uprinmatusИзвестия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроениеProceedings of the Southwest State University. Series: IT Management, Computer Science, Computer Engineering. Medical Equipment Engineering2223-1536Юго-Западный государственный университет10.21869/2223-1536-2023-13-3-8-20uprinmatus-136Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ И ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫINFORMATION AND INTELLIGENT SYSTEMSКорреляционные связи и алгоритмизация анализа цитокинового статуса пациентов с ишемической болезнью сердца в раннем периоде выздоровления после COVID-19Correlations and Algorithmization of Cytokine Status Analysis of Patients with Coronary Heart Disease in the Early Recovery Period After COVID-19https://orcid.org/0000-0001-5318-1544НегребецкийВ. А.NegrebetskiyV. A.

Негребецкий Виктор Анатольевич, ординатор

ул. Островитянова, д. 1, г. Москва 117997

Viktor A. Negrebetskiy, Resident

Ostrovityanova Str., Moscow 117997

negrebeckiy99@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5607-5747ГонтаревС. Н.GontarevS. N.

Гонтарев Сергей Николаевич, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой детской стоматологии

пр-т Победы, д. 85, г. Белгород 308015

Sergey N. Gontarev, Dr. of Sci. (Medical), Professor, Head of the Department of Pediatric Dentistry

85 Pobedy Ave., Belgorod 308015

znamisng@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2943-6858ИвановВ. А.IvanovV. A.

Иванов Виктор Афанасьевич, доктор медицинских наук, профессор кафедры анатомии человека

ул. Карла Маркса, д. 3, г. Курск 305041

 

Viktor A. Ivanov, Dr. of Sci. (Medical), Professor of the Department of Human Anatomy

3 Karl Marx Str., Kursk 305041

va_vanov@mail.ruРоссийский национальный исследовательский медицинский университет им. Н. И. ПироговаРоссияN. I. Pirogov Russian National Research Medical UniversityRussian FederationБелгородский государственный национальный исследовательский университетРоссияBelgorod State National Research UniversityRussian FederationКурский государственный медицинский университет Минздрава РоссииРоссияKursk State Medical University Ministry of Health of RussiaRussian Federation202327012024133820Copyright © Негребецкий В.А., Гонтарев С.Н., Иванов В.А., 20242024Негребецкий В.А., Гонтарев С.Н., Иванов В.А.Negrebetskiy V.A., Gontarev S.N., Ivanov V.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://uprinmatus.elpub.ru/jour/article/view/136

Цель исследования – изучение корреляционных связей и алгоритмизация анализа цитокинового статуса пациентов с ишемической болезнью сердца в раннем периоде выздоровления после COVID-19.

Методы

Методы. Изучение цитокинового статуса выполнено у 40 пациентов с ишемической болезнью сердца через 3-4 недели после выздоровления от COVID-19. Контролем служили 38 пациентов с ишемической болезнью сердца без COVID-19. Уровень цитокинов в крови определяли на аппарате Becton Dickinson FACS Canto 2 (USA). При статистическом анализе применялись корреляционный и регрессионный анализы.

Результаты

Результаты. Установлены достоверные умеренные корреляционные связи между IL-6 и IL-2, IL-3, составляющие соответственно r = 0,35 и r = 0,33; IL-17 с IL-2 и IL-6 – r = 0,28 и r = 0,63 соответственно; TNF-α и IFN-γ с IL-6 – r = 0,42 и r = 0,39. При этом наибольшая ассоциация, согласно величинам коэффициентов корреляции, среди изученных интерлейкинов у пациентов с ИБС в период реконвалесценции характерна для IL6. Вместе с тем IL-17 имел также значительное число корреляционных связей с рассматриваемыми цитокинами. Всё это указывает на высокую ассоциированность IL-6, IL-17 и IFN-γ с другими цитокинами в период выздоровления пациентов с ИБС после перенесенного COVID-19 и их приоритетное участие в развитии и выздоровлении данных пациентов. Для выделения наиболее информативных цитокинов крови разработан алгоритм анализа цитокинового статуса, который предусматривает разработку нескорректированных и скорректированных математических моделей по полу и возрасту пациентов с ИБС, перенесших COVID-19. Установлено, что наибольшее влияние на выздоровление через 3-4 недели после перенесенного COVID-19 у пациентов с ишемической болезнью сердца оказывает уровень IL-17 в крови (OR = 1,792, p = 0,0021) в нескорректированной и скорректированной по полу и возрасту модели (OR = 1,708, p = 0,0012).

