина М.А., Любимова Н.Е., Останкова Ю.В., Кузнецова Р.Н., Тотолян Арег А. Определение референтных интервалов циркулирующих в крови эксцизионных колец TREC и KREC у лиц старше 18 лет // Медицинская иммунология, 2022. Т. 24, № 6. С. 1227-1236 [Saitgalina M.A., Liubimova N.E., Ostankova Yu.V., Kuznetzova R.N., Totolian Areg A. Determination of reference values for TREC and KREC in circulating blood of the persons over 18 years. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2022, Vol. 24, no. 6, pp. 1227-1236. (In Russ.)] doi: 10.15789/1563-0625-DOR-2587.
  4. Щербак С.Г., Камилова Т.А., Голота А.С., Вологжанин Д.А. Факторы риска тяжелого течения и летального исхода COVID-19 // Физическая и реабилитационная медицина, медицинская реабилитация. 2022. Т. 4, №1. C. 14-36. [Scherbak S.G,, Kamilova T.A., Golota A.S., Vologzhanin D.A. Risk factors of the severe course and fatal outcome in COVID-19. Phizicheskaya i reabilitatsionnaya meditsina, meditsinskaya reabilitatsiya = Physical and Rehabilitation Medicine, Medical Rehabilitation. 2022, Vol. 4, no. 1, pp. 14-36. (In Russ.)]
  5. Fu L., Wang Bi., Yuan T., Chen X., Ao Y., Fitzpatrick T., Li P., Zhou Y., Lin Y.F., Duan Q., Luo G., Fan S., Lu Y., Feng A., Zhan Y., Liang B., Cai W., Zhang L., Du X., Li L., Shu Y., Zou H.. Clinical characteristics of Coronavirus Disease 2019 (COVID-19) in China: a systematic review and meta-analysis. J. Infect., 2020, Vol. 80, no. 6, pp. 656-665.
  6. Habas K., Nganwuchu C., Shahzad F., Gopalan R., Haque M., Rahman S., Majumder A.A., Nasim T. Resolution of coronavirus disease 2019 (COVID-19). Expert. Rev. Anti Infect. Ther., 2020, Vol. 18, no. 12, pp. 1201-1211.
  7. Kudryavtsev I.V., Arsentieva N.A., Batsunov O.K., Korobova Z.R., Khamitova I.V., Isakov D.V., Kuznetsova R.N., Rubinstein A.A., Stanevich O.V., Lebedeva A.A., Vorobyov E.A., Vorobyova S.V., Kulikov A.N., Sharapova M.A., Pevtcov D.E., Totolian Areg A. Alterations in B cell and follicular T-helper cell subsets in patients with acute COVID-19 and COVID-19 Convalescents. Curr. Issues Mol. Biol., 2021, Vol. 44, no. 1, pp. 194-205.
  8. Ochani R., Asad A., Yasmin F., Shaikh S., Khalid H., Batra S., Sohail M.R., Mahmood S.F., Ochani R., Hussham Arshad M., Kumar A., Surani S. COVID-19 pandemic: from origins to outcomes. A comprehensive review of viral pathogenesis, clinical manifestations, diagnostic evaluation, and management. Infez. Med., 2021, Vol. 29, no. 1, pp. 20-36.
  9. Pascarella G., Strumia A., Piliego C., Bruno F., del Buono R., Costa F., Scarlata S., Agrò F.E. COVID-19 diagnosis and management: a comprehensive review. J. Intern. Med., 2020, Vol. 288, no. 2, pp. 192-206.
  10. Serana F., Chiarini M., Zanotti C., Sottini A., Bertoli D., Bosio A., Caimi L., Imberti L. Use of V(D)J recombination excision circles to identify T- and B-cell defects and to monitor the treatment in primary and acquired immunodeficiencies. J. Transl. Med., 2013, Vol. 11, 119. doi: 10.1186/1479-5876-11-119.
  11. van Zelm M.C., van der Burg M., Langerak A.W., van Dongen J.J. PID comes full circle: applications of V(D)J recombination excision circles in research, diagnostics and newborn screening of primary immunodeficiency disorders. Front. Immunol., 2011, Vol. 2, 12. doi: 10.3389/fimmu.2011.00012.
  12. Wu Z., McGoogan J.M. Characteristics of and important lessons from the coronavirus disease 2019 (COVID-19) outbreak in China: Summary of a report of 72 314 cases from the chinese center for disease control and prevention. JAMA, 2020, Vol. 323, no. 13, pp. 1239-1242.
  13. Yang J., Zheng Y., Gou X., Pu K., Chen Z., Guo Q., Ji R., Wang H., Wang Y., Zhou Y. Prevalence of comorbidities in the novel Wuhan coronavirus (COVID-19) infection: a systematic review and meta-analysis. Int. J. Infect. Dis., 2020, Vol. 94, pp. 91-95.
  14. Zhao X., Zhang B., Li P., Ma Ch. Incidence, clinical characteristic and prognostic factor of patients with COVID-19: a systematic review and meta-analysis. medRxiv, 2020, Vol. 12, no. 19, pp. 18853-18865.
  15. Zhou F., Yu T., Du R., Fan G., Liu Y., Liu Z., Xiang J., Wang Y., Song B., Gu X., Guan L., Wei Y., Li H., Wu X., Xu J., Tu S., Zhang Y., Chen H., Cao B. Clinical course and risk factors for mortality of adult inpatients with COVID-19 in Wuhan, China: a retrospective cohort study. Lancet, 2020, Vol. 395, pp. 1054-1062.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Comparison of KREC levels between groups of healthy, surviving and deceased patients after the novel coronavirus infection COVID-19

Download (220KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Comparison of TREC levels between control groups, surviving and deceased patients after the novel coronavirus infection COVID-19

Download (299KB)
Indexing metadata
4. Figure 3. ROC-curve, showing the probability of death depends on the KREC levels

Download (74KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Saitgalina M.A., Ostankova Y.V., Arsentieva N.A., Korobova Z.R., Liubimova N.E., Kashchenko V.A., Kulikov A.N., Pevtsov D.E., Stanevich O.V., Chernykh E.I., Totolian A.A.

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».