Оценка гуморального иммунитета к вирусу SARS-CoV-2 у медицинских работников крупного специализированного стационара

Полный текст

Введение

Пандемия COVID-19 остаётся одной из главных мировых проблем. Ежедневно регистрируются сотни тысяч заболевших в день, погибли более 6 млн человек¹. Среди всех групп населения, вовлечённых в эпидемический процесс, особого внимания заслуживают медицинские работники, которые чаще других контактируют с источниками коронавирусной инфекции, подвергаясь массивной вирусной атаке². По данным ВОЗ, в мире только в 2021 г. от COVID-19 умерли 115 тыс. медицинских работников³. Однако это далеко не полные данные, т.к. по результатам проводимых сероэпидемиологических исследований популяционного иммунитета, прежде всего, по наличию IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV-2, известно, что эпидемический процесс SARS-CoV-2 гораздо интенсивнее, чем характеризующие его официальные данные о заболеваемости. За время борьбы с пандемией многие сотрудники лечебных учреждений успели приобрести естественный иммунитет⁴, сформировавшийся после заболевания, перенесённого не только в клинически выраженной, но и в малосимптомной стёртой форме [1].

Вирусная угроза SARS-CoV-2 сохраняется. Однако в скором времени важную роль будет играть иммунологический фактор течения пандемии, сформированный в том числе посредством вакцинации. К настоящему времени стало известно, что эффективность вакцин против COVID-19 со временем ослабевает, а это требует проведения дополнительных курсов вакцинации [2, 3]. Вопросы наличия антител и их защитных уровней как после вакцинации, так и после перенесённого заболевания остаются дискуссионными и требуют дополнительного изучения [4, 5].

Целью нашего исследования явилось определение наличия IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV-2, их уровня и характера иммунитета у сотрудников стационара закрытого типа в разных возрастных и профессиональных группах после завершённой вакцинации «Гам-КОВИД-Вак».

Материалы и методы

В исследование были включены сыворотки крови 310 сотрудников, что составило 24,1% работающих в крупном специализированном многопрофильном психиатрическом стационаре закрытого типа — Психиатрической больнице им. В.И. Яковенко. Исследование проводилось при добровольном информированном согласии пациентов. Протокол исследования одобрен Этическим комитетом НИИ вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова (протокол № 9 от 09.12.2022).

Биологический материал был отобран в период с сентября 2021 г. по октябрь 2021 г. На момент проведения исследования, согласно официальным статистическим данным, все сотрудники были привиты двукратно вакциной «Гам-КОВИД-Вак» в период с марта 2021 г. по сентябрь 2021 г. Была разработана анкета для получения сведений о вакцинации, дате введения второго компонента, дате рождения, должности, отделении, стаже, а также сведений об официально подтверждённом перенесённом заболевании и ранее проведённых исследованиях по определению IgM- и IgG-антител к антигену SARS-CoV-2 в сыворотке крови (на базе лаборатории Морозовской ДГКБ, РУ 2020/10177).

С целью проведения анализа по профессиональному и возрастному признакам все обследованные сотрудники были разделены на следующие группы: врачи, средний медицинский персонал, младший медицинский персонал, администрация, прочие; по возрасту: 20–29, 30–39, 40–49, 50–59 и 60+ лет.

Определение IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV-2 проводили с использованием Набора реагентов для качественного иммуноферментного определения IgG-антител к SARS-CoV-2 в сыворотке или плазме крови человека «SARS-CoV-2-ИФА-IgG», («МедипалТех», Россия) по ТУ 21.20.23-004-28597318-2020, РЗН 2021/15898 от 30.11.2021. Для количественного определения антител применяли калибраторы, представляющие собой последовательные разведения стандартного образца ВОЗ (NIBSC code: 20/136).

