Исследование изменений лейкоцитарной формулы крови в период пандемии

Полный текст

Введение

В настоящее время стали появляться новые инфекции, вызванные зоонозной передачей высокопатогенных штаммов вирусов. Особую проблему вызвал коронавирус. Коронавирусы (CoV) представляют собой группу одноцепочечных РНК-вирусов, инфицирующих различных позвоночных. Впервые они были обнаружены у человека в 1960-х гг. [8] и в основном вызывали легкие респираторные заболевания. Однако к ним относятся первый вирус атипичного тяжелого острого респираторного синдрома (SARS-CoV-1) в 2002 г. и коронавирус ближневосточного респираторного синдрома (MERS-CoV) в 2012 г., которые характеризуются высокой смертностью от респираторных заболеваний. В декабре 2019 г. в провинции Wuhan (Ухань) КНР произошла мутация коронавируса SARS-CoV-1 и появился новый бетакоронавирус, получивший название SARS-CoV-2. Вопросы, связанные с лечением, профилактикой и вакцинацией населения, являются очень актуальными, в связи с чем было уделено большое внимание иммунному ответу. Оценке Т-клеточного иммунитета у переболевших COVID-19 и иммунного ответа после вакцинации посвящены исследования [5, 7]. Многочисленные исследования посвящены изучению иммунитета у детей во время пандемии [3, 4]. Также представляло интерес воздействие новой коронавирусной инфекции на пациентов, имеющих побочные заболевания. Иммунотерапевтические подходы к лечению и состояние липидтранспортной системы рассмотрены в работах [1, 9].

Материалы и методы

Материалом исследования служили иммунограммы пациентов в возрасте до 18 лет, проживающие в Пермском крае. План проведения эксперимента показан на рис. 1 и состоял в следующем: иммунограммы детей и подростков были предварительно сгруппированы на три возрастные интервала: до 3 лет, от 4 до 9 лет и до 17 лет. Далее в зависимости от иммуноглобулинов иммунограммы разделены на больных (С2) и здоровых детей (С1). В состоянии С1 изучалось отклонение параметров проточной цитофотометрии (ПЦФМ) крови пациентов от референтного интервала в обе стороны, а также находящихся в референтном интервале. Отличие измерений в состоянии С2 состояло в предварительной сортировке иммунограмм по отклонению иммуноглобулинов, таким образом формировались 2 массива, учитывающие повышение или понижение от референтного интервала. Исследования были проведены на базе медицинского учреждения «Философия красоты и здоровья». Построение иммунограмм выполнено на приборе Ilab Taurus. Было проанализровано около 300 иммунограмм. Материалом для данных исследований являлись результаты, полученные в ранних публикациях [6, 10].

 

Рисунок 1. План проведения эксперимента

 

Результаты

Состояние иммунной системы человека может охарактеризовать иммунограмма. Иммунограмма обычно содержит три поля: массив иммуноглобулинов, поле иммунного статуса и поле показателей проточного цитофотометрического анализа. Рассмотрим подходы математического моделирования при описании системы модулей иммунограммы [6, 11].

Показатель иммуноглобулинов ΔΘ(ИГ) характеризуется отклонением параметров трех иммуноглобулинов ИГA, ИГG и ИГM:

$\Delta \Theta \left(ИГ\right)=\frac{\partial \Theta }{\partial ИГA}\Delta ИГА+\frac{\partial \Theta }{\partial ИГM}\Delta ИГM+\frac{\partial \Theta }{\partial ИГG}\Delta ИГ\text{G}.$ (1)

Суммарный показатель отклонения лейкоцитарной формулы крови ΔN(t) от возраста пациента (t) описан параметрами проточной цитофотометрии:

$\Delta N\left(t\right)=\frac{\partial n_1}{\partial t}\Delta t+\frac{\partial n_2}{\partial t}\Delta t+\frac{\partial n_3}{\partial t}\Delta t+\frac{\partial n_4}{\partial t}\Delta t+\frac{\partial n_5}{\partial t}\Delta t,$ (2)

где n₁ — Лейкоциты, n₂ — Лимфоциты, n₃ — NK-клетки (CD16⁺CD56⁺), n₄ — Т-хелперы, n₅ — Индекс иммунорегуляции (CD4⁺/CD8⁺).

