Cytokine profile of COVID-19 convalescent plasma and its relationship to outcome of treated patients

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

COVID-19 convalescent plasma (CCP) is considered as an important element of therapy for patients in the initial stages of the disease.The main therapeutic effect of CCP is associated with the presence of specific antiviral antibodies. Additionally, the immunomodulatory effect of CCP is considered as therapeutic where cytokines represented one of the main factors. The aim of the study was to evaluate the importance of cytokines and cytokine ratio of transfused CCP for the outcome of the disease in patients who received it during inpatient treatment of COVID-19. Materials and methods. The study included data from 111 patients with COVID-19 who received CCP. The cytokine content in the CCP was measured by enzyme immunoassay Results. It was found that elevated levels of interleukin-6 (IL-6) and interferon-gamma (IFNγ), but not IL-1β, IL-8, IL-10, IL-15, IP-10/CXCL10, MCP-1/CCL2 were detected in CCP transfused mainly to patients who had an unfavorable (fatal) outcome of the disease. Values of cytokine ratios of IFNγ/IL-10, IFNγ/IP-10, IFNγ/MCP-1, IL-6/IL-8, IL-6/IL-10, IL-6/IP-10, IL-6/IL-15 were also significantly increased in these CCP series as compared to CCP samples transfused to patients of the recovered group. Low levels of IL-6 and IFNγ, reduced level of cytokine ratios of IL-6/IP-10, IL-6/IL-15, IFNγ/MCP-1, IFNγ/IP-10, IFNγ/IL-15 were characteristic of CCP, which was transfused to patients, subsequently recovered. The level of IL-6 in the CCP samples transfused to the patients of the recovered group had a strong direct correlation (r = 0.9) with the cytokine ratios of IL-6/IL-10 and IL-6/IP-10, while in the group of the deceased patients there was no strong association (r = 0.6). IFNγ levels in the CCP showed a strong direct correlation with the values of all analyzed cytokine ratios (IFNγ/IL-10 (r = 0.9), IFNγ/IP-10 (r = 0.9), IFNγ/MCP-1 (r = 0.9)). The level of INF-γ in the CCP transfused to patients of the recovered group had a positive correlation with the cytokine ratios of IFNγ/IL-10 (r = 0.78), IFNγ/IP-10 (r = 0.9), IFNγ/MCP-1 (r = 0.75). The level of INFγ in the CCP transfused to patients of the deceased group had higher values of positive correlation with ratios of IFNγ/IL-10 (r = 0.96), IFNγ/IP-10 (r = 0.92), IFNγ/MCP-1 (r = 0.92). Conclusion. The level of cytokines IL-6 and IFNγ, the cytokine ratios based on them in the CCP may affect the outcome of COVID-19 in patients treated with CCP.

About the authors

Michael P. Potapnev

Republican Scientific and Practical Center for Transfusiology and Medical Biotechnologies

Author for correspondence.
Email: mpotapnev@yandex.by

DSc (Medicine), Professor, Head the Department of Cellular Biotechnologies

Belarus, Minsk

A. V. Maximovich

Republican Scientific and Practical Center for Transfusiology and Medical Biotechnologies

Email: mpotapnev@yandex.by

Junior Researcher, Laboratory of Biology and Genetics of Stem Cells

Belarus, Minsk

I. A. Dunayeu

Republican Scientific and Practical Center for Transfusiology and Medical Biotechnologies

Email: mpotapnev@yandex.by

PhD (Medicine), Transfusiologist

Belarus, Minsk

L. M. Hushchina

Republican Scientific and Practical Center for Transfusiology and Medical Biotechnologies

Email: mpotapnev@yandex.by

Deputy Director for Transfusiology

Belarus, Minsk

F. N. Karpenko

Republican Scientific and Practical Center for Transfusiology and Medical Biotechnologies

