Evaluation of serum levels of IL-6 and adiponectin in COVID-19 patients and their relationship with disease severity

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. The SARS-CoV-2 pandemic has prompted researchers around the world to identify risk factors associated with disease severity and mortality. Results suggest that COVID-19 mortality might be due to a ‘cytokine storm’ involving IL-6, and that obesity can be considered a risk factor for COVID-19 prevalence, severity, and mortality. The current study aimed to evaluate the serum levels of IL-6 and adiponectin in patients and their relationship with disease progression. Materials and methods. ELISA was used to assess the levels of IL-6 and adiponectin in serum samples from a control group and from patients with COVID-19 at the time of admission to ICU or non-ICU wards. The results were analyzed using the Mann–Whitney and Spearman tests. Results. Mean serum levels of adiponectin in patients admitted to ICU (10.18±15.4 ng/ml) were significantly higher than patients admitted to non-ICU wards (3.14±3 ng/ml, p = 0.001). Mean serum IL-6 levels showed a similar pattern, however the difference was not statistically significant (p = 0.18). In addition, a significant direct correlation was observed between adiponectin expression and IL-6 (R = 0.2, p = 0.03). Conclusion. The results of this study show that serum levels of adiponectin in COVID-19 patients with severe lung involvement were significantly higher than those with less lung involvement. This finding is of high importance mainly due to the critical role of the lungs in adiponectin signaling, and as a result, adiponectin disorders may be associated with pulmonary complications in COVID-19 patients.

About the authors

Marzieh Norouzian

Hormozgan University of Medical Sciences

Author for correspondence.
Email: marzieh.norouzi@gmail.com

Assistant Professor of Medical Immunology, Department of Laboratory Sciences, School of Allied Medical Sciences

Iran, Islamic Republic of, Bandar Abbas

Khojasteh Sharifi-Sarasiabi

Hormozgan University of Medical Sciences

Email: sharifisarasiabi@gmail.com

Infectious and Tropical Diseases Research Center, Hormozgan Health Institute

Iran, Islamic Republic of, Bandar Abbas

Majid Najafi-Asl

Hormozgan University of Medical Sciences

Email: najafiasl2015@gmail.com

Department of Laboratory Sciences, School of Allied Medical Sciences, Hormozgan University of Medical Sciences, Bandar Abbas, Iran; Infectious and Tropical Diseases Research Center, Hormozgan Health Institute

