Quantitative and qualitative composition of lymphocyte populations and subpopulations in patients with varying severity of a new coronavirus infection

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

SARS-CoV-2 can cause a decrease in the number of lymphocytes and their functional activity. In patients with COVID-19, especially with a severe course of the disease, a decrease in the quantitative composition of the main populations of lymphocytes is recorded. These indicators do not recover for a long time after recovery. However, it is still not known how long the quantitative and qualitative changes in the composition of lymphocytes will last and whether the severity of the infection affects this process. The aim of our study was to assess the quantitative and qualitative composition of the main populations and subpopulations of lymphocytes in patients with a new coronavirus infection of varying severity. 65 patients with a new coronavirus infection were examined. The average age of the subjects was 47.3±14.5 years. The volunteers were divided into three groups according to the severity of the infection: asymptomatic (n = 21); moderate (n = 32); severe (n = 12). The relative and absolute number of T-lymphocytes (CD3+), T-helper cells (CD3+CD4+), cytotoxic lymphocytes (CD3+CD8+), natural killers (CD3CD16+CD56+), TNK-lymphocytes (CD3+CD16CD56+) and B-lymphocytes (CD45+CD19+) were determined. To calculate the percentage of lymphocytes, whole blood was lysed with OPTILYSE C solution (Beckman Coulter, USA) and stained with monoclonal antibodies CD3+-FITC/CD8+-ECD/CD4+-PC5/CD16+CD56+PE and CD45+-Pacific Blue/CD19+-PC5 (Beckman Coulter, USA). Cytofluorometry was performed on a flow cytofluorometer “Navios™” (Beckman Coulter, USA). The results of our studies showed that there were no statistically significant changes in the relative and absolute number of immunocompetent cells in asymptomatic patients with a new coronavirus infection, compared with the control group. With an average severity of the disease, a decrease in the relative and absolute content of CD3+ and CD8+ lymphocytes was revealed, these indicators were restored to control values six months after recovery. In patients with severe infection, there was a decrease in the relative and absolute number of T cells and cytotoxic lymphocytes. These values remained significantly below normal for six months and returned to normal only seven to eight months after recovery. Also, the volunteers of this group were found to have a decrease in the number of natural killers and TNK cells. Thus, the data obtained by us indicate that pathological changes concerning the relative and absolute number of the main populations and subpopulations of lymphocytes in patients with COVID-19 depend on the severity of the disease. The number of T-lymphocytes, cytotoxic lymphocytes, natural killer cells, that is, populations of cells that play a crucial role in effective antiviral protection, has been reduced in those who have undergone a new coronavirus infection in moderate and severe form. This information can be useful for expanding methodological approaches to the diagnosis, treatment of a new coronavirus infection, as well as measures for the rehabilitation of those who have suffered it.

About the authors

Inna A. Ivanova

Rostov-on-Don Anti-Plague Institute of Rospotrebnadzor

Author for correspondence.
Email: inna_ivanova_1968@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0001-7068-4071

PhD (Biology), Leading Researcher with Acting Head of the Immunology Laboratory

Russian Federation, Rostov-on-Don

A. A. Trufanova

Rostov-on-Don Anti-Plague Institute of Rospotrebnadzor

Email: Nastyasia61@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4770-5994

Junior Researcher, Laboratory of Immunology

Russian Federation, Rostov-on-Don

A. V. Filippenko

Rostov-on-Don Anti-Plague Institute of Rospotrebnadzor

Email: filippenko.annushka@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1103-4244

Junior Researcher, Laboratory of Immunology

Russian Federation, Rostov-on-Don

N. D. Omelchenko

Rostov-on-Don Anti-Plague Institute of Rospotrebnadzor

Email: plague@aaanet.ru
ORCID iD: 0000-0001-5208-7724

PhD (Medicine), Senior Researcher Laboratory of Immunology

Russian Federation, Rostov-on-Don

A. K. Noskov

Rostov-on-Don Anti-Plague Institute of Rospotrebnadzor

Email: plague@aaanet.ru
ORCID iD: 0000-0003-0550-2221

Director

Russian Federation, Rostov-on-Don

O. S. Chemisova

Rostov-on-Don Anti-Plague Institute of Rospotrebnadzor

Email: plague@aaanet.ru
ORCID iD: 0000-0002-4059-2878

Acting Head of the Laboratory “Сollection of Pathogenic Microorganisms”

