Серопревалентність анти-SARS-CoV-2 імуноглобулінів серед працівників медичного закладу м. Харків

Пандемія важкого гострого респіраторного синдрому коронавірусної хвороби-2 (SARS-CoV-2) охопила мільйони людей у всьому світі, вплинувши на різні соціальні інститути, зокрема систему охорони здоров’я. Загалом на 1 березня 2021 р. було зареєстровано близько 116 млн підтверджених випадків COVID-19, у тому числі 2,6 млн смертельних [1].

Основне репродуктивне число (R0) SARS-CoV-2 визначено як 2-3 [2], а за більш пізніми даними – 2,5-3,5 [3]. Тут R0 – середня кількість вторинних випадків, що спричинюють заразні суб’єкти в повністю сприйнятливій популяції. R0 визначає мінімальний відсоток популяції Y (поріг колективного імунітету), що повинні мати імунітет для досягнення імунітету для всього населення (Y = (R0-1)/R0 × 100%). Отже, для R0 = 2-3 майже від 50 до 66,66% популяції повинні бути імунними проти COVID-19 для захисту сприйнятливих осіб у цій популяції.

Золотим стандартом діагностики активної SARS-CoV-2-інфекції є виявлення вірусної РНК в мазках слизової інфікованих осіб за допомогою полімеразної ланцюгової реакції зі зворотною транскрипцією (RT-PCR). У більшості випадків вірусна РНК майже не виявляється через 14 днів після початку симптомів, хоча іноді зберігається й довше [4].

Антитіла IgG, які виробляються у відповідь на специфічні білки SARS-CoV-2 (їх пік припадає на 3-4-й тиждень після появи симптомів), у більшості людей здатні підтримувати стійкий гуморальний захист проти SARS-СoV-2 [5]. Тому сероепідеміологічні дослід­жен­ня – потужний інструмент для розуміння того, як поширюється хвороба в популяції та її конкретних регіонах, що є критерієм для стратегії планування протиепідемічних заходів і може допомогти в розробці та моніторингу програм вакцинації [6].

Використовуючи тести на серопревалентність (поширеність специфічних антитіл у сироватці крові дослідної групи людей), ми можемо дізнатись про загальну кількість людей, що були інфіковані, у тому числі тих, хто міг пропустити діагностику. Ці тестування також можуть оцінити відсоток інтактних осіб у популяції, що допоможе плануванню майбутніх державних програм охорони здоров’я.

Медичні працівники є однією з груп ризику, колективний імунітет якої потрібно чітко характеризувати з огляду на їхню стратегічну роль, пов’язану з діагностикою і лікуванням пацієнтів, а також запобіганням майбутнім спалахам інфекції.

У роботі наведені результати дослід­жен­ня серопревалентності анти-SARS-CoV-2 імуноглобулінів за 9-місячний період. Анти-SARS-CoV-2 антитіла виявляли у зразках сироватки працівників медичного закладу м. Харків щомісячно з липня 2020 р. по березень 2021 р. за допомогою імуноферментного аналізу (ІФА).

Матеріали і методи дослідження

Група медичних працівників, загалом 286 осіб, кожні 30 діб проходила обстеження на наявність імуноглобулінів проти SARS-CoV-2: IgM, IgG і IgA (тільки у грудні), які виявляли методом ІФА. У дослід­жен­ні були використані діагностичні набори виробництва ТОВ «ХЕМА» і «EQUI» (Україна). Статистичний аналіз даних показав високу кореляцію (r=98,56) між цими наборами.

Згідно з рекомендаціями виробника, рівень анти-SARS-CoV-2 антитіл за індексом позитивності (ІП) інтерпретується як позитивний при ІП >1,1, як негативний – при ІП <0,9 і невизначений (граничний) – при значенні ІП в межах від 0,91 до 1,09, що може бути ознакою як початку формування специфічної гуморальної відповіді, так і зменшення продукції антитіл залежно від фази захворювання.

У дослід­жен­ні враховували результати осіб, у яких було виявлено граничний рівень специфічних до SARS-CoV-2 антитіл при дворазовому підтверд­жен­ні результату і/або підтверд­жен­ні позитивного результату при визначенні інших класів імуноглобулінів. Довірчі інтервали розраховували за допомогою біноміального методу Клопера–Пірсона.