Email: mpotapnev@yandex.by

PhD (Medicine), Director

Belarus, Minsk

References

  1. Максимович А.В., Потапнев М.П., Дунаев И.А., Гущина Л.М., Карпенко Ф.Н. Особенности цитокинового профиля и противовоспалительной активности in vitro плазмы иммунной анти-COVID-19 // Иммунопатология, аллергология, инфектология. 2023. № 2. С. 46–51. [Maksimovich A.V., Potapnev M.P., Dunayeu I.A., Hushchina L.M., Karpenko F.N. Cytokine profile and anti-inflammatory activity in vitro of COVID-19 convalescent plasma. Immunopatologiya, allergologiya, infektologiya = Immunopathology, Allergology, Infectology, 2023, no. 2, pp. 46–51. (In Russ.)] doi: 10.14427/jipai.2023.2.46
  2. Первакова М.Ю., Потапенко В.Г., Ткаченко О.Ю., Волчкова Е.В., Титова О.Н., Лапин С.В., Суркова Е.А., Блинова Т.В., Холопова И.В., Кузнецова Д.А., Мошникова А.Н., Мазинг А.В., Куликов А.Н., Полушин Ю.С., Афанасьев А.А., Шлык И.В., Гаврилова Е.Г., Климович А.В., Медведева Н.В., Эмануэль В.Л. Цитокиновые паттерны летальных гипервоспалительных состояний, индуцированных вторичным гемофагоцитарным синдромом, бактериальным сепсисом и COVID-19 // Иммунология. 2022. Т. 43, № 2. С. 174–187. [Pervakova M.Yu., Potapenko V.G., Tkachenko O.Yu., Volchkova E.V., Titova O.N., Lapin S.V., Surkova E.A., Blinova T.V., Kholopova I.V., Kuznetsova D.A., Moshnikova A.N., Mazing A.V., Kulikov A.N., Polushin Yu.S., Afanasyev A.A., Shlyk I.V., Gavrilova E.G., Klimovich A.V., Medvedeva N.V., Emanuel V.L. Cytokine patterns of fatal hyperinflammatory conditions, caused by secondary hemophagocytic lymphohistiocytosis, bacterial sepsis and COVID-19. Immunologiya = Immunologiya, 2022, vol. 43, no. 2, pp. 174–187. (In Russ.)] doi: 10.33029/0206-4952-2022-43-2-174-187
  3. Потапнев М.П. Цитокиновый шторм. Причины и последствия // Иммунология. 2021. Т. 42, № 2. С. 175–188. [Potapnev M.P. Cytokine storm. Causes and consequences. Immunologiya = Immunologiya, 2021, vol. 42, no. 2, pp. 175–188. (In Russ.)] doi: 10.33029/0206-4952-2021-42-2-175-188
  4. Acosta-Ampudia Y., Monsalve D.M., Rojas M., Rodriguez Y., Gallo J.E., Salazar-Uribe J.C., Santander M.J., Gala M.P., Zapata W., Zapata M.I., Manrique R., Pardo-Oviedo J.M., Camacho B., Ramfrez-Santana C., Anaya J.-M., the CP-COVID-19 group. COVID-19 convalescent plasma composition and immunological effects in severe patients. J. Autoimmunity, 2021, vol. 118: 102598. doi: 10.1016/j.jaut.2021.102598
  5. Agarwal A., Mukherjee A., Kumar G., Chatterjee P., Bhatnagar T., Malhotra P. Convalescent plasma in the management of moderate covid-19 in adults in India: open label phase II multicentre randomised controlled trial (PLACID Trial). BMJ, 2020. doi: 10.1136/mbj.m3939
  6. Bandopadhyay P., D’Rozario R., Lahiri A., Sarif J., Paul S.R., Roy R., Maiti R., Chaudhuri K., Bagchi S., Maiti A., PerwezM.M., Sarkar B.S., Roy D., Chakraborthy R., Vasudevan J.S., Sharma S., Biswas D., Maiti C., Saha B., Bhattacharya P., Pandey R., Chatterjee S., Paul S., Ganguly D. Nature and dimensions of systemic hyperinflammation and its attenuation by convalescent plasma in severe COVID-19. J. Infect. Diseases, 2021, vol. 224, no. 4, pp. 565–574. doi: 10.1093/infdis/jiab010
  7. Bonny T.S., Patel E.U., Zhu X., Bloch E.M., Grabowski M.K., Abraham A.G., Littlefield K., Shrestha R., Benner S.E., Laeyendecker O., Shoham S., Sullivan D., Quinn T.C., Casadevall A., Pekosz A., Redd A.D., Tobian A.A.R. Cytokine and chemokine levels in coronavirus disease 2019 convalescent plasma. In: Open Forum Infectious Diseases. US: Oxford University Press, 2021, vol. 8, no. 2: ofaa574. doi: 10.1093/ofid/ofaa574