Russian Federation, Rostov-on-Don

References

  1. Chen Z., Wherry E.J. T cell responses in patients with COVID-19. Nat. Rev. Immunol., 2020, vol. 20, pp. 529–536. doi: 10.1038/s41577-020-0402-6
  2. Diao B., Wang C., Tan Y., Chen X., Liu Y., Ning L., Chen L., Li M., Liu Y., Wang G. Reduction and functional exhaustion of T cells in patients with Coronavirus Disease 2019 (COVID-19). Front. Immunol., 2020, vol. 1, no. 11: 827. doi: 10.3389/fimmu.2020.00827
  3. Fan В.Е., Chong V.C., Chan S.S. W., Lim G., Lim K.G.E., Tan G.B., Mucheli S.S., Kuperan P., Ong K. Hematologic parameters in patients with COVID-19 infection. Am. J. Hematol., 2020, vol. 95, no. 6, pp. E131–E134. doi: 10.1002/ajh.25774
  4. Ganji A., Farahani I., Khansarinejad B., Ghazavi A., Mosayebi G. Increased expression of CD8 marker on T-cells in COVID-19 patients. Blood Cells Mol. Dis., 2020, vol. 83: 102437. doi: 10.1016/j.bcmd.2020.102437
  5. Guan W.-J., Ni Z.-Y., Hu Y., Liang W.-H., Ou C.-Q., He J.-X., Liu L., Shan H., Lei C.-L., Hui D.S., Du B., Li L.-J., Zeng G., Yuen K. Y., Chen R.-C., Tang C.-L., Wang T., Chen P.-Y., Xiang J., Li S.-Y., Wang J.-L., Liang Z.-J., Peng, Y.-X., Wei L., Liu Y., Hu Y.-H., Peng P., Wang J.-M., Liu J.-Y., Chen Z., Li G., Zheng Z.-J., Qiu S.-Q., Luo J., Ye C.-J., Zhu S.-Y., Zhong N.-S. Clinical characteristics of Coronavirus Disease 2019 in China. N. Engl. J. Med., 2020, vol. 382, no.18, pp. 1708–1720. doi: 10.1056/NEJMoa2002032
  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., W. Wu, 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. Lancet, 2020, vol. 395, no. 10223, pp. 497–506. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30183-5
  7. Lin L., Lu L., Cao W., Li T. Hypothesis for potential pathogenesis of SARS-CoV-2 infection-a review of immune changes in patients with viral pneumonia. Emerg. Microb. Infect., 2020, vol. 9, no. 1, pp. 727–732. doi: 10.1080/22221751.2020.1746199
  8. Lippi G., Plebani M. Laboratory abnormalities in patients with COVID-2019 infection. Clin. Chem. Lab. Med., 2020, vol. 25, no. 58 (7), pp. 1131–1134. doi: 10.1515/cclm-2020-0198
  9. Liu J., Li S., Liu J., Liang B., Wang X., Wang H., Li W., Tong Q., Yi J., L. Zhao, Xiong L., Guo C., Tian J., Luo J., Yao J.,. Pang R., Shen H., Peng C., Liu T., Zhang Q., Wu J., Xu L., Lu S., Wang B., Weng Z., Han C., Zhu H., Zhou R., Zhou H., Chen X., Ye P., Zhu B., Wang L., Zhou W., He S., He Y., Jie S., Wei P., Zhang J., Lu Y., Wang W., Zhang L., Li L., Zhou F., Wang J., Dittmer U., Lu M., Hu Y., Yang D., Zheng X. Longitudinal characteristics of lymphocyte responses and cytokine profiles in the peripheral blood of SARS-CoV-2 infected patients. eBioMedicine, 2020, vol. 55: 102763. doi: 10.1016/j.ebiom.2020.102763