Суммарное отклонение показателя фагоцитозов ΔF(t) описывается параметрами иммунного статуса:

$\Delta F\left(t\right)=\frac{\partial f_1}{\partial t}\Delta t+\frac{\partial f_2}{\partial t}\Delta t+\frac{\partial f_3}{\partial t}\Delta t,$ (3)

где f₁ — Абсолютное значение фагоцитоза; f₂ — Фагоцитарное число; f₃ — Фагоцитарный индекс.

В целом показатель иммунограммы ΔФ(И) можно оценить по аддитивной функций отклонения параметров иммунограммы [8, 10]:

$\Delta Ф\left(И\right)=\frac{Ф{\left(N\right)}^{РИ}-Ф\left(N\right)}{Ф{\left(N\right)}^{РИ}}+\frac{Ф{\left(\Theta \right)}^{РИ}-Ф\left(\Theta \right)}{Ф{\left(\Theta \right)}^{РИ}}+\frac{Ф{\left(F\right)}^{РИ}-Ф\left(F\right)}{Ф{\left(F\right)}^{РИ}},$ (4)

где РИ — показатели реферетного интервала.

В данном исследовании рассмотрены характерные параметры (2) цитофотометрического анализа плазмы крови пациентов.

В ранних исследованиях были получены зависимости полиномов отклонений Лейкоцитов, Лимфоцитов, NK-клеток, Т-хелперов, Индекса иммунорегуляции и других от возраста пациента и состояния болезни [6, 10]. В данной работе представлял интерес обобщенный показатель ПЦФМ.

На первом этапе проведено исследование для всех параметров ПЦФМ, находящихся в референтном интервале и получены суммарные показатели (состояние С1) (табл. 1).

 

Таблица 1. Зависимости показателей при нахождении ПЦФМ и иммуноглобулинов в референтном интервале (РИ) (состояние С1)

Table 1. A relation between indices for flow cytophotometric analysis and immunoglobulin level within reference interval (RI) (state C1)

Показатель Indicator	Аппроксимационная функция Approximation function
n1(t)	$\frac{\partial n_1}{\partial t}\Delta t=\text{ -18,18}{t}^{\text{2}}+\text{ 77,91}t+\text{ 13,19 }$
n2(t)	$\frac{\partial n_2}{\partial t}\Delta t=\text{ 40,37ln(}t\text{) }+\text{ 51,44}$
n3(t)	$\frac{\partial n_3}{\partial t}\Delta t=\text{ -12,79ln(}t\text{) + 93,33}$
n4(t)	$\frac{\partial n_4}{\partial t}\Delta t=\text{ 69,74ln(}t\text{) }+\text{ 16,62}$
n5(t)	$\frac{\partial n_5}{\partial t}\Delta t=\text{ -32,29}{t}^{\text{2}}+\text{ 14,81}t\text{ - 93,76}$
Суммарный показатель Total Score	$\Delta N\left(t\right)=-\mathrm{50,47}{t}^2+\mathrm{92,72}t+\mathrm{97,32}\ln \left(t\right)+\mathrm{80,82}$

 

Зависимости показателей ПЦФМ в состоянии С1 при превышении от референтного интервала (↑РИ) представлены в табл. 2.

 

Таблица 2. Зависимости показателей ПЦФМ в состоянии С1 при превышении референтного интервала (↑РИ)

Table 2. A relation for flow cytophotometric analysis indicators at C1 state exceeding reference interval (↑RI)

Показатель Indicator	Аппроксимационная функция Approximation function
n1(t)	$\frac{\partial n_1}{\partial t}\Delta t=\text{ 18,35}{t}^{\text{2}}\text{ - 80,29}t+\text{ 89,02}$
n2(t)	$\frac{\partial n_2}{\partial t}\Delta t=\text{ 24,81}{t}^{\text{2}}\text{ - 122,6}t+\text{ 147,78}$
n3(t)	$\frac{\partial n_3}{\partial t}\Delta t=\text{ -2,76ln(}t\text{) }+\text{ 6,07}$
n4(t)	$\frac{\partial n_4}{\partial t}\Delta t=\text{ 364,2e-1,61}t$
n5(t)	$\frac{\partial n_5}{\partial t}\Delta t=\text{ 38,21}{t}^{\text{2}}\text{ - 188,49}t+\text{ 231,52}$
Суммарный показатель Total Score	$\Delta N\left(t\right)=\text{ 30,9}{t}^{\text{2}}-\mathrm{145,59}t+\text{364,2e-1,61}t-\mathrm{2,76}\ln \left(t\right)+473$

 

Зависимости показателей ПЦФМ в состоянии С1 при занижении от референтного интервала (↓РИ) представлены в табл. 3.