  8. Briggs N., Gormally M.V., Li F., Browning S.L., Treggiari M.M., Morrison A., Laurent-Rolle M., Deng Y., Hendrickson J.E., Tormey C.A., Desruisseaux M.S. Early but not late convalescent plasma is associated with better survival in moderate-to-severe COVID-19. PLoS One, 2021, vol. 16, no. 7: e0254453. doi: 10.1371/journal.pone.0254453
  9. Chavda V.P., Bezbaruah R., Dolia S., Shah N., Verma S., Savale S., Ray S. Convalescent plasma (hyperimmune immunoglobulin) for COVID-19 management: an update. Process. Biochemistry, 2023, vol. 127, pp. 66–81. doi: 10.1016/j.procbio.2023.01.018
  10. Hakim S.M., Chikhouni G.M.A., Ammar M.A., Amer A.M. Effect of convalescent plasma transfusion on outcome of coronavirus disease 2019: a meta-analysis with trial sequential analysis. J. Anethesia, 2023, pp. 1–14. doi: 10.1007/s00540-023-03171-x
  11. Kandula U.R., Tuji T.S., Gudeta D.B., Bulbula K.L., Mohammad A.A., Wari K.D., Abbas A. Effectiveness of COVID-19 convalescent plasma (CCP) during the pandemic era: a literature review. J. Blood Med., 2023, vol. 14, pp. 159–187. doi: 10.2147/JBM.S397722
  12. Pouladzadeh M., Safdarian M., Eshghi P., Abolghasemi H., Ghorbanibavani A., Sheibani B., Choghakabodi P.M., Feghhi A., Boroujerdnia M.G., Forouzan A., Far M.A.J., Kaydani G.A., Rajaei E., Amin M., Torabizadeh M., Yousefi F., Hadaddezfuli R. A randomized clinical trial evaluating the immunomodulatory effect of convalescent plasma on COVID-19-related cytokine storm. Intern. Emerg. Med., 2021, vol. 16, pp. 2181–2191. doi: 10.1007/s11739-021-02734-8
  13. Rabaan A.A., Al-Ahmed S.H., Muhammad J., Khan A., Sule A.A., Tirupathi R., Mutair A.A., Alhumaid S., Al-Omari A., Dhawan M., Tiwari R. Sharun K., Mohapatra R.K., Mitra S., Bilal M., Alyami S.A., Emran T.B., Moni M.A., Dhama K. Role of inflammatory cytokines in COVID-19 patients: a review on molecular mechanisms, immune functions, immunopathology and immunomodulatory drugs to counter cytokine storm. Vaccines, 2021, vol. 9: 436. doi: 10.3390/vaccines9050436
  14. Royas M., Rodriguez Y., Monsalve D.M., Acosta-Ampudia Y., Camacho B., Gallo J.E., Royas-Villarraga A., Ramirez-Santana C., Diaz-Coronado J.C., Manrique R., Mantilla R.D., Shoenfeld Y., Anaya J.-M. Convalescent plasma in Covid-19: possible mechanisms of action. Autoimmun. Rev., 2020, vol. 19: 102554. doi: 10.1016/j.autrev.2020.102554
  15. Simonovich V.A., Burgos Pratx L.D., Scibona P., Beruto M.V., Vallone M.G., Vázquez C., Savoy N., Giunta D.H., Pérez L.G., Sánchez M.L., Gamarnik A.V., Ojeda D.S., Santoro D.M., Camino P.J., Antelo S., Rainero K., VidiellaG.P., Miyazaki E.A., Cornistin W., Trabadelo O.A., Ross F.M., Spotti M., Funtowicz G., Scordo W.E., Losso M.H., Ferniot I., Pardo P.E., Rodriguez E., Rucci P., Pasquali P., Fuentes N.A., Esperatti M., Speroni G.A., Nannini E.C., Matteaccio A., Michelangelo H.G., Follmann D., Lane H.C., Belloso W.H., for the PlasmAr Study Group. A randomized trial of convalescent plasma in COVID-19 severe pneumonia. N. Engl. J. Med., 2021, vol. 384, no. 7, pp. 619–629. doi: 10.1056/NEJMoa2031304

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Potapnev M.P., Maximovich A.V., Dunayeu I.A., Hushchina L.M., Karpenko F.N.

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».