Определение IgG к Nucleoprotein SARS-CoV-2 проводили следующим образом в лунки планшета (иммуносорбента) с иммобилизованным рекомбинантным антигеном Nucleoprotein SARS-CoV-2 вносили образцы сывороток в разведении 1 : 100 в 0,02 М фосфатном буферном растворе рН 7,2, содержащем 0,2% бычьего сывороточного альбумина, 0,05% Tвин 20. После инкубирования в течение 30 мин и отмывки вносили по 100 мкл моноклональных антител к IgG человека, конъюгированных с пероксидазой хрена в разведении 1 : 15 000–1 : 40 000. Повторяли этап инкубирования и вносили по 100 мкл 33 мМ цитратного буферного раствора рН 4,0, содержащего 0,01% перекиси водорода и 0,5 мМ 3,3',5,5'-тетраметилбензидина. Через 15 мин реакцию останавливали добавлением 100 мкл 2N серной кислоты, измеряли оптическую плотность (ОП) в двухволновом режиме при основной длине волны 450 нм и длине волны сравнения 680 нм.

Порог отсечения положительных образцов от отрицательных оценивали путём сравнения значений индексов позитивности (ИП) анализируемых сывороток:

ИП = ОП_О/ОП_П,

ОП_П = ОП_ср.к + 3σ,

где ОП_О — ОП образца, ОП_П — ОП пороговая, ОП_ср.к — среднее арифметическое значение регистрируемого сигнала для выборки сывороток крови пациентов, полученных до ноября 2019 г. Результат анализа считали положительным при ИП ≥ 1,1, отрицательным — при ИП < 0,9, неопределённым — при 0,9 ≤ ИП < 1,1.

Для установления характера иммунитета были использованы данные анамнеза пациентов и результаты исследования на наличие IgG-антител к нуклеокапсидному (NC) белку SARS-CoV-2. Поскольку антитела к NC-белку могли образоваться только после перенесённой инфекции, эти исследования позволили выявить наличие специфического гибридного иммунного ответа к COVID-19, сформированного как после вакцинации «Гам-КОВИД-Вак», так и после перенесённого заболевания — бессимптомного или малосимптомного.

В соответствии с полученными данными все сотрудники учреждения были разделены на три группы:

• 1-я группа — гибридный иммунитет — IgG-антитела к RBD Spike SARS-CoV-2 в результате проведённой вакцинации и перенесённого заболевания COVID-19 (также были обнаружены IgG-антитела к NC SARS-CoV-2);
• 2-я группа — поствакцинальный иммунитет — IgG-антитела к RBD Spike SARS-CoV-2 после вакцинации «Гам-КОВИД-Вак»;
• 3-я группа — IgG-антитела к RBD Spike SARS-CoV-2 отсутствовали.

Проведены расчёты средних геометрических уровней антител и 95% доверительных интервалов (ДИ) по методу Клоппера–Пирсона⁵.

Для оценки достоверности различий применяли t-критерий Стьюдента, для сравнения уровня выявленных антител в группах пациентов — критерий Манна–Уитни. Использовано программное обеспечение «Origin 2019b» («OriginLab Corporation») и «Microsoft Office Excel 2019» («Microsoft»).

Результаты

По результатам исследования сывороток на IgG-антитела к RBD Spike SARS-CoV-2 установлено, что из 310 обследованных сотрудников специализированного стационара, привитых 2 дозами против COVID-19 вакциной «Гам-КОВИД-Вак», антитела были обнаружены у 288 (92,9%). У 22 (7,1%) обследованных привитых антитела были менее 13 BAU/мл, что интерпретируется как отсутствие специфического иммунного ответа у этих сотрудников, медианное время после вакцинации составило 93 дня.

Определено, что 67,4% (95% ДИ 61,9–72,6%) составляют лица с гибридным иммунитетом, 25,5% (95% ДИ 20,7–30,7%) — лица с поствакцинальным иммунитетом после иммунизации вакциной «Гам-КОВИД-Вак», 7,1% (95% ДИ 4,5–10,6%) — неиммунные. Разность между лицами с гибридным и поствакцинальным иммунитетом достоверная (t > 2).

Во всех профессиональных группах выявлялись лица с разными видами иммунитета: гибридным, поствакцинальным и с отсутствием IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV-2. При этом удельный вес лиц с гибридным иммунитетом также превалировал во всех профессиональных категориях, находясь в пределах от 76,1% (максимальный уровень среди младшего обслуживающего персонала) до 55,2% (минимальный уровень среди врачей; рис. 1).

 

Рис. 1. Сравнительные данные по видам иммунитета в различных профессиональных группах.