Iran, Islamic Republic of, Bandar Abbas

M. Hassani Azad

Hormozgan University of Medical Sciences

Email: mehdihassaniazad@gmail.com

Infectious and Tropical Diseases Research Center, Hormozgan Health Institute

Iran, Islamic Republic of, Bandar Abbas

H. Estabraghnia Babaki

Hormozgan University of Medical Sciences

Email: h.estabragh@gmail.com

Department of Internal Medicine, Shahid Mohammadi Hospital, Faculty of Medicine

Iran, Islamic Republic of, Bandar Abbas

References

  1. Ajuwon K.M., Spurlock M.E. Adiponectin inhibits LPS-induced NF-κB activation and IL-6 production and increases PPARγ2 expression in adipocytes. Am. Physiol J. Regul. Integr. Comp. Physiol., 2005, vol. 288, no. 5, pp. R1220–R1225. doi: 10.1152/ajpregu.00397.2004
  2. Baud D., Qi X., Nielsen-Saines K., Musso D., Pomar L., Favre G. Real estimates of mortality following COVID-19 infection. Lancet Infect. Dis., 2020, vol. 20, no. 7: 773. doi: 10.1016/S1473-3099(20)30195-X
  3. Bianco A., Mazzarella G., Turchiarelli V., Nigro E., Corbi G., Scudiero O., Sofia M., Daniele A. Adiponectin: an attractive marker for metabolic disorders in Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD). Nutrients, 2013, vol. 5, no. 10, pp. 4115–4125. doi: 10.3390/nu5104115
  4. Blot M., David M., Nguyen M., Bourredjem A., Binquet C., Piroth L. Are adipokines the missing link between obesity, immune response, and outcomes in severe COVID-19? Int. J. Obes. (Lond.), 2021, vol. 45, no. 9, pp. 2126–2131. doi: 10.1038/s41366-021-00868-5
  5. Chen J.S., Alfajaro M.M., Chow R.D., Wei J., Filler R.B., Eisenbarth S.C., Wilen C.B. Non-steroidal anti-inflammatory drugs dampen the cytokine and antibody response to SARS-CoV-2 infection. J. Virol., 2021, vol. 95, no. 7: e00014-21. doi: 10.1128/JVI.00014-21
  6. Chiang C.H., Lai J.S., Hung S.H., Lee L.T., Sheu J.C., Huang K.C. Serum adiponectin levels are associated with hepatitis B viral load in overweight to obese hepatitis B virus carriers. Obesity, 2013, vol. 21, no. 2, pp. 291–296. doi: 10.1002/oby.20000
  7. Choi H.M., Doss H.M., Kim K.S. Multifaceted physiological roles of adiponectin in inflammation and diseases. Int. J. Mol. Sci., 2020, vol. 21, no. 4. doi: 10.3390/ijms21041219
  8. Daniele A., De Rosa A., Nigro E., Scudiero O., Capasso M., Masullo M., De Laurentiis G., Oriani G., Sofia M., Bianco A. Adiponectin oligomerization state and adiponectin receptors airway expression in chronic obstructive pulmonary disease. Int. J. Biochem. Cell Biol., 2012, vol. 44, no. 3, pp. 563–569. doi: 10.1016/j.biocel.2011.12.016
  9. Dieplinger B., Gegenhuber A., Kaar G., Poelz W., Haltmayer M., Mueller T. Prognostic value of established and novel biomarkers in patients with shortness of breath attending an emergency department. Clin. Biochem., 2010, vol. 43, no. 9, pp. 714–719. doi: 10.1016/j.clinbiochem.2010.02.002
  10. Ehling A., Schäffler A., Herfarth H., Tarner I.H., Anders S., Distler O., Paul G., Distler J., Gay S., Schölmerich J. The potential of adiponectin in driving arthritis. J. Immunol., 2006, vol. 176, no. 7, pp. 4468–4478. doi: 10.4049/jimmunol.176.7.4468
  11. Furuta M., Tamai M., Hanabusa T., Yamamoto Y., Nanjo K., Sanke T. Serum adiponectin is associated with fasting serum C-peptide in non-obese diabetic patients. Diabetes Res. Clin. Pract., 2006, vol. 72, no. 3, pp. 302–307. doi: 10.1016/j.diabres.2005.10.026
