Dynamics of main markers of protein metabolism and microelements in patients with new coronavirus infection

V. V. Nikolenko; Николенко В. В.; I. N. Prelous; Прелоус И. Н.; E. V. Belkina; Белкина Е. В.; P. A. Nikolenko; Николенко П. А.; N. N. Vorobyova; Воробьева Н. Н.; O. N. Sumlivaya; Сумливая О. Н.; A. P. Nebolsina; Неболсина А. П.; A. M. Bubnov; Бубнов А. М.; V. Yu. Teterin; Тетерин В. Ю.

doi:10.17816/pmj41142-49

Dynamics of main markers of protein metabolism and microelements in patients with new coronavirus infection

Authors: Nikolenko V.V.¹, Prelous I.N.¹, Belkina E.V.¹, Nikolenko P.A.¹, Vorobyova N.N.¹, Sumlivaya O.N.¹, Nebolsina A.P.¹, Bubnov A.M.¹, Teterin V.Y.¹
Affiliations:
1. E.A. Vagner Perm State Medical University
Issue: Vol 41, No 1 (2024)
Pages: 42-49
Section: Original studies
URL: https://permmedjournal.ru/PMJ/article/view/608173
DOI: https://doi.org/10.17816/pmj41142-49
ID: 608173

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Objective. To study the dynamics of the main markers of protein metabolism and microelements in patients with a new coronavirus infection.

Materials and methods. A prospective clinical and laboratory study of the dynamics of the main markers of protein metabolism and microelements was carried out in 62 patients with a new coronavirus infection complicated by the development of pneumonia with a moderate course on the basis of Perm regional clinical hospital of infectious diseases in 2021–2022. On the 1^st and 14^th days of hospitalization all patients underwent general clinical and biochemical studies. The concentrations of total protein, albumin, transferrin, Fe, Zn and Cu was also determined. Statistic processing of the results was carried out using Microsoft Excel 2000 and “Statistica 10”.

Results. A decrease in visceral pool proteins was revealed. It indicated their active consumption and formation of hypermetabolism - hypercatabolism syndrome in a moderate course of the infection. A progressive deficiency of Fe and Zn, correlating with life-threatening complications and deaths was revealed.

Conclusions. The course of a new coronavirus infection contributes to the development of metabolic disorders, and the identified deficiency of macro- and microelements is a predictor of a severe course of the infection.

Keywords

new coronavirus infection, markers of protein metabolism, microelements

Full Text

Введение

С начала осеннего сезона текущего года в России наблюдается очередной подъем заболеваемости новой коронавирусной инфекции (НКВИ, COVID-19), что связано с продолжением пандемии, охватившей более 110 стран в мире¹. Согласно официальной статистике, к осени 2023 г. данной патологией переболело более 600 млн жителей Земли, у 6 млн пациентов зарегистрированы летальные исходы. В Пермском крае в настоящее время также регистрируется сезонный подъем заболеваемости НКВИ². По данным литературы известно, что при различных инфекционных поражениях изменения обмена макро- и микроэлементов, а также неполноценность питания способствуют формированию полиорганной недостаточности, приводящей к наиболее тяжелой форме системной воспалительной реакции³ [1–3]. Кроме того, ряд научных работ отмечает весомую роль специфических возбудителей (вирусов, бактерий, простейших) в изменениях концентраций микроэлементов и витаминов в динамике течения заболеваний, что способствует нарушениям работы иммунной системы и приводит к необратимым исходам [4–6]. В настоящее время вопросы патогенеза COVID-19, а также вопросы динамики изменений основных маркеров белкового обмена и микроэлементов остаются недостаточно прозрачными. Кроме того, имеются предположения, что изучение концентрации основных белков и микроэлементов поможет проводить качественную корректировку изменений обменных процессов, а своевременное восполнение энергетического дефицита позволит повысить результаты от терапии дыхательной системы на фоне COVID-19⁴ [7].

Цель исследования – изучение динамики основных маркеров белкового обмена и микроэлементов у пациентов при новой коронавирусной инфекции.

Материалы и методы исследования

На базе краевой клинической инфекционной бoльницы г. Перми в 2021–2022 гг. проведено прoспективное клинико-лабораторное обследование 492 пациeнтов с НКВИ, осложненной развитием пневмонии со среднетяжелым течением. Группа обследованных включала пациентов от 20 до 75 лет с вирусной пневмонией, подтвержденной рентгенологически или КТ-исследованием, с лабораторной верификацией РНК вируса SARS-CoV-2 молекулярно-биологическим методом (ПЦР) с помощью МАНК, а также соответствовала критериям среднетяжелого течения НКВИ согласно актуальной версии методических рекомендаций Министерства здравоохранения Российской Федерации. В исследование не включали пациентов младше 20 лет, лиц, госпитализированных с декомпенсацией сопутствующих хронических заболеваний, получивших вакцину и беременных женщин. Впоследствии методом механического отбора сформирована группа из 62 человек, которым кроме рекомендованных методов обследования⁵ на 1-й и 14-й дни госпитализации определяли концентрации общего белка, альбумина, трансферрина, а также Fe, Zn и Cu.