  10. Manickam C., Sugawara S., Reeves R.K. Friends or foes? The knowns and unknowns of natural killer cell biology in COVID-19 and other coronaviruses in July 2020. PLoS Pathog., 2020, vol. 16, no. 8: e1008820. doi: 10.1371/journal.ppat.1008820
  11. Peng J., Qi D., Yuan G., Deng X., Mei Y., Feng L., Wang D. Diagnostic value of peripheral hematologic markers for coronavirus disease 2019 (COVID-19): a multicenter, cross-sectional study. J. Clin. Lab. Anal., 2020, vol. 34, no. 10: e23475. doi: 10.1002/jcla.23475
  12. Qin C., Zhou L., Hu Z., Zhang S., Yang S., Tao Y., Xie C., Ma K., Shang K., Wang W., Tian D.-S., Qin C., Zhou L., Hu Z., Zhang S., Yang S., Tao Y., Xie C., Ma K., Shang K., Wang W., Tian D.-S. Dysregulation of immune response in patients with COVID-19 in Wuhan, China. Clin. Infect. Dis., 2020, vol. 71, no. 15, pp. 762–768. doi: 10.1093/cid/ciaa248.
  13. Rokni M., Ghasemi V., Tavakoli Z. Immune responses and pathogenesis of SARS-CoV-2 during an outbreak in Iran: comparison with SARS and MERS. Rev. Med. Virol., 2020, vol. 30, no. 3: e2107. doi: 10.1002/rmv.2107
  14. Vaninov N. In the eye of the COVID-19 cytokine storm. Nat. Rev. Immunol., 2020, vol. 20, no. 5: 277. doi: 10.1038/s41577-020-0305-6
  15. Wan S., Yi Q., Fan S., Lv J., Zhang X., Guo L., Lang C., Xiao Q., Xiao K., Yi Z., Qiang M., Xiang J., Zhang B., Chen Y., Gao C. Relationships among lymphocyte subsets, cytokines, and the pulmonary inflammation index in coronavirus (COVID-19) infected patients. Br. J. Haematol., 2020, vol. 189, no. 3, pp. 428–437. doi: 10.1111/bjh.16659
  16. Wang D., Hu B., Hu C., Zhu F., Liu X., Zhang J., Wang B., Xiang H., Cheng Z., Xiong Y., Zhao Y., Li Y., Wang X., Peng Z. Clinical characteristics of 138 hospitalized patients with 2019 novel coronavirus-infected pneumonia in Wuhan, China. JAMA, 2020, vol. 323, no. 11: 1061. doi: 10.1001/jama.2020.1585
  17. Yang J., Zhong M., Zhang E., Hong K., Yang Q., Zhou D., Xia J., Chen Y.-Q., Sun M., Zhao B., Xiang J., Liu Y., Han Y., Zhou X., Huang C., Shang Y., Yan H. Broad phenotypic alterations and potential dysfunctions of lymphocytes in COVID-19 recovered individuals. J. Mol. Cell Biol., 2021, vol. 13, no. 3, pp. 197–209. doi: 10.1093/jmcb/mjab014
  18. Zheng H.-Y., Zhang M., Yang C.-X., Zhang N., Wang X.-C., Yang X.-P., Dong X.-Q., Zheng Y.-T. Elevated exhaustion levels and reduced functional diversity of T cells in peripheral blood may predict severe progression in COVID-19 patients. Cell. Mol. Immunol., 2020, vol. 17, no. 5, pp. 541–543. doi: 10.1038/s41423-020-0401-3

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2022 Ivanova I.A., Trufanova A.A., Filippenko A.V., Omelchenko N.D., Noskov A.K., Chemisova O.S.

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».