Distribution of SARS-CоV-2 seroprevalence among residents of the Republic of Tatarstan during the COVID-19 epidemic period

Full Text

Введение

Новое заболевание, напоминающее хорошо известную атипичную пневмонию, впервые было выявлено в китайском городе Ухане в декабре 2019 г., и уже к середине января 2020 г. было зафиксировано его стремительное распространение не только по территории Китайской Народной Республики, но и в целом ряде других государств. К середине января 2020 г. стало понятно, что в мир пришла новая серьезная угроза не только общественному здравоохранению, но и общественно-политической ситуации в целом [1]. Ошеломляюще быстрое распространение новой инфекции, большое число случаев тяжелого течения, нередко заканчивающегося летальным исходом, побудило ВОЗ 11 февраля 2020 г. объявить пандемию нового заболевания «коронавирусной болезни 2019 года» (COVID-19), этиологическим агентом которого является новый штамм β-коронавируса SARSCoV-2¹. Пандемия новой вирусной инфекции создала серьезные проблемы для общественного здравоохранения, вызвала панику в обществе, а также масштабный сбой и потери в мировой экономике [2][3].

По официальным данным Европейского регионального бюро ВОЗ, в Европе по состоянию на 03.08.2020 г. подтверждено 3 403 774 случая COVID-19, из которых 213 677 летальных исходов. Общая кумулятивная заболеваемость составила 365,8, кумулятивная смертность — 229,6, оба значения даны в расчете на 1 млн населения². В Российской Федерации на 04.08.2020 г. выявлено 861 423 заболевших, 661 471 человек выздоровел и 14 351 умер.

В Республике Татарстан первый случай выявлен 16.03.2020 г. у российского гражданина, прибывшего из Франции. В дальнейшем заболеваемость характеризовалась колоколообразным течением с максимумом 4–5 мая 2020 г. с последующим постепенным снижением (рис. 1). Таким образом, исследование серопревалентности, проведенное в период с 26 июня по 5 июля 2020 г., пришлось на период снижения заболеваемости, что в определенной степени могло быть связано с ростом серопревалентности.

Считается, что серопревалентность представляет собой эффективный механизм снижения заболеваемости при любой инфекции, в том числе COVID-19 [4]. Показано, что эпидемическая вспышка прекращается, когда уровень коллективного иммунитета достигает 60–70% всего населения территории, на которой развивается контагиозное заболевание [5]. Существуют два пути достижения этого порога: спонтанное заражение населения возбудителем, вызвавшим вспышку, и массовая вакцинация [6]. К сожалению, по отношению к COVID-19 оба пути не идеальны: попытка позволить инфекции развиваться спонтанно, заражая восприимчивое население, потребует значительных затрат на лечение и обслуживание больных, а также приведет к увеличению числа осложнений и смертей от COVID-19, особенно среди пациентов с высоким преморбидным риском. Эффективность вакцин против SARS-CoV-2 пока является неопределенной. Остаётся альтернативный способ научиться сосуществовать с коронавирусом, внедряя средства профилактики и лечения COVID-19 по мере их разработки и создания и применяя разумные методы защиты, предупреждающие быстрое распространение инфекции и в то же время не сопровождающиеся коллапсированием экономики [6]. Разумеется, подобный подход замедлит формирование серопревалентности, но одновременно сохранит немало жизней. Важным научным направлением в рамках этой парадигмы является всестороннее исследование путей и механизмов формирования популяционного иммунитета, результаты которого могут быть использованы при планировании профилактических мероприятий.

Целью проведенного сероэпидемиологического исследования было определение уровня и структуры популяционного иммунитета к вирусу SARSCoV-2 среди населения Республики Татарстан на фоне заболеваемости COVID-19.

Материалы и методы

Работа проводилась в рамках широкомасштабной программы Роспотребнадзора по оценке популяционного иммунитета к вирусу SARS-CoV-2 у населения Российской Федерации с учетом протокола, рекомендованного ВОЗ [7]. Исследование одобрено локальным этическим комитетом ФБУН НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Пастера. Перед началом исследования все участники или их юридические представители были ознакомлены с целью, методикой исследования и подписали информированное согласие.

Отбор добровольцев для исследования проводили методом анкетирования и рандомизации. Критерием исключения была активная инфекция COVID-19 в момент анкетирования.

