The role of systemic immune activation in the development of thyroid dysfunction in COVID-19

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. The research of cytokine-induced thyropathies in the midst of continuing coronavirus infection (COVID-19) pandemic is a very important and urgent problem. On the one hand, COVID-19 is often accompanied by a massive overproduction of cytokines, so we can expect an enhanced cytokines effects impact on the thyroid gland. On the other hand, it is possible that biological therapy with tocilizumab, which has a powerful immunosuppressive effect, plays a protective role to the development of cytokines-induced thyropathies amidst COVID-19. The results of the study should be the starting point for understanding the mechanisms of possible compromise of thyroid function during COVID-19.

Aim. The primary endpoint is to assess the relationship between the levels of thyroid-stimulating hormone (TSH), free triiodothyronine (FT3), and free thyroxine (FT4) with the inflammatory process markers. The secondary endpoint is the identification of an association between TSH, FT3 and FT4 values, and patient survival.

Materials and methods. This retrospective, single-center study included 122 patients hospitalized at the National Medical Research Center for Endocrinology with a clinical and laboratory analysis of COVID-19 and bilateral polysegmental viral pneumonia. To assess the functional status of the thyroid gland all patients underwent observation of the TSH, FT3, FT4, antibodies to thyroid peroxidase, antibodies to the TSH receptor (AT-recTSH). The markers of the inflammatory process were assessed: interleukin-6, C-reactive protein, the degree of lung tissue damage according to multispiral computed tomography of the lungs, the percentage of blood oxygen saturation (SpO2), the treatment outcomes.

Results. Five (4%) patients were found with subclinical thyrotoxicosis. Serum TSH values were inversely correlated with interleukin-6 (r=-0.221; p=0.024). Analysis of the level of hospital mortality, stratified by TSH, revealed statistically significantly lower TSH values in the group of deceased patients (p=0.012). The median TSH in surviving patients was 1.34 [0.85; 1.80], for the deceased 0.44 [0.29; 0.99].

Conclusion. Our research shows that the trigger of thyropathies in coronavirus infection is most likely thyroid tissue damage by the proinflammatory cytokines. This study shows some specific clinical aspects regarding the clinical relevance in patients with thyrotoxicosis and COVID-19, namely, the high hospital mortality rate.

About the authors

Evgenia A. Kolpakova

National Medical Research Center for Endocrinology

Author for correspondence.
Email: colpakova.ev@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2283-8958

аспирант, врач-эндокринолог, сотрудник Координационного совета

Russian Federation, Moscow

Alina R. Elfimova

National Medical Research Center for Endocrinology

Email: 9803005@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6935-3187
SPIN-code: 9617-7460

врач-кибернетик отд. эпидемиологии эндокринопатий

Russian Federation, Moscow

Larisa V. Nikankina

National Medical Research Center for Endocrinology

Email: nikankina.larisa@endocrincentr.ru
ORCID iD: 0000-0001-8303-3825
SPIN-code: 2794-0008

канд. мед. наук, и.о. зав. клинико-диагностической лаб.

Russian Federation, Moscow

Ekaterina A. Troshina

National Medical Research Center for Endocrinology

Email: troshina@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-8520-8702
SPIN-code: 8821-8990

чл.-кор. РАН, д-р мед. наук, проф., зам. дир. – дир. Института клинической эндокринологии