 

Таблица 3. Зависимости показателей ПЦФМ крови в состоянии С1 при ↓РИ*

Table 3. A relation between blood flow cytophotometric analysis indicators in at C1 state for ↓RI*

Показатель Indicator	Аппроксимационная функция Approximation function
n1	$\frac{\partial n_1}{\partial t}\Delta t=\text{1,665}t\text{ - 1,6033\hspace{0.17em}}$
n2	$\frac{\partial n_2}{\partial t}\Delta t=\text{ 1,665}t+\text{ 2,7167}$
n3	$\frac{\partial n_3}{\partial t}\Delta t=\text{ -4,625}{t}^{\text{2}}+\text{ 26,835}t\text{ - 22,21}$
n4	$\frac{\partial n_4}{\partial t}\Delta t=\text{ -22,405}{t}^{\text{2}}+\text{ 91,285}t\text{ - 68,88}$
n5	$\frac{\partial n_5}{\partial t}\Delta t=\text{ 36,517ln(}t\text{) }+\text{ 0,1667}$
Суммарный показатель Total Score	$\Delta N\left(t\right)=\text{ -\hspace{0.17em}27,03}{t}^{\text{2}}+\text{36,517ln(}t\text{) }+\text{121,45}t-\text{ 89,81}$

Примечание. *↓РИ — при понижении показателей от референтного интервала.

Note. *↓RI — when indicators decrease below reference interval.

 

Рассмотрим также показатели иммунограммы ПЦФМ в состоянии С2.

В табл. 4, 5 и 6 показаны результаты исследований, полученных при занижении иммуноглобулинов от реферетного интервала.

Зависимости показателей ПЦФМ, находящиеся в референтном интервале при состоянии С2, представлены в табл. 4.

 

Таблица 4. Зависимости показателей ПЦФМ в РИ при состоянии С2

Table 4. A relation between flow cytophotometric analysis indicators at C2 state within RI

Показатель Indicator	Зависимость Dependence	ИГA, ИГM IgA, IgM	Status*
n1	$\frac{\partial n_1}{\partial t}=\text{ 10,53}{t}^{\text{2}}\text{ - 31,57}t+\text{ 21,05}$	↓	РИ/RI
n2	$\frac{\partial n_2}{\partial t}=\text{ -16,45}{t}^{\text{2}}+\text{ 74,34}t\text{ - 32,89}$
n3	$\frac{\partial n_3}{\partial t}=\text{ -50}{t}^{\text{2}}+\text{ 200}t\text{ - 150}$
n4	$\frac{\partial n_4}{\partial t}=\text{ -27,96}{t}^{\text{2}}+\text{ 121,38}t\text{ - 80,92}$
n5	$\frac{\partial n_5}{\partial t}=\text{ -26,65}{t}^{\text{2}}+\text{ 117,44}t\text{ - 78,29}$
Суммарный показатель Total Score	$\Delta N\left(t\right)=-\mathrm{110,53}{t}^2+\mathrm{481,59}t-321$

Примечание. *РИ — референтный интервал.

Note. *RI — reference interval.

 

Результаты, полученные при превышении/понижении ПЦФМ от референтного интервала в состоянии С2 показаны в табл. 5 и 6.

 

Таблица 5. Зависимости ↑РИ показателей ПЦФМ при состоянии С2

Table 5. A relation between ↑RI flow cytophotometric analysis indicators at C2 state

Показатель Indicator	Зависимость Dependence	ИГA, ИГM IgA, IgM	Status*
n1	$\frac{\partial n_1}{\partial t}=\text{ -43,75}{t}^{\text{2}}+\text{ 168,75}t\text{ - 112,5}$	↓	↑РИ/RI
n2	$\frac{\partial n_2}{\partial t}=\text{ 0}$
n3	$\frac{\partial n_3}{\partial t}=\text{ 0}$
n4	$\frac{\partial n_4}{\partial t}=\text{ 0}$
n5	$\frac{\partial n_5}{\partial t}=\text{ 0}$
Суммарный показатель Total Score	$\frac{\partial n_1}{\partial t}=\text{ -43,75}{t}^{\text{2}}+\text{ 168,75}t\text{ - 112,5}$

Примечание. *РИ — референтный интервал, ↑РИ — при превышении показателей от референтного интервала.