  12. 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.C., 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.; China Medical Treatment Expert Group for Covid-19. Clinical characteristics of coronavirus disease 2019 in China. N. Engl. J. Med., 2020, vol. 382, no. 18, pp. 1708–1720. doi: 10.1056/NEJMoa2002032
  13. Hadjadj S., Aubert R., Fumeron F., Pean F., Tichet J., Roussel R., Marre M. Increased plasma adiponectin concentrations are associated with microangiopathy in type 1 diabetic subjects. Diabetologia, 2005, vol. 48, no. 6, pp. 1088–1092. doi: 10.1007/s00125-005-1747-x
  14. Huang C., Wang Y., Li X., Ren L., Zhao J., Hu Y., Zhang L., Fan G., Xu J., Gu X. 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
  15. Hug C., Wang J., Ahmad N.S., Bogan J.S., Tsao T.-S., Lodish H.F. T-cadherin is a receptor for hexameric and high-molecular-weight forms of Acrp30/adiponectin. Proc. Natl Acad. Sci., 2004, vol. 101, no. 28, pp. 10308–10313. doi: 10.1073/pnas.0403382101
  16. Jordan R.E., Adab P., Cheng K. COVID-19: risk factors for severe disease and death. BMJ, 2020, vol. 368: m1198. doi: 10.1136/bmj.m1198
  17. Krakoff J., Funahashi T., Stehouwer C.D., Schalkwijk C.G., Tanaka S., Matsuzawa Y., Kobes S., Tataranni P.A., Hanson R.L., Knowler W.C. Inflammatory markers, adiponectin, and risk of type 2 diabetes in the Pima Indian. Diabetes Care, 2003, vol. 26, no. 6, pp. 1745–1751. doi: 10.2337/diacare.26.6.1745
  18. Malhotra A., Hillman D. Obesity and the lung: 3. Obesity, respiration and intensive care. Thorax, 2008, vol. 63, no. 10, pp. 925–931. doi: 10.1136/thx.2007.086835
  19. Mantzoros C.S., Li T., Manson J.E., Meigs J.B., Hu F.B. Circulating adiponectin levels are associated with better glycemic control, more favorable lipid profile, and reduced inflammation in women with type 2 diabetes. J. Clin. Endocrinol. Metab., 2005, vol. 90, no. 8, pp. 4542–4548. doi: 10.1210/jc.2005-0372
  20. Masaki T., Chiba S., Tatsukawa H., Yasuda T., Noguchi H., Seike M., Yoshimatsu H. Adiponectin protects LPS-induced liver injury through modulation of TNFα in KK-Ay obese mice. Hepatology, 2004, vol. 40, no. 1, pp. 177–184. doi: 10.1002/hep.20282
  21. Mehta P., McAuley D.F., Brown M., Sanchez E., Tattersall R.S., Manson J.J. COVID-19: consider cytokine storm syndromes and immunosuppression. Lancet, 2020, vol. 395, no. 10229, pp. 1033–1034. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30628-0
  22. Nigro E., Scudiero O., Sarnataro D., Mazzarella G., Sofia M., Bianco A., Daniele A. Adiponectin affects lung epithelial A549 cell viability counteracting TNFa and IL-1β toxicity through AdipoR1. Int. J. Biochem. Cell Biol., 2013, vol. 45, no. 6, pp. 1145–1153. doi: 10.1016/j.biocel.2013.03.003
  23. Ohashi K., Ouchi N., Matsuzawa Y. Anti-inflammatory and anti-atherogenic properties of adiponectin. Biochimie, 2012, vol. 94, no. 10, pp. 2137–2142. doi: 10.1016/j.biochi.2012.06.008
  24. Ohashi K., Shibata R., Murohara T., Ouchi N. Role of anti-inflammatory adipokines in obesity-related diseases. Trends Endocrinol. Metab., 2014, vol. 25, no. 7, pp. 348–355. 10.1016/j.tem.2014.03.009
  25. Otero M., Lago R., Gomez R., Lago F., Dieguez C., Gomez-Reino J.J., Gualillo O. Changes in fat-derived hormones plasma concentrations: adiponectin, leptin, resistin, and visfatin in rheumatoid arthritis subjects. Ann. Rheum. Dis., 2006, vol. 65, no. 9, pp. 1198–1201. doi: 10.1136/ard.2005.046540