Результати та їх обговорення

Результати дослід­жен­ня серопревалентності анти-SARS-CoV-2 IgM і IgG наведено в таблиці 1.

Таблиця 1. Серопревалентність анти-SARS-CoV‑2 антитіл у працівників медичного закладу м. Харків

Загалом кількість працівників становила 286 осіб. Кількість обстежених дещо змінювалась у зв’язку з відпустками. У середньому за місяць обстежувались 226 чоловік медичного закладу, серед яких жінки становили 81%, чоловіки – 19%. Вік обстежених перебував у діапазоні від 23 до 82 років. Середній вік – 51 рік.

На рисунку наведено рівень анти-SARS-CoV-2 антитіл IgM і IgG серед працівників медичного закладу в динаміці за 9-місячний період.

Рисунок. Динаміка рівня анти-SARS-CoV‑2 IgM і IgG у колективі працівників медичного закладу м. Харків (у відсотках від кількості обстежених)

Рівень анти-SARS-CoV-2 IgM коливався в обстежених від 0,4 до 9,6% із помітними підйомами у вересні (4,5%) і лютому (9,6%), що відповідає хвилям підвищення захворюваності на COVID-19 в Україні. Водночас рівні анти-SARS-CoV-2 IgG поступово зростали від 3,3% у липні до 50,6% у березні, що свідчить про перспективу набування дослідною групою протиінфекційного колективного імунітету.

Іспанські автори аналізували рівні антитіл IgG проти SARS-CoV-2 у зразках сироватки, які були взяті з 4 по 22 травня 2020 р. в 7 563 працівників охорони здоров’я північного району Барселони. Загалом 779 із 7 563 (10,3%) медичних працівників мали IgG анти-SARS-CoV-2 (специфічні до антигенів S1/S2 або N). Істотних відмінностей між працівниками стаціонару і поліклініки не спостерігали. Серопревалентність IgG проти SARS-CoV-2 у медичних працівників була значно більшою в порівнянні із загальною в населення в цьому географічному районі [7].

Вивчення серопревалентності антитіл до SARS-CoV-2 у 516 німецьких лікарів відділень інтенсивної терапії і невідкладної допомоги, що проводилось у період із 16 червня по 2 липня 2020 р., показало, що загальний позитивний показник становив 18 із 516 осіб (3,5%). Шістнадцять з них (89%) мали антитіла проти SARS-CoV-2, ще 2 повідомляли про попередні позитивні результати RT-PCR, хоча тестування на антитіла було негативним. Серед позитивних 7/18 (39%) не знали про свою інфекцію. Автори зробили висновок, що інфікованість SARS-CoV-2 серед німецьких лікарів із реанімації та невідкладної медицини була низькою порівняно з повідомленнями з інших країн [8].

Найбільш презентативною за наявністю анти-SARS-CoV-2 імуноглобулінів серед обстежених медпрацівників була вибірка в грудні 2020 р. Крім IgM і IgG всі її учасники були протестовані на наявність IgА. Результати цього етапу досліджень подані в таблиці 2.

Таблиця 2. Працівники медичного закладу м. Харків із виявленими анти-SARS-CoV‑2 антитілами у грудні 2020 р. в залежності від віку

У грудні 2020 р. в дослідних групах 20-40 років і 40-60 років серопревалентність IgM і IgG була майже на одному рівні (5,7 і 5,5% та 34,0 і 35,4% відповідно). А в групі > 60 років – дещо меншою (2,7 і 29,3%). Серед обстежених в 11 осіб виявили антитіла всіх класів. Лише в однієї особи – IgM і IgG, але без IgА. Усі 47 осіб, у яких були виявлені IgА, мали також IgG.

Таблиця 3 демонструє серопревалентність IgM і IgG в залежності від віку в березні 2021 р.

Таблиця 3. Працівники медичного закладу м. Харків із виявленими анти-SARS-CoV‑2 антитілами у березні 2021 р. в залежності від віку

За даними обстеження, в березні 2021 р. вже половина від загальної кількості працівників медичного закладу мали захисні рівні IgG, при цьому вони розподілились по всім трьом віковим групам досить рівномірно.