Заключение

Заключение. Установленные корреляционные связи, созданные алгоритм и модели предлагается использовать при оценке динамики выздоровления пациентов с ишемической болезнью сердца после COVID-19.

The purpose of research is study of correlations and algorithmization of cytokine status analysis of patients with coronary heart disease in the early recovery period after COVID-19.

Methods

Methods. Cytokine status was studied in 40 patients with coronary heart disease 3-4 weeks after recovery from COVID19. The control consisted of 38 patients with coronary heart disease without COVID-19. The level of cytokines in the blood was determined on the device "Becton Dickinson FACS Canto 2 (USA)". Correlation and regression analysis were used in statistical analysis.

Results

Results. Reliable moderate correlations were established between IL-6 and IL-2, IL-3, respectively, r = 0,35 and r = 0,33; IL-17 with IL-2 and IL-6 – r = 0,28 and r = 0,63, respectively; TNF-α and IFN-γ with IL-6 – r = 0,42 and r = 0,39. At the same time, the greatest association, according to the values of the correlation coefficients, among the studied interleukins in patients with coronary heart disease during the convalescence period is characteristic of IL-6. However, IL-17 also had a significant number of correlations with the cytokines under consideration. All this indicates a high association of IL-6, IL-17 and IFN-γ with other cytokines during the recovery period of patients with coronary heart disease after COVID-19 and their priority participation in the development and recovery of these patients. To identify the most informative blood cytokines, an algorithm for analyzing the cytokine status has been developed, which provides for the development of uncorrected and adjusted mathematical models by gender and age of patients with coronary heart disease who have undergone COVID-19. It was found that the greatest effect on recovery 3-4 weeks after COVID-19 in patients with coronary heart disease has the level of IL-17 in the blood (OR = 1,792, p = 0,0021) in an uncorrected and adjusted by gender and age model (OR = 1,708, p = 0,0012).

Conclusion

Conclusion. The established correlations, algorithms and models created are proposed to be used in assessing thedynamics of recovery of patients with coronary heart disease after COVID-19.