Объем выборки определяли по формуле:

$n=\frac{t^2\times p\left(1-p\right)}{m^2}$

где: n — объем выборки;
t — уровень точности (для 95% ДИ t = 1,96);
p — оценочная распространенность изучаемого явления (при 50% p = 0,5);
m — допустимая ошибка 5% [8].

Расчет объема возрастной группы: n = 1,962 × 0,5(1 – 0,5)/0,052 = 384 человека.

По численности все возрастные группы были сопоставимы и составили от 382 до 461 волонтера. Вся когорта волонтеров включала 926 мужчин и 2000 женщин. Соотношение мужчин и женщин составило 31,6 и 68,4%, т.е. участие женщин в исследовании было в 2,16 раза активнее.

Доля переболевших COVID-19 с диагнозом, установленным в ЛПУ, составила 0,4% (12 человек), а доля волонтеров, имевших признаки ОРЗ в день обследования, — 3,9% (113 человек).

Численность участников каждого района Республики Татарстан находилась в диапазоне 12–960 человек и была пропорциональна численности населения районов.

Пробы крови волонтеров отбирали в вакутейнеры с ЭДТА и обрабатывали методом центрифугирования. Плазму отделяли от клеточных элементов, переносили в пластиковые пробирки и хранили до исследования при 4°С. Содержание антител к SARS-CoV-2 определяли методом ИФА с использованием набора реагентов для анализа сыворотки или плазмы крови человека на наличие специфических иммуноглобулинов класса G к нуклеокапсиду вируса SARS-CoV-2 производства ФБУН «Государственный научный центр прикладной микробиологии и биотехнологии» Роспотребнадзора. Результаты учитывали качественным методом и считали положительными при превышении уровня cut-off [7].

Статистическую обработку проводили с использованием методов вариационной статистики с помощью статистического пакета Excel и программного продукта «WinPepi» (версия 11.65). Связь между уровнями заболеваемости и серопревалентности рассчитывали по методу Пирсона. Для оценки достоверности различий сравниваемых показателей использовали уровень вероятности p.

Результаты

Возрастное и географическое распределение серопревалентности среди населения Республики Татарстан

Серопревалентность среди жителей Республики Татарстан в целом составила 31,3 ± 0,86% (922/2946; табл. 1). Максимальная доля серопозитивных была выявлена среди детей в возрасте 7–13 лет (42,0 ± 3,9%), минимальная — у лиц 70 лет и старше (24,0 ± 2,2%). Показатель серопревалентности среди мужчин составил 28,5 ± 1,5%, среди женщин — 32,9 ± 1,05%, различия достоверны (p < 0,05).

 

Таблица 1. Серопревалентность у жителей Республики Татарстан разных возрастных групп
Table 1. Seroprevalence among residents in the Republic of Tatarstan in different age groups

Возрастная группа, лет Age group, years	Количество обследованных,человек Number of examined people	В том числе Including		Серопревалентность, % (М ± т) Seroprevalence, % (М ± т)
		серопозитивных seropositive	серонегативных seronegative
1-17	400	157	243	39,25 ± 2,44*
В том числе: 1-6	94	31	63	33,0 ±4,85
Including. 7-13	162	68	94	42,0 ± 3,9*
14-17	144	58	86	40,3 ± 4,09*
18-29	400	129	271	32,25 ± 2,34
30-39	448	137	311	30,6 ±2,17
40-49	461	131	330	28,42 ± 2,1
50-59	448	154	294	34,4 ± 2,24
60-69	402	121	261	30,1 ±2,4
70 и старше 70 years and older	387	93	294	24,0 ± 2,2*
Итого Total	2946	922	2024	31,3 ±0,86

Примечание. *p < 0,05 по сравнению со среднепопуляционным уровнем серопревалентности.

Note. *p < 0.05: differences from the average population seroprevalence level.

 

Вероятно, что достоверно низкий уровень серопревалентности у лиц 70 лет и старше можно объяснить меньшей мобильностью или более строгим соблюдением правил изоляции и, соответственно, сниженной вероятностью контакта с носителями вируса SARS-CoV-2. Что касается детей в возрастных группах 7–13 и 14–17 лет, то здесь как раз можно предполагать менее строгое выполнение правил изоляции, а также не исключен гетеротипический иммунитет к другим штаммам β-коронавирусов, в частности к HCoV-OC42 и HCoV-HKU1 [9].