Статистическую обработку результатов проводили с использованием Micrоsoft Excеl 2000 и Statistica 10. Значения показателей для качественных признаков выражали в виде % ± m, количественных – в виде Me (Q₁; Q₃). Оценку статистической значимости различий проводили с помощью критериев Манна – Уитни и Xи-квадрат, различия считали значимыми при p < 0,05. Взаимосвязь величин изучалась с помощью коэффициента парной корреляции r.

Результаты и их обсуждение

Возраст обследованных больных вaрьировался от 20 до 73 лет, в среднем – 58,6 года (54,7; 61,4), мужчины составили 63,0 ± 6,1 % (39 человек), женщины – 37,0 ± 6,1 % (23).

У 19 человек (30,6 ± 5,9 %) госпитализация была проведена на 1–3-й день заболевания, у 35 (56,4 ± 6,3 %) – на 4–5-й и у 8 (13,0 ± 4,3 %) – позднее 6-го дня. Средний койко-день – 22 (19,5; 24,5). На момент госпитализации у 45 человек (72,5 ± 5,7 %) зарегистрирована сопутствующая патология, причем у 16 (25,8 ± 5,6 %) сочетанное поражение различных систем. Среди хронических поражений лидировала сердечно-сосудистая система (гипертоническая болезнь, ишемическая бoлезнь сeрдца, стенoкардия, варикозная болезнь, р < 0,05), также хроническая патология эндокринной, дыхательной, мочевыделительной и пищеварительной систем (рис. 1).

Рис. 1. Сопутствующие поражения систем у пациентов с COVID-19, %

Уровень С-реактивного белка ожидаемо повышался с 55,1 (15,3; 85,6) мг/л на момент госпитализации до 68,9 (52,3; 126,1) мг/л к 14-му дню в стационаре. В результате была подтверждена взаимосвязь высоких концентраций данного белка с тяжестью заболевания (r = 0,641; р < 0,001), что характеризовалось объемом легочного поражения, распространенностью воспалительной инфильтрации. Количество лейкоцитов, первоначально имевшее невысокие показатели на вторую неделю заболевания, увеличивалось от 3,5·10⁹/л (3,1; 4,3), до 5,0·10⁹/л (3,9; 6,4). При оценке индекса массы тела нормальные показатели зарегистрированы у 27 человек (43,5 ± 6,3 %), повышенное питание – у 22 (35,4 ± 6,1 %), ожирение 1-й и 2-й степени – у 9 (14,6 ± 4,5 %), пониженное питание – у 4 (6,5 ± 3,1 %). Таким образом, выявленные данные лабораторных показателей соответствовали критериям средней степени тяжести течения COVID-19 на момент госпитализации. Принимая во внимание мнение отечественных авторов, что к факторам риска неблагоприятного исхода НКВИ относится возраст старше 35 лет, наличиe хронических заболеваний в анамнезе, отсутствие специфической профилактики, Me (Q₁; Q₃) а также не соответствующая потребностям организма корректировка нарушений обмена макроэлементов [8–10], дальнейшим этапом нашей работы явилось изучение основных показателей белкового обмена.

У обследованных пациентов концентрация общего белка на момент госпитализации определялась ниже референсных значений, притом, что альбумин и трансферрин регистрировались в пределах нормы (рис. 2).

Рис. 2. Динамика уровней маркеров белкового обмена на 1-й и 14-й дни госпитализации

Однако к 14-му дню нахождения в стационаре отмечалось снижение показателей исследуемых нами высокомолекулярных органических веществ, указывая на их высокое потребление макроорганизмом при НКВИ и отсутствие быстрого восполнения, притом, что в стационаре все пациенты получали традиционный больничный стол. Выявленная к 14-му дню госпитализации отрицательная динамика указывала на развитие синдрома гиперметаболизма – гиперкатаболизма с распадом тканевых белков и ухудшением течения COVID-19. На второй неделе госпитализации отмечены обострения хронических заболеваний, выявлена взаимосвязь снижения основных маркеров белкового пула и возникших осложнений (r = 0,512; p = 0,013).

В конце второй – начале третьей недели вследствие прогрессирования СПОН на фоне НКВИ при значительном снижении макроэлементов зарегистрированы летальные исходы у 4 человек (3,9 ± 2,5 %).