корреляционные связимоделирование цитокиновалгоритмизацияассоциация цитокинов кровиCOVID-19ишемическая болезнь сердцаcorrelationscytokine modelingalgorithmizationblood cytokine associationCOVID-19coronary heart diseaseReferencesThe Socio-Economic Implications of the Coronavirus Pandemic (COVID-19): A Review / M. Nicola, Z. Alsafi, C. Sohrabi, A. Kerwan, A. Al-Jabir, C. Iosifidis, M. Agha, R. Agha // Int. J. Surg. 2020. N 78. Р. 185–193. https://doi.org/10.1016/j.ijsu.2020.04.018.Nicola M., Alsafi Z., Sohrabi C., Kerwan A., Al-Jabir A., Iosifidis C., Agha M., Agha R. The Socio-Economic Implications of the Coronavirus Pandemic (COVID-19): A Review. Int. J. Surg, 2020, no. 78, pp. 185–193. https://doi.org/10.1016/j.ijsu.2020.04.018Cardiac Involvement of COVID-19: A Comprehensive Review / W. T. Chang, H. S. Toh, C. T. Liao, W. L. Yu // Am. J. Med. Sci. 2021. N 361. Р. 14–22. https://doi.org/10.1016/j.amjms.2020.10.002.Chang W. T., Toh H. S., Liao C. T., Yu W. L. Cardiac Involvement of COVID-19: A Comprehensive Review. Am. J. Med. Sci., 2021, no. 361, pp. 14–22. https://doi.org/ 10.1016/j.amjms.2020.10.002Long-Term Cardiovascular Outcomes of COVID-19 / Y. Xie, E. Xu, B. Bowe, Z. AlAly // Nat. Med. 2022. N 28. Р. 583–590. https://doi.org/10.1038/s41591-022-01689-3.Xie Y., Xu E., Bowe B., Al-Aly Z. Long-Term Cardiovascular Outcomes of COVID-19. Nat. Med., 2022, no. 28, pp. 583–590. https://doi.org/10.1038/s41591-022-01689-3Deep Vein Thrombosis in Hospitalized Patients With COVID-19 in Wuhan, China: Prevalence, Risk Factors, and Outcome / L. Zhang, X. Feng, D. Zhang, C. Jiang, H. Mei, J. Wang, C. Zhang, H. Li, X. Xia, S. Kong [et al.] // Circulation. 2020. N 142. P. 114–128. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.120.046702.Zhang L., Feng X., Zhang D., Jiang C., Mei H., Wang J., Zhang C., Li H., Xia X., Kong S., eds. Deep Vein Thrombosis in Hospitalized Patients With COVID-19 in Wuhan, China: Prevalence, Risk Factors, and Outcome. Circulation, 2020, no. 142, pp. 114–128. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.120.046702Could SARS-CoV-2 Infection Affect Male Fertility and Sexuality? / M. N. Delli, F. Finocchi, G. Tossetta, G. Salvio, M. Cutini, D. Marzioni, G. Balercia // APMIS. 2022. № 130. P. 243–252. https://doi.org/10.1111/apm.13210.Delli M. N., Finocchi F., Tossetta G., Salvio G., Cutini M., Marzioni D., Balercia G. Could SARS-CoV-2 Infection Affect Male Fertility and Sexuality? APMIS, 2022, no. 130, pp. 243–252. https://doi.org/10.1111/apm.13210Mortality and High Risk of Major Adverse Events in Patients with COVID-19 and History of Cardiovascular Disease / E. Tessitore, D. Carballo, A. Poncet, N. Perrin, C. Follonier, B. Assouline, S. Carballo, F. Girardin, F. Mach // Open Heart. 2021. N 8. P. e001526. https://doi.org/10.1136/openhrt-2020-001526.Tessitore E., Carballo D., Poncet A., Perrin N., Follonier C., Assouline B., Carballo S., Girardin F., Mach F. Mortality and High Risk of Major Adverse Events in Patients with COVID-19 and History of Cardiovascular Disease. Open Heart, 2021, no. 8, p. e001526. https://doi.org/10.1136/openhrt-2020-001526The Pathogenesis and Treatment of the Cytokine Storm in COVID-19 / Q. Ye, B. Wang, J. Mao // J. Infect. 2020. N 80. P. 607–613. https://doi.org/10.1016/j.jinf.2020. 03.037.Ye Q., Wang B., Mao J. The Pathogenesis and Treatment of the Cytokine Storm in COVID-19. J. Infect, 2020, no. 80, pp. 607–613. https://doi.org/10.1016/j.jinf.2020.03.037Interleukin-3 Is a Predictive Marker for Severity and Outcome during SARS-CoV-2 Infections / A. Bénard, A. Jacobsen, M. Brunner, C. Krautz, B. Klösch, I. Swierzy, E. Naschberger, M. J. Podolska, D. Kouhestani, P. David [et al.] // Nat. Commun. 