Обследование волонтеров из разных районов Республики Татарстан показало значительную вариабельность данных — от 7,1% (Верхнеуслонский, Новошешминский, Пестречинский районы) до 100% (Муслюмовский район). Ввиду малочисленности выборки по Муслюмовскому району (21 человек) эти данные носят ориентировочный характер (табл. 2).

 

Таблица 2. Уровень серопревалентности среди жителей Республики Татарстан, проживающих в разных районах
Table 2. Level of seroprevalence among residents of the Republic of Tatarstan living in different districts

Район District	Число обследованных, человек The number of examined people	В том числе Including		Серопревалент­ность, % (M ± m) Seroprevalence,% (M ± m)	Заболеваемость на 100 тыс. населения Morbidity per 100 thousand population
		серопозитивных seropositive	серонегативных seronegative
Агрызский Agryzsky	28	8	20	28,6 ± 8,5	29,1
Азнакаевский Aznakaevsky	63	16	47	25,4 ± 5,5	21,7
Аксубаевский Aksubaevsky	20*	2	18	10,0 ± 6,7	81,7
Актанышский Aktanyshkiy	21*	7	14	33,3 ± 10,3	28,5
Алексеевский Alekseevsky	14*	3	11	21,4 ± 10,9	25,8
Алькеевский Alkeevsky	14*	10	4	71,4 ± 12,1	95,4
Альметьевский Al’metyevsky	161	34	127	21,1 ± 3,2	23,8
Апастовский Apastovsky	0	0	0	0	362,0
Арский Arsky	35	26	9	74,3 ± 7,4	136,4
Атнинский Atninsky	13*	7	6	53,8 ± 13,8	470,3
Бавлинский Bavlinsky	28*	4	24	14,3 ± 6,6	9,5
Балтасинский Baltasinsky	28*	4	24	14,3 ± 6,6	121,4
Бугульминский Bugul’minsky	70	7	63	10,0 ± 3,6	2,0
Буинский Buinsky	34	25	9	73,5 ± 7,6	123,0
Верхнеуслонский Verkhneuslonsky	14*	1	13	7,1 ± 6,7	121,4
Высокогорский Vysokogorsky	49	25	24	51,0 ± 7,1	249,1
Дрожжановский Drozhzhanovsky	21*	2	19	9,5 ± 6,4	420,4
Елабужский Yelabuzhsky	54	23	31	42,6 ± 6,7	62,7
Заинский Zainsky	35	3	32	8,6 ± 4,7	8,2
Зеленодольский Zelenodol'sky	112	42	70	37,5 ± 4,6	97,7
Казань Kazan'	980	292	688	29,7 ± 1,75	177,3
Кайбицкий Kaybitsky	14*	11	3	78,6 ± 10,7	59,6
Камско-Устьинский Kamsko-Ust'insky	14*	0	14	0	86,6
Кукморский	40	23	17	57,5 ± 7,8	53,4

 

Окончание табл. 2.

End of Table 2.

Район District	Число обследованных, человек The number of examined people	В том числе Including		Серопревалент­ность, % (M ± m) Seroprevalence,% (M ± m)	Заболеваемость на 100 тыс. населения Morbigity per 100 thousand population
		серопозитивные seropositive	серонегативные seronegative
Лаишевский Laishevsky	28*	16	12	57,1 ± 9,3	275,6
Лениногорский Leninogorsky	56	24	32	42,9 ± 6,6	22,0
Мамадышский Mamadyshsky	28*	16	12	57,1 ± 9,3	56,0
Менделеевский Mendeleevsky	28*	16	12	57,1 ± 9,3	37,3
Мензелинский Menzelinsky	21*	6	15	28,6 ± 9,8	19,7
Муслюмовский Musljumovsky	21*	21	0	100	10,2
Набережные Челны Naberezhnye Chelny	431	106	325	24,6 ± 2,0	133,0
Нижнекамский Nizhnekamsky	189	36	153	19,0 ± 2,8	81,2
Новошешминский Novosheshminsky	14*	1	13	7,1 ± 6,8	39,3
Нурлатский Nurlatsky	42	24	18	57,1 ± 7,6	55,9
Пестречинский Pestrechinsky	28*	2	26	7,1 ± 4,8	253,1
Рыбно-Слободский Rybno-Slobodsky	14*	4	10	28,6 ± 12,1	61,5
Сабинский Sabinsky	19*	14	5	73,7 ± 10,1	142,1
Сармановский Sarmanovsky	21*	0	21	0	57,6
Спасский Spassky	12*	5	7	41,7 ± 14,2	24,4
Тетюшский Tetyushsky	14*	7	7	50,0 ± 13,3	116,0
Тукаевский Tukaevsky	21*	8	13	38,1 ± 10,6	131,2
Тюлячинский Tyulyachinskiy	14*	9	5	64,3 ± 12,8	256,2
Черемшанский Cheremshansky	14*	11	3	78,6 ± 10,9	47,8
Чистопольский Chistopol'sky	56	16	40	28,6 ± 6,0	16,0
Ютазинский Yutazinsky	13*	5	8	38,4 ± 13,5	30,5
Итого Total	2946	922	2024	31,3 ± 0,8	119,8