Fig. 1. Comparative data on types of immunity in various occupational groups.

 

У сотрудников с поствакцинальным иммунитетом наибольший удельный вес иммунных был отмечен среди врачей (37,9%), затем среднего медицинского персонала, прочего, младшего, администрации (рис. 1).

Важно подчеркнуть, что во всех профессиональных группах определялись лица, не имеющие IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV-2. Больше всего таких сотрудников было среди представителей администрации (17,6%) и только 3,4% — среди младшего медицинского персонала (рис. 1).

Во всех возрастных группах превалировали лица с наличием гибридного иммунитета. Наиболее высокий удельный вес сотрудников с таким видом иммунитета отмечен в возрастной группе 50–59 лет (72,3%), далее следовала возрастная категория 60 лет и старше, 40–49, 30–39 и 20–29 лет (рис. 2). Среди лиц с поствакцинальным иммунитетом наибольший удельный вес лиц с наличием IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV-2 отмечен в возрастной группе 20–29 лет (42,9%), самый низкий — среди лиц 50–59 лет (18,1%). Сотрудники с серонегативными результатами встречались во всех возрастных группах, наибольший удельный вес таких лиц отмечен в возрастной группе 50–59 лет (9,6%).

 

Рис. 2. Сравнительные данные по видам иммунитета в различных возрастных группах.

Fig. 2. Comparative data on types of immunity in different age groups.

 

Количественная оценка уровня специфических антител всей когорты обследованных медицинских сотрудников показала, что уровень IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV-2 150–300 BAU/мл был выявлен у 41,9% медицинских работников, IgG к RBD Spike SARS-CoV-2 от 13–150 BAU/мл — у 39,4%, более 300 BAU/мл — у 11,6%, оставшиеся 7,1% сотрудников имели IgG к RBD Spike SARS-CoV-2 менее 13 BAU/мл.

При расчёте средней геометрической количественного титра IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV-2 у лиц с гибридным иммунитетом оказалась выше (162,4 BAU/мл), чем у лиц с поствакцинальным иммунитетом (104,5 BAU/мл).

При сравнительной количественной оценке уровней антител у лиц с гибридным и с поствакцинальным иммунитетом установлено что более высокий уровень IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV-2 (р < 0,01) был в группе медработников с гибридным иммунитетом. При этом в когорте с уровнем антител >300 BAU/мл 88,9% составили сотрудники с гибридным иммунитетом, а 11,8% — лица с поствакцинальным иммунитетом. Среди всех привитых у 7,1% лиц уровень антител составил менее 13 BAU/мл (таблица).

 

Результаты количественного определения уровня IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV-2 в соответствии со стандартом ВОЗ NIBSC 20/136

Results of quantitation of IgG antibodies to RBD Spike SARS-CoV-2 against the WHO standard NIBSC 20/136

IgG-антитела, BAU/мл IgG antibodies, BAU/ml	Всего, абс. (%) Total, abs. (%)	В том числе с гибридным иммунитетом, % (95% ДИ) Including hybrid immunity, % (95% СI)	В том числе с поствакцинальным иммунитетом, % (95% ДИ) Including post-vaccination immunity, % (95% СI)
<13	22 (7,1%)	–	–
13–150	124	62,9 (53,8–71,4)	37,1 (28,6–46,2)
150–300	128	77,3 (69,1–84,3)	22,7 (15,7–30,9)
>300	36	88,9 (73,9–96,9)	11,1 (3,1–26,1)
Итого | Total	310	67,4 (61,9–72,6)	25,5 (20,7–30,7)

 

В соответствии с критерием Манна–Уитни более высокий уровень антител выявлен у младшего и старшего медицинского персонала с гибридным иммунитетом (р = 0,05). Между остальными группами достоверной разницы не обнаружено, возможно, в связи с небольшим количеством пациентом в ряде групп.

IgG-антитела к RBD Spike SARS-CoV-2 в сроки до 3 мес определялись у 62,8% сотрудников, от 3 до 6 мес — у 25% и от 6 мес — у 12,2%.