2021. N 12. P. 1112. https://doi.org/10.1038/s41467-021-21310-4.Bénard A., Jacobsen A., Brunner M., Krautz C., Klösch B., Swierzy I., Naschberger E., Podolska M. J., Kouhestani D., David P., et al. Interleukin-3 Is a Predictive Marker for Severity and Outcome during SARS-CoV-2 Infections. Nat. Commun, 2021, no. 12, pp. 1112. https://doi.org/10.1038/s41467-021-21310-4Особенности постуральных нарушений и связей с системой комплемента крови при синдром падений у пожилых / Т. С. Гурко, Н. М. Агарков, И. В. Лев, Е. Н. Коровин, Х. Ф. Леон // Научные результаты биомедицинских исследований. 2022. Т. 8, № 2. С. 259–267. https://doi.org/10.18413/2658-6533-2022-8-2-0-10.Gurko T. S., Agarkov N. M., Lev I. V., Korovin E. N., Leon H. F. Osobennosti postural'nyh narushenij i svyazej s sistemoj komplementa krovi pri sindrom padenij u pozhilyh [Features of postural disorders and connections with the blood complement system in falls syndrome in the elderly]. Nauchnye rezul'taty biomedicinskih issledovanij = Research Results in Biomedicine, 2022, vol. 8, no. 2, pp. 259–267. https://doi.org/10.18413/ 2658-6533-2022-8-2- 0-10The Role of Cytokines Including Interleukin-6 in COVID-19 Induced Pneumonia and Macrophage Activation Syndrome-Like Disease / D. McGonagle, K. Sharif, A. O’Regan, C. Bridgewood // Autoimmun. Rev. 2020. N 19. P. 102537. https://doi.org/10.1016/j.autrev. 2020.102537.McGonagle D., Sharif K., O’Regan A., Bridgewood C. The Role of Cytokines Including Interleukin-6 in COVID-19 Induced Pneumonia and Macrophage Activation SyndromeLike Disease. Autoimmun. Rev., 2020, no. 19, pp. 102537. https://doi.org/10.1016/ j.autrev.2020.102537Tocilizumab in Patients Hospitalized with COVID-19 Pneumonia / C. Salama, J. Han, L. Yau, W. G. Reiss, B. Kramer, J. D. Neidhart, G. J. Criner, E. Kaplan-Lewis, R. Baden, L. Pandit [et al.] // N. Engl. J. Med. 2021. N 384. P. 20–30. https://doi.org/10.1056/NEJMoa 2030340.Salama C., Han J., Yau L., Reiss W. G., Kramer B., Neidhart J. D., Criner G. J., Kaplan-Lewis E., Baden R., Pandit L., eds. Tocilizumab in Patients Hospitalized with COVID-19 Pneumonia. N. Engl. J. Med., 2021, no. 384, pp. 20–30. https://doi.org/10.1056/NEJMoa 2030340Clinical Implications of IL-32, IL-34 and IL-37 in Atherosclerosis: Speculative Role in Cardiovascular Manifestations of COVID-19 / C. C. Law, R. Puranik, J. Fan, J. Fei, B. D. Hambly, S. Bao // Front. Cardiovasc. Med. 2021. N 8. P. 630767. https://doi.org/10.3389/ fcvm.2021.630767.Law C. C., Puranik R., Fan J., Fei J., Hambly B. D., Bao S. Clinical Implications of IL-32, IL-34 and IL-37 in Atherosclerosis: Speculative Role in Cardiovascular Manifestations of COVID-19. Front. Cardiovasc. Med., 2021, no. 8, p. 630767. https://doi.org/ 10.3389/fcvm.2021.630767Interleukin-34 Levels Are Increased in Acute Myocardial Infarction and Associated with Major Adverse Cardiovascular Events / M. Kashiwagi, Y. Ozaki, T. Imanishi, A. Taruya, A. Kuroi, Y. Katayama, K. Shimamura, Y. Shiono, T. Tanimoto, T. Kubo // Coron. Artery Dis. 2022. N 31. P. 61–63. https://doi.org/10.1097/MCA.0000000000001046.Kashiwagi M., Ozaki Y., Imanishi T., Taruya A., Kuroi A., Katayama Y., Shimamura K., Shiono Y., Tanimoto T., Kubo T. Interleukin-34 Levels Are Increased in Acute Myocardial Infarction and Associated with Major Adverse Cardiovascular Events. Coron. Artery Dis, 2022, no. 31, pp. 61–63. https://doi.org/10.1097/MCA.0000000000001046Cytokine Profiles in the Detection of Severe Lung Involvement in Hospitalized Patients with COVID-19: The IL-8/IL-32 Axis / L. Bergantini, M. d’Alessandro, P. Cameli, A. Otranto, S. Luzzi, F. Bianchi, E. Bargagli // Cytokine. 