В отечественной литературе имеются исследования о развивающемся дефиците белков висцерального пула у ВИЧ-позитивных пациентов и у пациентов палат интенсивной терапии [2; 10]. Примечательно, что признанной группой риска снижения мышечной массы и нарастания системной воспалительной реакции с преобладанием распада макроэлементов являются пациенты отделений реанимации с дыхательной недостаточностью различной этиологии [11; 12], а у больных, госпитализированных сo среднетяжeлыми формами НКВИ, подобные исследования ранее не проводились.

Следующим этапом нашей работы явилось изучение динамики содержания микроэлементов при НКВИ. На 1-й день госпитализации показатели Fe, согласно данным ВОЗ⁶, определялись в допустимых пределах (рис. 3), эритроциты в указанный срок составляли 3,6 · 10¹²/л (3,4; 3,6), гемоглобин – 113 (110; 116) г/л, что соответствовало дефициту данных показателей у мужского пола и нижним границам допустимых значений у женщин. К 14-му дню заболевания недостаток железа нарастал (р < 0,05), выявлена его взаимосвязь с отрицательной динамикой трансферрина (r = 0,801; p = 0,000).

Рис. 3. Динамика концентрации микроэлементов на 1-й и 14-й дни госпитализации Me (Q₁; Q₃)

Немаловажным микроэлементом нашего организма является цинк, использующийся в различных биологических циклах макроорганизма, его дефицит может приводить к усилению выработки белков – интерлейкинов-6, снижению местного иммунитета в легочной ткани, формированию «цитокинового шторма» [13; 14]. У обследованных больных уже на 1-й день госпитализации определялась пониженная концентрация данного микроэлемента – менее 10,4 мкмоль/л (см. рис. 3), к 14-му дню выявлено прогрессирующее снижение его значений (р < 0,05). У пациентов с показателями цинка менее 9,9 мкмоль/л течение COVID-19 усугубилось развитием синдрома полиорганной недостаточности и декомпенсацией заболеваний коморбидного фона, в связи с чем зарегистрирована зависимость между недостаточностью Zn и тяжестью течения инфекции – (r = 0,603; p = 0,008). В группе обследованных у 7 пациентов (11,2 ± 4,0 %) зафиксированы летальные исходы, причем показатели Zn у них составили 8,0 (7,5; 8,1) мкмоль/л, Fe – 7,4 (7,0; 7,6) мкмоль/л, что позволило выявить зависимость между низкими показателями микроэлементов и летальными исходами у больных с НКВИ (r = 0,596; p = 0,004).

При исследовании концентрации меди при НКВИ статистически достоверных отличий на 1-й и 14-й дни госпитализации нами получено не было (p > 0,05), ее значения оставались в пределах референсных (см. рис. 3). Следует отметить, что ряд авторов указывает, что при неблагоприятном течении COVID-19, возникновении осложнений и exitus letalis показатели Cu регистрируются выше нормальных, и данный факт необходимо расценивать как независимый параметр тяжести НКВИ [15], однако в данном исследовании мы не смогли подтвердить вышеизложенное высказывание.

Таким образом, в динамике заболевания отмечено уменьшение концентрации Fe и Zn, а также макроэлементов, что указывало на влияние инфекционного агента на развитие метаболических нарушений у пациентов со среднетяжелым течением НКВИ.

Выводы

У пациентов со среднетяжелым течением COVID-19 в динамике определяется прогрессирование дефицита основных маркеров белкового пула и жизненно важных микроэлементов.
Выявленный дефицит макро- и микроэлементов является предиктором тяжелого течения COVID-19.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов равноценен.

1 Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, available at: https://www.rospotrebnadzor.ru/activities/recommendations.

2 Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Пермскому краю, available at: https://59.ru/text/health/2023/07/28/72544472.

3 Метаболический мониторинг и нутритивная поддержка при проведении длительной искусственной вентиляции легких: Клинические рекомендации. Утверждены Президиумом ФАР 8 сентября 2018 г. available at: http://far.org.ru/recomendationdownload.

4 Практическое руководство по налаживанию питания для лиц с инфекцией SARS-CoV-2 и другие заявления от экспертов Европейской ассоциации клинического питания и метаболизма Rocco Barazzoni, Stephan CBischoff, Zeljko Krznaric, Matthias Pirlich, Pierre Singer одобрен Советом ESPEN, available at: https://cardioweb.ru/files/covid19/en/руководство_по_питанию_больных_COVID_19.pdf

5 Министерство здравоохранения Российской Федерации. Временные методические рекомендации. Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции. Версия 17. (14.12.2022). 259.

6 World Health Organization. Maternal Health and Safe Motherhood Programme World Health Organization. Nutrition Programme (‎1992)‎. The prevalence of anaemia in women: a tabulation of available information, 2nd ed. World Health Organization, available at: https://iris.who.int/bitstream/handle/10665/59705/WHO_MSM_92.5.pdf?sequence=1