Цікаво, що, за нашими даними, зникнення гуморальної відповіді до SARS-CoV-2 IgG майже не було. У 111 осіб із 119 (94%) спостерігали збереження антитіл класу IgG упродовж періоду спостереження. Наявність анти-SARS-CoV-2 IgG у всіх осіб, в яких їх було виявлено в різні терміни дослідження, спостерігається також і в березні 2021 р.

У Регенсбурзі (Німеччина) проводили спостереження сероконверсії в 166 медичних працівників упродовж 12 тиж. Імунна відповідь після COVID-19 суттєво зростала, але приблизно в 22% респондентів протягом 60 днів все ще не виявляли вимірюваної серологічної імунної відповіді. Автори дійшли висновку, що імунітет після зараження з часом підвищується, але гуморальна відповідь розвивається не в усіх осіб [9].

200 медичних працівників лондонської лікарні було обстежено на серопозитивність під час пандемічного піку захворюваності на COVID-19. Результати показали, що 25% у дослідній групі були серопозитивними і ще 20% стали позитивними протягом першого місяця після початку дослід­жен­ня [10].

У Женеві, Швейцарія, проводили дослід­жен­ня, яке складалося з 8 щотижневих серообстежень 1 335 учасників і членів їх сімей старше 5 років. Протягом першого тижня серопродуктивність оцінювалась у 3,1% (95% ДІ 0,2-5,99, n = 343), вона збільшилась до 6,1% (95% ДІ 2,6-9,33, n = 416) на другому і до 9,7% (95% ДІ 6,1-13,11, n = 576) на третьому тижні [11].

Висновки

За даними 9-місячних серологічних досліджень, у працівників медичного закладу м. Харків загалом спостерігали підвищення колективного імунітету, що проявилось зростанням рівнів анти-SARS-CoV-2 IgG з 3,3% у липні 2020 р. до 50,6% у березні 2021 р. Більш виражену серопревалентність у березні 2021 р. спостерігали у вікових групах 20-40 і 40-60 років (IgM – 7,3 і 8,1%; IgG – 51,2 і 53,2% відповідно), а в групі > 60 років вона була дещо меншою (IgM – 1,4%, а IgG – 46,4%).

У близько 94% осіб із тих, які мали антитіла класу IgG, спостерігали їх збереження впродовж періоду спостереження. Анти-SARS-CoV-2 IgG, які виявляли в усіх осіб у різні терміни дослідження, спостерігали і в березні 2021 р. Проте досягнення імунного прошарку трохи більш ніж 50% у цьому випадку не може гарантувати порогового рівня колективного імунітету до SARS-CoV-2.

Список літератури

1. WHO Coronavirus Disease (COVID-19) Dashboard. [cited 2021/03/01]. Available: https://covid19.who.int/

2. The reproductive number of COVID-19 is higher compared to SARS coronavirus / Y. Liu, A.A. Gayle, A. Wilder-Smith, J. Rocklov. J Travel Med. 2020. Vol. 27. № 2. P. 1-4. URL: https://doi.org/10.1093/jtm/taaa021

3. Kadkhoda K. Herd. Immunity to COVID-19: Alluring and Elusive. American Journal of Clinical Pathology. 2021. Vol. 155. № 4. P. 471-472. URL: https://doi.org/10.1093/ajcp/aqaa272

4. Siracusano G., Pastori C., Lopalco L. Humoral Immune Responses in COVID-19 Patients: A Window on the State of the Art. Frontiers in Immunology. 2020. № 11. P. 1049. URL: https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.01049

5. Lee C.Y.P., Lin R.T.P., Renia L., Ng L.F.P. Serological Approaches for COVID-19: Epidemiologic Perspective on Surveillance and Control. Frontiers in Immunology. 2020. URL: https://doi.org/10.3389/fimmu.2020.00879

6. Cutts F.T., Hanson M. Seroepidemiology: an underused tool for designing and monitoring vaccination programmes in low- and middle-income countries. Tropical Medicine and International Health. 2016. P. 1086-1098. URL: https://doi.org/10.1111/tmi.12737