2022. N 151. P. 155804. https://doi.org/10.1016/j.cyto.2022.155804.Bergantini L., d’Alessandro M., Cameli P., Otranto A., Luzzi S., Bianchi F., Bargagli E. Cytokine Profiles in the Detection of Severe Lung Involvement in Hospitalized Patients with COVID-19: The IL-8/IL-32 Axis. Cytokine, 2022, no. 151, p. 155804. https://doi.org/ 10.1016/ j.cyto.2022.155804Biomarkers Associated with Cardiovascular Disease in COVID-19 / C. C. Kaufmann, A. Ahmed, A. L. Burger, M. Muthspiel, B. Jäger, J. Wojta, K. Huber // Cells. 2022. N 11. P. 922. https://doi.org/10.3390/cells11060922.Kaufmann C. C., Ahmed A., Burger A. L., Muthspiel M., Jäger B., Wojta J., Huber K. Biomarkers Associated with Cardiovascular Disease in COVID-19. Cells, 2022, no. 11, p. 922. https://doi.org/10.3390/cells11060922Interleukin-32 Increases in Coronary Arteries and Plasma from Patients with Coronary Artery Disease / Z. Yang, L. Shi, Y. Xue, T. Zeng, Y. Shi, Y. Lin, L. Liu // Clin. Chim. Acta. 2019. N 497. P. 104–109. https://doi.org/10.1016/j.cca.2019.07.019.Yang Z., Shi L., Xue Y., Zeng T., Shi Y., Lin Y., Liu L. Interleukin-32 Increases in Coronary Arteries and Plasma from Patients with Coronary Artery Disease. Clin. Chim. Acta, 2019, no. 497, pp. 104–109. https://doi.org/10.1016/j.cca.2019.07.019Interleukin-32 in Systemic Sclerosis, a Potential New Biomarker for Pulmonary Arterial Hypertension / P. Di Benedetto, G. Guggino, G. Manzi, P. Ruscitti, O. Berardicurti, N. Panzera, N. Grazia, R. Badagliacca, V. Riccieri, C. D. Vizza [et al.] // Arthritis Res. Ther. 2020. N 22. P. 127. https://doi.org/10.1186/s13075-020-02218-8.Di Benedetto P., Guggino G., Manzi G., Ruscitti P., Berardicurti O., Panzera N., Grazia N., Badagliacca R., Riccieri V., Vizza C. D., eds. Interleukin-32 in Systemic Sclerosis, a Potential New Biomarker for Pulmonary Arterial Hypertension. Arthritis Res. Ther., 2020, no. 22, p. 127. https://doi.org/10.1186/s13075-020-02218-8Oldroyd K. G., Rush C. J., Berry C. Prevalence of Coronary Artery Disease and Coronary Microvascular Dysfunction in Patients With Heart Failure With Preserved Ejection Fraction // JAMA Cardiol. 2021. N 6(10). P. 1130–1143. https://doi.org/10.1001/jamacardio. 2021.1825.Oldroyd K. G., Rush C. J., Berry C. Prevalence of Coronary Artery Disease and Coronary Microvascular Dysfunction in Patients With Heart Failure With Preserved Ejection Fraction. JAMA Cardiol., 2021, no. 6(10), pp. 1130–1143. https://doi.org/10.1001/jamacardio. 2021. 1825Clarke R., Valses-Marquez E., Hill M. Plasma cytokines and risk of coronary heart disease in the PROCARDIS study // Open Heart. 2018. N 5(1). P. е000807. https://doi.org/ 10.1136/openhrt-2018-000807.Clarke R., Valses-Marquez E., Hill M. Plasma cytokines and risk of coronary heart disease in the PROCARDIS study. Open Heart, 2018, no. 5(1), p. е000807. https://doi.org/ 10.1136/openhrt-2018-000807Yang L., Wang L., Deng Y. Serum lipids profiling perturbances in patients with ischemic heart disease and ischemic cardiomyopathy // Lipids Health Dis. 2020. N 19(1). P. 89. https://doi.org/10.1186/s12944-020-01269-9.Yang L., Wang L., Deng Y. Serum lipids profiling perturbances in patients with ischemic heart disease and ischemic cardiomyopathy. Lipids Health Dis., 2020, no. 19(1), p. 89. https://doi.org/10.1186/s12944-020-01269-9

The authors declare that there are no conflicts of interest present.