  26. Pajvani U.B., Hawkins M., Combs T.P., Rajala M.W., Doebber T., Berger J.P., Wagner J.A., Wu M., Knopps A., Xiang A.H. Complex distribution, not absolute amount of adiponectin, correlates with thiazolidinedione-mediated improvement in insulin sensitivity. J. Biol. Chem., 2004, vol. 279, no. 13, pp. 12152–12162. doi: 10.1074/jbc.M311113200
  27. Pemmari A., Tuure L., Hämäläinen M., Leppänen T., Vuolteenaho K., Moilanen T., Moilanen E. Comprehensive effects of ibuprofen on gene expression in chondrocytes as determined by RNA-Seq. Osteoarthritis Cartilage, 2019, vol. 27, p. S378. doi: 10.1016/j.joca.2019.02.375
  28. Petrakis D., Margină D., Tsarouhas K., Tekos F., Stan M., Nikitovic D., Kouretas D., Spandidos D.A., Tsatsakis A. Obesity — a risk factor for increased COVID-19 prevalence, severity and lethality. Mol. Med. Rep., 2020, vol. 22, no. 1. pp. 9–19. doi: 10.3892/mmr.2020.11127
  29. Polito R., Nigro E., Elce A., Monaco M.L., Iacotucci P., Carnovale V., Comegna M., Gelzo M., Zarrilli F., Corso G. Adiponectin expression is modulated by long-term physical activity in adult patients affected by cystic fibrosis. Mediators Inflamm., 2019, vol. 2019: 2153934. doi: 10.1155/2019/2153934
  30. Ruan Q., Yang K., Wang W., Jiang L., Song J. Clinical predictors of mortality due to COVID-19 based on an analysis of data of 150 patients from Wuhan, China. Intensive Care Med., 2020, vol. 46, no. 5, pp. 846–848. doi: 10.1007/s00134-020-05991-x
  31. Sada K.-E., Yamasaki Y., Maruyama M., Sugiyama H., Yamamura M., Maeshima Y., Makino H. Altered levels of adipocytokines in association with insulin resistance in patients with systemic lupus erythematosus. J. Rheumatol., 2006, vol. 33, no. 8, pp. 1545–1552.
  32. Schäffler A., Ehling A., Neumann E., Herfarth H., Tarner I., Schölmerich J., Müller-Ladner U., Gay S. Adipocytokines in synovial fluid. JAMA, 2003, vol. 290, no. 13, pp. 1709–1710. doi: 10.1001/jama.290.13.1709-c
  33. Schnabel R., Messow C.M., Lubos E., Espinola-Klein C., Rupprecht H.J., Bickel C., Sinning C., Tzikas S., Keller T., Genth-Zotz S., Lackner K.J., Münzel T.F., Blankenberg S. Association of adiponectin with adverse outcome in coronary artery disease patients: results from the AtheroGene study. Eur. Heart J., 2008, vol. 29, no. 5, pp. 649–657. doi: 10.1093/eurheartj/ehn009
  34. Simonnet A., Chetboun M., Poissy J., Raverdy V., Noulette J., Duhamel A., Labreuche J., Mathieu D., Pattou F., Jourdain M. High prevalence of obesity in severe acute respiratory syndrome coronavirus-2 (SARS-CoV-2) requiring invasive mechanical ventilation. Obesity, 2020, vol. 28, no. 7. pp. 1195–1199. doi: 10.1002/oby.22831
  35. Sood A., Dominic E., Qualls C., Steffes M.W., Thyagarajan B., Smith L.J., Lewis C.E., Jacobs D.Jr R. Serum adiponectin is associated with adverse outcomes of asthma in men but not in women. Front. Pharmacol., 2011, vol. 2: 55. doi: 10.3389/fphar.2011.00055
  36. Takemura Y., Ouchi N., Shibata R., Aprahamian T., Kirber M.T., Summer R.S., Kihara S., Walsh K. Adiponectin modulates inflammatory reactions via calreticulin receptor-dependent clearance of early apoptotic bodies. J. Clin. Invest., 2007, vol. 117, no. 2, pp. 375–386. doi: 10.1172/JCI29709
  37. Tang C.-H., Chiu Y.-C., Tan T.-W., Yang R.-S., Fu W.-M. Adiponectin enhances IL-6 production in human synovial fibroblast via an AdipoR1 receptor, AMPK, p38, and NF-κB pathway. J. Immunol., 2007, vol. 179, no. 8, pp. 5483–5492. doi: 10.4049/jimmunol.179.8.5483