7. Seroprevalence of SARS-CoV-2 IgG specific antibodies among healthcare workers in the Northern Metropolitan Area of Barcelona, Spain, after the first pandemic wave / G. Fernández-Rivas, B. Quirant-Sánchez, V. González [et al.]. PloS One. 2020. e0244348. URL: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0244348

8. Prevalence of SARS-COV-2 positivity in 516 German intensive care and emergency physicians studied by seroprevalence of antibodies National Covid Survey Germany (NAT-COV-SURV) / D. Kindgen-Milles, T. Brandenburger, J.F.W. Braun [et al.]. PLoS One. 2021. e0248813. URL: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0248813

9. Immune response to SARS-CoV-2 in health care workers following a COVID-19 outbreak: A prospective longitudinal study. Malfertheiner S.F., Brandstetter S., Roth S. [et al]. J Clin Virol. 2020. Vol. 130. P. 104575. URL: https://doi.org/10.1016/j.jcv.2020.104575

10. Pandemic peak SARS-CoV-2 infection and seroconversion rates in London frontline health-care workers. Houlihan C.F., Vora N., Byrne T. [et al]. The Lancet. 2020. Vol. 396. P. 10246 URL: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)31484-7

11. Azman A.S., Lauer S.A., Baysson H., … & Arm-Vernez I. (2020). Repeated seroprevalence of anti-SARS-CoV-2 IgG antibodies in a population-based sample from Geneva, Switzerland. Stringhini S., Wisniak A., Piumatti G. [et al]. The Lancet. 2020. URL: https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)31304-0

Серопревалентность анти-SARS-CоV-2 иммуноглобулинов среди работников медицинского учреждения г. Харьков

И.П. Юдин¹, Т.В. Давыдова¹, О.Г. Дорош², А.Ю. Волянский^1
1 ГУ «Институт микробиологии и иммунологии им. И.И. Мечникова НАМН Украины»,
² ГУ «Институт проблем эндокринной патологии им. В.Я. Данилевского НАМН Украины», г. Харьков

Резюме

В работе представлены результаты девятимесячного исследования серопревалентности анти-SARS-CoV-2 иммуноглобулинов среди работников медицинского учреждения г. Харьков. Антитела различных классов против SARS-CoV-2 ежемесячно выявляли в образцах сывороток с помощью иммуноферментного анализа с июля 2020 г. по март 2021 г. Наблюдалось в целом повышение коллективного иммунитета, что проявилось ростом уровней анти-SARS-CoV-2 IgG от 3,3 % в июле 2020 г. до 50,6 % в марте 2021 г. Около 94% человек из тех, кто имел антитела класса IgG, показали их сохранение за период наблюдения. Тем не менее, достижение чуть более 50% иммунной прослойки в данном случае не может гарантировать порогового уровня коллективного иммунитета к SARS-CoV-2.

Ключевые слова: SARS-CoV-2, IgG, IgM, серопревалентность, коллективный иммунитет.

Seroprevalence of anti-SARS-CоV-2 immunoglobulins among workers of a medical institution in Kharkiv

І.P. Yudin¹, T.V. Davydova¹, O.G. Dorosh², A.Yu. Volianskyi^1
1 State Institution «Mechnikov Institute of Microbiology and Immunology of the NAMS of Ukraine»,² State Institution «Danilevsky Institute of Endocrine Pathology Problems of the NAMS of Ukraine», Kharkiv

Abstract

The paper presents the results of a nine-month study of seroprevalence of anti-SARS-CoV-2 immunoglobulins among employees of a medical institution in Kharkiv. Antibodies of various classes against SARS-CoV-2 were detected monthly in serum samples using enzyme-linked immunosorbent assay from July 2020 to March 2021. There was an overall increase in herd immunity, which was manifested by an increase in anti-SARS-CoV-2 IgG levels from 3.3% in July 2020 to 50.6% in March 2021. About 94% of people, of those who had IgG antibodies, showed their retention during the observation period. Nevertheless, reaching a little more than 50% of the immune layer in this case cannot guarantee the threshold level of herd immunity to SARS-CoV-2.

Key words: SARS-CoV-2, IgG, IgM, seroprevalence, herd immunity.