Значення біомаркерів NSE, S100 та Е-селектину для прогнозування перебігу та тяжкості COVID-19 у дітей
DOI:
https://doi.org/10.30978/TB-2023-3-20Ключові слова:
COVID-19; SARS-СoV-2; S100; NSE; Е-селектин; діти; лабораторно-інструментальна діагностика.Анотація
Мета роботи — дослідити наявність зв’язку між рівнем біомаркерів NSE, S100 та Е-селектину з ускладненим перебігом і симптомами з боку нервової системи при коронавірусній хворобі-2019 (COVID-19) у дітей.
Матеріали та методи. Проведено пілотне когортне обсерваційне ретроспективне дослідження із залученням 88 дітей віком від 1 міс до 18 років із лабораторно підтвердженим методом полімеразної ланцюгової реакції діагнозом COVID-19, які перебували на стаціонарному лікуванні в Київській міській дитячій клінічній інфекційній лікарні у 2021—2022 рр. У першу добу після госпіталізації визначали рівень у сироватці крові біомаркерів (нейрон-специфічної енолази (NSE), білка S100 та Е-селектину) методом імуноферментного аналізу.
Результати та обговорення. Ускладнений перебіг COVID-19 спостерігали у 42 (47,7 %) пацієнтів. Симптоми з боку нервової системи зареєстрували в 46 (52,0 %) хворих. У пацієнтів із неускладненим перебігом середній рівень NSE становив (12,1 ± 1,2) мкг/л, S100 — (164,0 ± 8,2) нг/л, Е-селектину — (12,02 ± 1,70) нг/мл, у хворих з ускладненим перебігом — відповідно (16,9 ± 1,5) мкг/л, (165,9 ± 6,9) нг/л і (15,04 ± 1,90) нг/мл. Величина NSE > 15 мкг/л та Е-селектину > 25 нг/мл асоціювалась зі статистично значущим зростанням ризику появи клінічних симптомів з боку нервової системи та ускладненого перебігу у дітей із COVID-19 (р < 0,05), значення показника S100 > 150 нг/л — з підвищенням ризику появи клінічних симптомів ураження нервової системи (p < 0,05) і тенденцією до виникнення ускладнень (р < 0,1). Зростання рівня всіх біомаркерів збільшувало тривалість стаціонарного лікування.
Висновки. Ускладнений перебіг і поява симптомів з боку нервової системи у дітей, госпіталізованих із COVID-19, асоціюється з підвищенням рівня біомаркерів NSE, S100 та Е-селектину. Визначення цих біомаркерів можна використовувати для прогнозування перебігу та тяжкості хвороби у дітей, що перебувають на стаціонарному лікуванні з приводу COVID-19.
Посилання
Abbasoglu A, Sarialioglu F, Yazici N, Bayraktar N, Haberal A, Erbay A. Serum neuron-specific enolase levels in preterm and term newborns and in infants 1-3 months of age. Pediatr Neonatol. 2015;56(2):114-9. http://doi.org/10.1016/j.pedneo.2014.07.005.
Abers MS, Delmonte OM, Ricotta EE, et al. An immune-based biomarker signature is associated with mortality in COVID-19 patients. JCI Insight. 2021;6(1). http://doi.org/10.1172/jci.insight.144455.
Aceti A, Margarucci LM, Scaramucci E, et al. Serum S100B protein as a marker of severity in Covid-19 patients. Sci. Rep. 2020;10:18665. http://doi.org/10.1038/s41598-020-75618-0.
Allgöwer C, Kretz AL, von Karstedt S, Wittau M, Henne-Bruns D, Lemke J. Friend or Foe: S100 Proteins in Cancer. Cancers (Basel). 2020 Jul 24;12(8):2037. http://doi.org/10.3390/cancers12082037.
Amar DD, Lavelle M, Boursiquot BC, Wan EY. Long-term complications of COVID-19. Am J Physiol Cell Physiol. 2022;322(1):1-11. http://doi.org/10.1152/ajpcell.00375.2021.
Baines PB, Marzouk O, Thomson AP, Sills JA, Riordan FA, Hart CA. Endothelial cell adhesion molecules in meningococcal disease. Arch Dis Child. 1999;80(1):74-6. http://doi.org/10.1136/adc.80.1.74.
Bangshøj J, Liebetrau B, Wiberg S. et al. The value of the biomarkers neuron-specific enolase and S100 calcium-binding protein for prediction of mortality in children resuscitated after cardiac arrest. Pediatr Cardiol. 2022;43:1659-65. http://doi.org/10.1007/s00246-022-02899-9.
Bleau C, Filliol A, Samson M, Lamontagne L. Brain invasion by mouse hepatitis virus depends on impairment of tight junctions and beta interferon production in brain microvascular endothelial cells. J. Virol. 2015;89:9896-908.
Cione E, Siniscalchi A, Gangemi P, et al. Neuron-specific enolase serum levels in COVID-19 are related to the severity of lung injury. PLoS One. 2021;16(5):e0251819. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0251819.