Обсуждение

На сегодняшний день работ по изучению иммунитета после проведённой иммунизации, перенесённого заболевания или и того и другого недостаточно, а систематические обзоры практически отсутствуют. Проведённая нами работа позволяет дать некоторую оценку гуморального иммунитета полностью привитых медицинских работников. Имеющиеся данные по исследованию иммунитета среди медицинских работников характеризуются вариабельностью значений в зависимости от сроков вакцинации, даты заболевания, тяжести течения и ряда других причин. Например, в Москве до проведения массовой вакцинации IgG-антитела к вирусу SARS-CoV-2 обнаруживались у 22,1% медицинских работников, в Казани — у 16,4%, в Санкт-Петербурге — у 27,1%, что было обусловлено исключительно наличием постинфекционного иммунитета [6, 7]. По данным зарубежных исследований, в 2020–2021 гг. распространённость IgG-антител к SARS-CoV-2 составила 12,4% в США, 7,7% в Европе, 4,8% в Восточной Азии. В более поздних работах, проводимых в России, удельный вес медицинских работников с наличием IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV после вакцинации и перенесённого заболевания увеличился и составил 82,6% в Архангельской области и 99,4% на Среднем Урале [8, 9].

В нашем исследовании доля медицинских сотрудников с IgG-антителами к RBD Spike SARS-CoV-2, сформировавшимися как после вакцинации «Гам-КОВИД-Вак», так и в результате перенесённого заболевания, составила 92,9% и только у 7,1% отсутствовал специфический иммунный ответ. Установлено также, что 67,4% сотрудников имеют специфические IgG-антитела к NC-белку, что указывает на приобретение их в результате встречи с «диким» вирусом и возможностью перенести заболевание COVID-19 в малосимптомной или бессимптомной форме, в то время как анамнестические данные свидетельствовали о перенесённом ранее заболевании только у 15,8% сотрудников, участвующих в исследовании. Наши результаты также указывают на то, что среди обследованных превалирует доля лиц с гибридным иммунитетом — 67,4% (95% ДИ 62,18–72,62%) против 25,5% (95% ДИ 20,65–30,35%) у только вакцинированных.

Больше всего нами было выявлено сотрудников с гибридным иммунитетом в категории младшего медицинского персонала, что, возможно, связано с более близкими и более длительными контактами при уходе за пациентами и неполным соблюдением ими санитарно-противоэпидемического режима. Среди врачебного персонала гораздо ниже, чем среди других категорий персонала, удельный вес лиц с гибридным иммунитетом и выше удельный вес лиц, привитых против SARS-CoV-2, что указывает на значительно меньшие контакты с пациентами, более высокие ответственность, грамотность и настороженность лиц этой категории.

Мы также выявили, что в старших возрастных категориях (50–59 и 60+ лет) удельный вес лиц с гибридным иммунитетом (IgG к RBD Spike SARS-CoV-2 и IgG к NC-белку) превалировал и составлял 72,3 и 67,1% соответственно, что совпадает с данными официальной статистики по заболеваемости COVID-19. По итогам 2021 г. в возрастных группах старше 50 лет удельный вес заболевших составил 44% [10]. С поствакцинальным иммунитетом более высокий удельный вес лиц с наличием IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV-2 был отмечен среди лиц 20–29 лет (42,9%). По зарубежным данным, в США более высокая распространённость IgG-антител среди медицинских работников отмечена у лиц младше 40 лет, в Европе и Восточной Азии — среди медицинских работников старшего возраста, у лиц в возрасте 18–29 лет выявлен максимальный показатель серопозитивных результатов (21,0%), в группе 60–69 лет — 18,2%, 35–54 лет — 54,5% [11–13].

Известно, что около 10% населения не вырабатывают антитела, что может быть связано с особенностями иммунной системы или другими причинами. В проведённом нами исследовании 7,1% медицинских работников оказались неиммунными. Наибольший удельный вес таких лиц отмечен среди администрации (17,6%) и среди лиц в возрасте 50–59 лет (9,6%), часть из которых также были представителями администрации. Полученные результаты требуют дополнительного изучения.