Russian Federation, Moscow

References

  1. Chen W, Tian Y, Li Z, et al. Potential Interaction between SARS-CoV-2 and Thyroid: A Review. Endocrinology. 2021;162(3):1-13. doi: 10.1210/endocr/bqab004
  2. Leow MKS, Kwek DSK, Ng AWK, et al. Hypocortisolism in survivors of severe acute respiratory syndrome (SARS). Clin Endocrinol (Oxf). 2005;63(2):197-202. doi: 10.1111/j.1365-2265.2005.02325.x
  3. Zhang W, Zhao Y, Zhang F, et al. The use of anti-inflammatory drugs in the treatment of people with severe coronavirus disease 2019 (COVID-19): The experience of clinical immunologists from China. Clin Immunol. 2020;214. doi: 10.1016/j.clim.2020.108393
  4. Ruggeri RM, Campennì A, Deandreis D, et al. SARS-COV-2-related immune-inflammatory thyroid disorders: facts and perspectives. Expert Rev Clin Immunol. 2021;17(7):737-59. doi: 10.1080/1744666X.2021.1932467
  5. Wei L, Sun S, Xu CH, et al. Pathology of the thyroid in severe acute respiratory syndrome. Hum Pathol. 2007;38(1):95-102. doi: 10.1016/j.humpath.2006.06.011
  6. Li MY, Li L, Zhang Y, Wang XS. Expression of the SARS-CoV-2 cell receptor gene ACE2 in a wide variety of human tissues. Infect Dis Poverty. 2020;9(1):1-7. doi: 10.1186/s40249-020-00662-x
  7. Ortiz-Prado E, Simbaña-Rivera K, Gómez-Barreno L, et al. Clinical, molecular, and epidemiological characterization of the SARS-CoV-2 virus and the Coronavirus Disease 2019 (COVID-19), a comprehensive literature review. Diagn Microbiol Infect Dis. 2020;98(1):115094. doi: 10.1016/j.diagmicrobio.2020.115094
  8. Hill JA, Menon MP, Dhanireddy S, et al. Tocilizumab in hospitalized patients with COVID-19: Clinical outcomes, inflammatory marker kinetics, and safety. J Med Virol. 2021;93(4):2270-80. doi: 10.1002/jmv.26674
  9. Lania A, Sandri MT, Cellini M, et al. Thyrotoxicosis in patients with COVID-19: The THYRCOV study. Eur J Endocrinol. 2020;183(4):381-7. doi: 10.1530/EJE-20-0335
  10. Chen M, Zhou W, Xu W. Thyroid Function Analysis in 50 Patients with COVID-19: A Retrospective Study. Thyroid. 2021;31(1):8-11. doi: 10.1089/thy.2020.0363
  11. Wang W, Su X, Ding Y, et al. Thyroid Function Abnormalities in COVID-19 Patients. Front Endocrinol (Lausanne). 2021;11. doi: 10.3389/fendo.2020.623792
  12. Mattar SAM, Koh SJQ, Rama Chandran S, Cherng BPZ. Subacute thyroiditis associated with COVID-19. BMJ Case Rep. 2020;13(8):1-4. doi: 10.1136/bcr-2020-237336
  13. Carlé A, Andersen SL, Boelaert K, Laurberg P. Management of endocrine disease: Subclinical thyrotoxicosis: Prevalence, causes and choice of therapy. Eur J Endocrinol. 2017;176(6):R325-37. doi: 10.1530/EJE-16-0276
  14. Fade JV, Franklyn JA, Cross KW, et al. Prevalence and follow-up of abnormal thyrotrophin (TSH) concentrations in the elderly in the United Kingdom. Clin Endocrinol (Oxf). 1991;34(1):77-84. doi: 10.1111/j.1365-2265.1991.tb01739.x
  15. Nugroho CW, Suryantoro SD, Yuliasih Y, et al. Optimal use of tocilizumab for severe and critical COVID-19: A systematic review and meta-analysis. F1000Research. 2021;10. doi: 10.12688/f1000research.45046.1
  16. Wartofsky L, Burman KD. Alterations in thyroid function in patients with systemic illness: The ‘Euthyroid sick syndrome’. Endocr Rev. 1982;3(2):164-217. doi: 10.1210/edrv-3-2-164
  17. Fliers E, Boelen A. An update on non-thyroidal illness syndrome. J Endocrinol Invest. 2021;44(8):1597-607. doi: 10.1007/s40618-020-01482-4
  18. Lodigiani C, Iapichino G, Carenzo L, et al. Venous and arterial thromboembolic complications in COVID-19 patients admitted to an academic hospital in Milan, Italy. Thromb Res. 2020;191(7):9-14. doi: 10.1016/j.thromres.2020.04.024
  19. Schatz DL, Sheppard RH, Steiner G, et al. Influence of heparin on serum free thyroxine. J Clin Endocrinol Metab. 1969;29(8):1015-22. doi: 10.1210/jcem-29-8-1015
  20. Mendel CM, Frost PH, Kunitake ST, Cavalieri RR. Mechanism of the heparin-induced increase in the concentration of free thyroxine in plasma. J Clin Endocrinol Metab. 1987;65(6):1259-64. doi: 10.1210/jcem-65-6-1259
  21. Laji K, Rhidha B, John R, et al. Abnormal serum free thyroid hormone levels due to heparin administration. QJM – Mon J Assoc Physicians. 2001;94(9):471-3. doi: 10.1093/qjmed/94.9.471

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Possible causes of thyroid dysfunction at COVID-19 [1–4].

Download (85KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Hospital mortality among patients with COVID-19, stratified by thyroid stimulating hormone (TSH) values.

Download (81KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Correlation analysis of Interleukin 6 (IL-6) and TSH, Free Triiodthyronine (FT3) (Spirmen method).

Download (83KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Comparative analysis of IL-6 (Kruskal-Wallis criterion) of groups of patients with low, normal and high TSH and FT3.

Download (65KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Correlation analysis of SpO2 and FT3 (Spirmen method) values and comparison of groups of patients with low, normal and high FT3 values on SpO2 level (Kruskal-Wallis criterion).

Download (65KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Consilium Medicum

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».