Deng MH, Lin CW, Sun YN, Zeng XL, Wen F. Role of E-selectin for diagnosing myocardial injury in paediatric patients with mycoplasma pneumoniae pneumonia. Ann Clin Biochem. 2017;54(1):49-54. http://doi.org/10.1177/0004563216631570.
Desforges M, Le Coupanec A, Dubeau P, Bourgouin A, Lajoie L, Dubé M. Human coronaviruses and other respiratory viruses: underestimated opportunistic pathogens of the central nervous system? Viruses. 2019;12(1):14. http://doi.org/10.3390/v12010014.
Dotevall L, Hagberg L, Karlsson JE, Rosengren LE. Astroglial and neuronal proteins in cerebrospinal fluid as markers of CNS involvement in Lyme neuroborreliosis. Eur J Neurol. 1999 Mar;6(2):169-78. http://doi.org/10.1111/j.1468-1331.1999.tb00010.x.
Guadiana Romualdo de LG, Mulero MDR, Olivo MH, et al. Circulating levels of GDF-15 and calprotectin for prediction of in-hospital mortality in COVID-19 patients: a case series. The Journal of Infection. 2021;82(2):e40-e42. http://doi.org/10.1016/j.jinf.2020.08.010.
Isgrò MA, Bottoni P, Scatena R. Neuron-specific enolase as a biomarker: biochemical and clinical aspects. Adv Exp Med Biol. 2015;867:125-43.
Kempuraj D, Selvakumar GP, Ahmed ME, et al. COVID-19, mast cells, cytokine storm, psychological stress, and neuroinflammation. Neuroscience. 2020;1-13. http://doi.org/10.1177/1073858420941476.
Keyhanian K, Umeton RP, Mohit B, Davoudi V, Hajighasemi F, Ghasemi M. SARS-CoV-2 and nervous system: From pathogenesis to clinical manifestation. J Neuroimmunol. 2020;350:577436. http://doi.org/10.1016/j.jneuroim.2020.577436.
Kokkoris S, Stamataki E, Emmanouil G, et al. Serum inflammatory and brain injury biomarkers in COVID-19 patients admitted to intensive care unit: A pilot study. eNeurologicalSci. 2022;29:100434. http://doi.org/10.1016/j.ensci.2022.100434.
Koyuncu OO, Hogue IB, Enquist L. Virus infections in the nervous system. Cell Host Microbe. 2013;13:379-93.
Kozlyuk N, Monteith AJ, Garcia V, Damo SM., Skaar EP, Chazin WJ. S100 proteins in the innate immune response to pathogens. Methods in Molecular Biology. 2019;1929:275-90. http://doi.org/10.1007/978-1-4939-9030-6_18.
Krnjak L, Trunk P, Gersak B, Osredkar J. Correlation of serum S100B concentration with hospital stay in patients undergoing CABG. Acta Clin Croat. 2008;47(4):221-6.
Krueger M, Heinzmann A, Nauck M. Adhesion molecules in pediatric intensive care patients with organ dysfunction syndrome. Intensive Care Med. 2007;33:359-63. http://doi.org/10.1007/s00134-006-0453-6.
Lechien JR, Chiesa-Estomba CM, De Siati DR, Horoi M, Le Bon SD, Rodriguez A. Olfactory and gustatory dysfunctions as a clinical presentation of mild-to-moderate forms of the coronavirus disease (COVID-19): a multicenter European study. Eur Arch Otorhinolaryngol. 2020 Aug;277(8):2251-2261. http://doi.org/10.1007/s00405-020-05965-1.
Li YC, Bai WZ, Hashikawa T. The neuroinvasive potential of SARS-CoV2 may play a role in the respiratory failure of COVID-19 patients. J Med Virol. 2020;92(6):552-5. http://doi.org/10.1002/jmv.25728.
Lima M, Siokas V, Aloizou A-M, Liampas I, Mentis A-FA, Tsouris Z. Unraveling the possible routes of SARS-COV-2 invasion into the central nervous system. Curr Treat Options Neurol. 2020;22(11):37. http://doi.org/10.1007/s11940-020-00647-z.
Malaponte G, Bevelacqua V, Li Volti,. et al. Soluble adhesion molecules and cytokines in children affected by recurrent infections of the upper respiratory tract. Pediatr Res. 2004;55:666-73. http://doi.org/10.1203/01.PDR.0000113770.22794.DF.
Oliva A, Rando E, Al Ismail D, et al. Role of serum E-selectin as a biomarker of infection severity in coronavirus disease 2019. J Clin Med. 2021;10(17):4018. http://doi.org/10.3390/jcm10174018.
Olivecrona Z, Bobinski L, Koskinen LO. Association of ICP, CPP, CT findings and S-100B and NSE in severe traumatic head injury. Prognostic value of the biomarkers. Brain Inj. 2015;29:446-54.