Note. *RI — reference interval, ↑RI — values exceeding reference interval.

 

Таблица 6. Зависимости показателей ПЦФМ лейкоцитарной формулы крови при состоянии болезни (отклонение иммуноглобулинов ИГA, ИГM от референтного интервала)

Table 6. A relation between flow cytophotometric analysis indicators of leukocyte blood formula in disease (deviation of immunoglobulins IgA, IgM from reference interval)

Показатель Indicator	Зависимость Dependence	ИГA, ИГM IgA, IgM	Status*
n1	$\frac{\partial n_1}{\partial t}=\text{ 0}$	↓	↓РИ/RI
n2	$\frac{\partial n_2}{\partial t}=\text{ 18,42}{t}^{\text{2}}\text{ - 55,26}t+\text{ 36,84}$
n3	$\frac{\partial n_3}{\partial t}=\text{ 34,21}{t}^{\text{2}}\text{ - 102,63}t+\text{ 68,42}$
n4	$\frac{\partial n_4}{\partial t}=\text{ -27,96}{t}^{\text{2}}+\text{ 121,38}t\text{ - 80,92}$
n5	$\frac{\partial n_5}{\partial t}=\text{ -26,65}{t}^{\text{2}}+\text{ 117,44}t\text{ - 78,29}$
Суммарный показатель Total Score	$\Delta N\left(t\right)=-\mathrm{1,98}{t}^2+\mathrm{80,74}t-54$

Примечание. *РИ — референтный интервал, ↓РИ — при занижении показателей от референтного интервала.

Note. *RI — reference interval, ↓RI — in case of indicators below reference interval.

 

Результаты, показанные в табл. 7, 8 и 9 однотипны с табл. 4, 5 и 6 с одним отличием, касающегося отклонения иммуноглобинов в сторону превышения референтного интервала.

Графические зависимости показателей ПЦФМ в состоянии С2 показаны на рис. 3.

 

Таблица 7. Зависимости показателей лейкоцитарной формулы крови при состоянии болезни (превышение показателей иммуноглобулинов ИГA, ИГM от референтного интервала)

Table 7. A relation between leukocyte blood formula indices in disease (IgA, IgM immunoglobulin indices above reference interval)

Показатель/Indicator	Зависимость/Dependence	ИГA, ИГM IgA, IgM	Status*
n1	$\frac{\partial n_1}{\partial t}=\text{ -43,75}t+\text{ 133,33 }$	↑	РИ/RI
n2	$\frac{\partial n_2}{\partial t}=\text{ -37,5}t+\text{ 116,67}$
n3	$\frac{\partial n_3}{\partial t}=\text{ -50}{t}^{\text{2}}+\text{ 200}t\text{ - 150}$
n4	$\frac{\partial n_4}{\partial t}=\text{0}$
n5	$\frac{\partial n_5}{\partial t}=\text{ -37,5}{t}^{\text{2}}+\text{ 137,5}t\text{ - 75}$
Суммарный показатель Total Score	$\Delta N\left(t\right)=-\mathrm{87,5}{t}^2+\mathrm{336,99}t-30$

Примечание. *РИ — референтный интервал.

Note. *RI — reference interval.

 

Таблица 8. Зависимости показателей лейкоцитарной формулы крови при состоянии болезни (отклонение иммуноглобулинов ИГA, ИГM от референтного интервала)

Table 8. A relation between leukocyte blood formula indices in disease states (deviation of immunoglobulins IgA, IgM from reference interval)

Показатель/Indicator	Зависимость/Dependence	ИГA, ИГM IgA, IgM	Status*
n1	$\frac{\partial n_1}{\partial t}=0$	↑	↑РИ/RI
n2	$\frac{\partial n_2}{\partial t}=\text{ 0}$
n3	$\frac{\partial n_3}{\partial t}=\text{ 0}$
n4	$\frac{\partial n_4}{\partial t}=\text{ 18,42}{t}^{\text{2}}\text{ - 55,26}t+\text{ 36,84}$
n5	$\frac{\partial n_5}{\partial t}=\text{ 45,72}{t}^{\text{2}}\text{ - 199,68}t+\text{ 216,45}$
Суммарный показатель Total Score	$\Delta N\left(t\right)=\mathrm{64,14}{t}^2-\mathrm{254,94}t+\mathrm{253,29}$

Примечание. *РИ — референтный интервал, ↑РИ — при превышении показателей от референтного интервала.