В ходе исследования получены данные о количественном уровне IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV-2. Удельный вес сотрудников с защитными уровнями антител 300 BAU/мл и более составил только 11,6% из всех обследованных, доля лиц с гибридным иммунитетом превалировала над теми, кто имел такие же уровни после проведённой иммунизации (10,3% против 1,3%). Однако на сегодняшний день не известно, как долго сохраняются антитела после курса вакцинации и ревакцинации, а также после перенесённого заболевания и каков должен быть их защитный уровень, т.к. общепринятого уровня антител, необходимого для защиты, на данный момент не существует. Иммунный ответ на инфекцию у разных людей оказывается весьма вариабельным. По данным S. Feng и соавт., защитным является уровень IgG-антител не менее 300 BAU/мл [14]. Необходимо отметить, что после вакцинации против SARS-CoV-2 длительность циркуляции IgG-антител неодинакова и во многом зависит от индивидуальных особенностей организма. В нашем исследовании IgG-антитела к RBD Spike SARS-CoV-2 в большем проценте случаев выявлялись на более ранних сроках от начала вакцинации: до 3 мес — у 62,8%, 3–6 мес — у 25%, от 6 мес — у 12,2%. Похожие данные получены другими исследователями, определявшими сохранение напряженного поствакцинального иммунитета не менее 6 мес [15].

Полученные результаты серологического исследования с учётом возрастных и профессиональных аспектов могут служить основой для корректировки профилактических мероприятий в медицинских учреждениях.

Выводы

1. Специфические IgG-антитела к RBD Spike SARS-CoV-2 обнаружены у 92,9% обследованных лиц.
2. Установлено, что 67,4% составляют лица с гибридным иммунитетом, 25,5% — лица с поствакцинальным иммунитетом после иммунизации вакциной «Гам-КОВИД-Вак», 7,1% — неиммунные.
3. Доля лиц с гибридным иммунитетом превалировала среди профессиональных групп среднего медицинского персонала, младшего, администрации и прочего персонала, а также возрастных групп 30–39, 40–49, 50–59 и 60+ лет.
4. Более высокий уровень IgG-антител к RBD Spike SARS-CoV-2 выявлен в группе лиц с гибридным иммунитетом (р < 0,01).
5. Защитный уровень антител более 300 BAU/мл имели только 11,6% сотрудников.

 

¹ Coronavirus Monitorus. Онлайн-карта распространения коронавируса COVID-19. URL: https://coronavirus-monitorus.ru/#stat

² 35МЕДИА. Ковид-19: самые «болеющие» профессии. URL: https://35media.ru/articles/2020/11/17/kovid-19-samye-boleyushhie-professii

³ WHO. The impact of COVID-19 on health and care workers: a closer look at deaths. Electronic resource. URL: https://www.who.int/publications/i/item/WHO-HWF-WorkingPaper-2021.1

⁴ NIPH. COVID-19-EPIDEMIC: Immunity after SARS-CoV-2 infection — a rapid review. URL: https://www.fhi.no/globalassets/dokumenterfiler/rapporter/2020/immunity-after-sars-cov-2- infection-1st-update-report-2020.pdf

⁵ Калькулятор доверительного интервала биномиальной вероятности.  URL: https://www.danielsoper.com/statcalc/calculator.aspx?id=85

Об авторах

Алёна Андреевна Мурзина

Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова

Email: alena_11_08@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-9029-9613

м.н.с.

Россия, Москва

Ольга Васильевна Борисова

Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова

Email: alena_11_08@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7664-2945

к.х.н., зав. лаб. медицинской биотехнологии

Россия, Москва

Игорь Борисович Кальнин

Психиатрическая больница им. В.И. Яковенко

Email: alena_11_08@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8807-8245

к.м.н., госпитальный эпидемиолог

Россия, пос. Мещерское, Московская область

Евгения Александровна Медведева

Российская академия наук

Email: alena_11_08@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7786-3777

к.м.н., главный специалист Отдела медицинских наук РАН

Россия, Москва

Герман Геннадьевич Марьин

Российская академия наук

Email: alena_11_08@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2179-8421

д.м.н., зам. академика-секретаря по научно-организационной работе Отдела медицинских наук РАН

Россия, Москва

Алла Николаевна Каира

Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова

Автор, ответственный за переписку.
Email: alena_11_08@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9378-6414

д.м.н., зав. лаб. эпидемиологического анализа и мониторинга за инфекционными заболеваниями

Россия, Москва

Список литературы

Дополнительные файлы