Perrin P, Collongues N, Baloglu S, et al. Cytokine release syndrome-associated encephalopathy in patients with COVID-19. Eur J Neurol. 2021;28(1):248-58. http://doi.org/10.1111/ene.14491.
Polyakova M, Mueller K, Arelin K, et al. Increased serum NSE and S100B indicate neuronal and glial alterations in subjects under 71 years with mild neurocognitive disorder/mild cognitive impairment. Front Cell Neurosci. 2022;16:788150. http://doi.org/10.3389/fncel.2022.788150.
Sahin BE, Celikbilek A, Kocak Y, et al. Neurological symptoms and neuronal damage markers in acute COVID-19: Is there a correlation? A pilot study. J Med Virol. 2023 Jan;95(1):e28240. http://doi.org/10.1002/jmv.28240.
Sahin BE, Celikbilek A, Kocak Y, Saltoglu GT, Konar NM, Hizmali L. Plasma biomarkers of brain injury in COVID-19 patients with neurological symptoms. J Neurol Sci. 2022 Aug 15;439:120324. http://doi.org/10.1016/j.jns.2022.120324.
Savarraj J, Park ES, Colpo GD, et al. Brain injury, endothelial injury and inflammatory markers are elevated and express sex-specific alterations after COVID-19. J Neuroinflamm. 2021;18:277. http://doi.org/10.1186/s12974-021-02323-8.
Shi H, Zuo Y, Navaz S, et al. Endothelial cell-activating antibodies in COVID-19. Arthritis Rheumatol. 2022;74(7):1132-8. http://doi.org/10.1002/art.42094.
Silva RC, da Rosa MM, Leão HI, et al. Brain damage serum biomarkers induced by COVID-19 in patients from northeast. Brazil. J Neurovirol. 2023 Apr;29(2):180-186. http://doi.org/10.1007/s13365-023-01119-1.
Singh P, Ali SA. Multifunctional role of S100 protein family in the immune system: an update. Cells. 2022;11(15):2274. http://doi.org/10.3390/cells11152274.
Sun T, Guan J. Novel coronavirus and the central nervous system. Eur J Neurol. 2020 Sep;27(9):e52. http://doi.org/10.1111/ene.14227.
Tyagi M, Kapoor I, Mahajan C, Gupta N, Prabhakar H. Brain biomarkers in patients with COVID-19 and neurological manifestations: a narrative review. J Neuroanaesthesiol Crit Care. 2022;9:10-15. http://doi.org/10.1055/s-0042-1744395.
Vrettou CS, Vassiliou AG, Pratikaki M, et al. Comparative evaluation and prognostic utility of neuronal injury biomarkers in COVID-19 patients: a prospective study. Shock. 2022;58(6):507-13. http://doi.org/10.1097/SHK.0000000000002017.
Wang J, Chen S, Wang X, et al. Value of NSE and S100 protein of kawasaki disease with aseptic meningitis in infant. Open Life Sci. 2019;14:358-62. http://doi.org/10.1515/biol-2019-0040.
Wang KK, Yang Z, Zhu T et al. An update on diagnostic and prognostic biomarkers for traumatic brain injury. Expert Rev Mol Diagn. 2018;18(2):165-80. http://doi.org/10.1080/14737159.2018.1428089.
Wang S, Le TQ, Kurihara N, Chida J, Cisse Y, Yano M. Influenza virus-cytokine-protease cycle in the pathogenesis of vascular hyperpermeability in severe influenza. J Infect Dis. 2010;202:991-1001.
Wayne Smith C. Adhesion molecules and receptors. J Allergy Clin Immunol. 2008;121(2):S375-S379; quiz S414. http://doi.org/10.1016/j.jaci.2007.07.030.
Wei X, Su J, Yang K, et al. Elevations of serum cancer biomarkers correlate with severity of COVID-19. J Med Virol. 2020 Oct;92(10):2036-2041. http://doi.org/10.1002/jmv.25957.
World Health Organization. Statement on the fifteenth meeting of the IHR (2005) Emergency Committee on the COVID-19 pandemic. 2023. https://www.who.int/news/item/05-05-2023-statement-on-the-fifteenth-meeting-of-the-international-health-regulations-(2005)-emergency-committee-regarding-the-coronavirus-disease-(covid-19)-pandemic.
World Health Organization. WHO Coronavirus (COVID-19) Dashboard. 2023. https://covid19.who.int/
Zhang CX, Zhang DJ, Wang YL, Han W, Shi GC, Zhang HQ. Expression level of NSE, S100B and NPY in children with acute miliary phthisis and secondary tubercular meningitis. Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2016;20(8):1474-8.
Zonneveld R, Martinelli R, Shapiro NI, et al. Soluble adhesion molecules as markers for sepsis and the potential pathophysiological discrepancy in neonates, children and adults. Crit Care. 2014;18:204. http://doi.org/10.1186/cc13733.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Автори
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NoDerivatives 4.0 International License.