Note. *RI — reference interval, ↑RI — indicators exceed the reference interval.

 

Таблица 9. Зависимости показателей лейкоцитарной формулы крови при состоянии болезни (отклонение иммуноглобулинов ИГA, ИГM от референтного интервала)

Table 9. A relation between leukocyte blood formula indices in disease states (deviated immunoglobulins IgA, IgM from the reference interval)

Показатель/Indicator	Зависимость/Dependence	ИГA, ИГM IgA, IgM	Status*
n1	$\frac{\partial n_1}{\partial t}=\text{ 0}$	↑	↓РИ/RI
n2	$\frac{\partial n_2}{\partial t}=\text{ 10,52}{t}^{\text{2}}\text{ - 31,57}t+\text{ 21,05}$
n3	$\frac{\partial n_3}{\partial t}=\text{ 15,79}{t}^{\text{2}}\text{ - 47,37}t+\text{ 31,58}$
n4	$\frac{\partial n_4}{\partial t}=\text{ 0}$
n5	$\frac{\partial n_5}{\partial t}=\text{ 0}$
Суммарный показатель Total Score	$\Delta N\left(t\right)=\mathrm{26,31}{t}^2-\mathrm{78,94}t+\mathrm{52,6}$

Примечание. *РИ — референтный интервал, ↓РИ — при занижении показателей от референтного интервала.

Note. *RI — reference interval, ↓RI — values below reference interval.

 

Рисунок 2. Зависимости отклонения суммарных показателей ПЦФМ (dN(t) × 10^–3) в состоянии С1 от возраста пациентов (t) и отклонения от реферетного интервала (РИ)

 

Рисунок 3. Зависимости отклонения суммарных показателей ПЦФМ (dN(t)) в состоянии С2 от возраста пациентов (t), отклонения от реферетного интервала (РИ) при пониженных (ИГA, ИГM↓)/повышенных (ИГA, ИГM↑) уровнях иммуноглобулинов

 

Обсуждение

Почти все графики суммарных показателей проточной цитофотометрии имеют небольшой экстремум у детей в возрасте 2–3 лет. Несмотря на то что отдельные параметры ПЦФМ имели колебательный характер, для всех графиков характерно плавное изменение с увеличением отклонения у подростков.

Показатели ПЦФМ, находящиеся в референтном интервале имели одинаковое направление в сторону отрицательного отклонения с увеличением возраста с тем отличием, что в состоянии болезни отклонение было в 2 раза больше.

В состоянии отсутствия заболевания превышение показателей ПЦФМ имело положительную тенденцию с увеличением возраста, а понижение показателей ПЦФМ от реферетного интервала имело отрицательную тенденцию.

В состоянии заболевания при пониженных иммуноглобулинах при превышении референтного интервала ПЦФМ наблюдается выпуклое отклонение в отрицательную сторону при увеличении возраста. При понижении от референтного интервала наблюдается выпуклая кривая с положительным отклонением.

При повышенных иммуноглобулинах при превышении референтного интервала ПЦФМ имеет выгнутое положительное отклонение, при понижении референтного интервала ПЦФМ также имеет выгнутое положительное отклонение в 5 раз больше.

Выводы

Обобщение показателей ПЦФМ при коронавирусной инфекции у детей и подростков, несмотря на некоторые отличия, имеет тенденцию к увеличению отклонения к старшему подростковому возрасту, на что нужно обратить внимание при дальней диагностике последствий инфекции.

Об авторах

Сергей Николаевич Костарев

Пермский государственный аграрно-технологический университет им. акад. Д.Н. Прянишникова; Пермский национальный исследовательский политехнический университет; Пермский институт ФСИН России

Автор, ответственный за переписку.
Email: iums@dom.raid.ru

д.т.н., профессор кафедры ИТАС; профессор кафедры безопасности жизнедеятельности; профессор кафедры зоотехнии

Россия, г. Пермь; г. Пермь; г. Пермь

Т. Г. Середа

Пермский государственный аграрно-технологический университет им. акад. Д.Н. Прянишникова

Email: iums@dom.raid.ru

д.т.н., профессор кафедры безопасности жизнедеятельности

Россия, г. Пермь

Список литературы

Дополнительные файлы