  38. Tiftikci A., Atug O., Yilmaz Y., Eren F., Ozdemir F.T., Yapali S., Ozdogan O., Celikel C.A., Imeryuz N., Tozun N. Serum levels of adipokines in patients with chronic HCV infection: relationship with steatosis and fibrosis. Arch. Med. Res., 2009, vol. 40, no. 4, pp. 294–298. doi: 10.1186/1471-230X-14-27
  39. Tsuboi I., Tanaka H., Nakao M., Shichijo S., Itoh K. Nonsteroidal anti-inflammatory drugs differentially regulate cytokine production in human lymphocytes: up-regulation of TNF, IFN-gamma and IL-2, in contrast to down-regulation of IL-6 production. Cytokine, 1995, vol. 7, no. 4, pp. 372–379. doi: 10.1006/CYTO.1995.0047
  40. Vaduganathan M., Vardeny O., Michel T., McMurray J.J., Pfeffer M.A., Solomon S.D. Renin-angiotensin-aldosterone system inhibitors in patients with Covid-19. New Engl. J. Med., 2020, vol. 382, no. 17, pp. 1653–1659. doi: 10.1056/NEJMsr2005760
  41. Walkey A.J., Rice T.W., Konter J., Ouchi N., Shibata R., Walsh K., de Boisblanc B.P., Summer R. Plasma adiponectin and mortality in critically ill subjects with acute respiratory failure. Crit. Care Med., 2010, vol. 38, no. 12, pp. 2329–2334. doi: 10.1097/CCM.0b013e3181fa0561
  42. Wang Y., Lam K.S., Yau M.-H., Xu A. Post-translational modifications of adiponectin: mechanisms and functional implications. Biochem. J., 2008, vol. 409, no. 3, pp. 623–633. doi: 10.1042/BJ20071492
  43. Wolf A.M., Wolf D., Rumpold H., Enrich B., Tilg H. Adiponectin induces the anti-inflammatory cytokines IL-10 and IL-1RA in human leukocytes. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2004, vol. 323, no. 2, pp. 630–635. doi: 10.1016/j.bbrc.2004.08.145
  44. Wozniak S.E., Gee L.L., Wachtel M.S., Frezza E.E. Adipose tissue: the new endocrine organ? A review article. Dig. Dis. Sci., 2009, vol. 54, no. 9, pp. 1847–1856. doi: 10.1007/s10620-008-0585-3
  45. Wulster-Radcliffe M.C., Ajuwon K.M., Wang J., Christian J.A., Spurlock M.E. Adiponectin differentially regulates cytokines in porcine macrophages. Biochem. Biophys. Res. Commun., 2004, vol. 316, no. 3, pp. 924–929. doi: 10.1016/j.bbrc.2004.02.130
  46. Yamamoto K., Kiyohara T., Murayama Y., Kihara S., Okamoto Y., Funahashi T., Ito T., Nezu R., Tsutsui S., Miyagawa J. Production of adiponectin, an anti-inflammatory protein, in mesenteric adipose tissue in Crohn’s disease. Gut, 2005, vol. 54, no. 6, pp. 789–796. doi: 10.1136/gut.2004.046516
  47. Yamauchi T., Nio Y., Maki T., Kobayashi M., Takazawa T., Iwabu M., Okada-Iwabu M., Kawamoto S., Kubota N., Kubota T. Targeted disruption of AdipoR1 and AdipoR2 causes abrogation of adiponectin binding and metabolic actions. Nature Med., 2007, vol. 13, no. 3, pp. 332–339. doi: 10.1038/nm1557
  48. Zhi G., Xin W., Ying W., Guohong X., Shuying L. “Obesity paradox” in acute respiratory distress syndrome: asystematic review and meta-analysis. PLoS One, 2016, vol. 11, no. 9: e0163677. doi: 10.1371/journal.pone.0163677

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Figure 1. Comparison of serum IL-6 and adiponectin levels in COVID-19 patients admitted to ICU wards, non-ICU wards, and control group

Download (31KB)
Indexing metadata
3. Figure 2. Spearman’s correlation between serum levels of IL-6 and adiponectin in COVID-19 patients (n = 80)

Download (44KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2022 Norouzian M., Sharifi-Sarasiabi K., Najafi-Asl M., Hassani Azad M., Estabraghnia Babaki H.

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».