Примечание. Звездочкой отмечены районы с малой выборкой. Полученные по этим районам результаты не являются репрезентативными и носят ориентировочный характер.
Note. Areas with a small sample size are marked with asterisk. The results obtained for these areas are not representative and are indicative.

 

В районах республики, представленных репрезентативными выборками, максимальная серопревалентность выявлена в Арском районе (серопозитивность — 74,3 ± 7,4%; заболеваемость — 136,4 на 100 тыс. населения; n = 35), минимальная — в Заинском районе (серопозитивность — 8,6 ± 4,7%; заболеваемость — 8,2 человека на 100 тыс. населения; n = 35). Учитывая, что это два близких по населению района, но с разной серопозитивностью и заболеваемостью, был проведен корреляционный анализ между заболеваемостью, выраженной на 100 тыс. населения, и серопревалентностью (в %). При оценке сплошного массива данных по районам коэффициент корреляции составил –0,14. Корреляционная связь отсутствует. Для получения более достоверного результата из расчетного массива были исключены все районы с нерепрезентативной выборкой (n < 30). После повторного расчета исчисленный коэффициент корреляции (r_c) составил 0,486, связь достоверна при p < 0,05 (рис. 2).

Уровень сероконверсии у лиц, переболевших или имевших контакт с больными COVID-19

В процессе жизнедеятельности в период заболевания COVID-19 возможно несколько видов контакта человека с вирусом SARS-CoV-2: бытовой или производственный контакт с больным, реконвалесцентом или носителем вируса. В основательном обзоре K.A. Walsh и соавт. [10] указывается, что клиническая излеченность после COVID-19 — еще не признак полного отсутствия риска заражения окружающих. Считается, что вирус у реконвалесцентов может выделяться в течение продолжительного времени, заражая окружающих. При этом совсем не обязательно, что подобное заражение непременно закончится появлением клинической симптоматики. До 90% инфицированных могут переносить заболевание в бессимптомной форме, причем часть из них способна выделять вирус в окружающую среду, даже не догадываясь об этом. Проявлением такой скрытой инфекции может быть серопревалентность [11].

Среди лиц, имевших бытовой и/или производственный контакт с переболевшими COVID-19, серопозитивность составила 37,0 ± 3,2%, а при отсутствии подобных контактов — 31,0 ± 0,9%, различия достоверны при p < 0,05.

Другая группа волонтеров имела в анамнезе клиническую форму COVID-19. Эта группа была невелика по численности и включала всего 12 человек. Доля серопревалентных среди них составила 83,3 ± 10,8%, а при отсутствии данных о перенесенной инфекции — 31,3 ± 0,9% (p < 0,05).

Третья группа — лица, у которых получены положительные результаты ПЦР, что в отсутствие других симптомов может указывать на абортивную форму течения COVID-19. Доля лиц с антителами к SARS-CoV-2 в этой группе составила 100%. Однако следует отметить, что группа включала всего 8 человек, что явно недостаточно для какого либо вывода. Эти результаты могут рассматриваться только как ориентировочные. В группе с отрицательной ПЦР доля серопозитивных составила 36,6 ± 2,8%.

Последняя группа обследованных — лица, имевшие признаки острых респираторных заболеваний (ОРЗ) в момент обследования (n = 113). Доля сероположительных в этой группе составила 39,8 ± 4,7%, остальные волонтеры не имели клинических проявлений ОРЗ и, соответственно, доля лиц с выявленными специфическими антителами к SARS-CoV-2 среди них — 31,2 ± 0,9% (p < 0,05). Можно предположить, что у части больных ОРЗ имел место гетеротипический иммунитет, вызванный другими β-коронавирусами человека, имеющими общие детерминанты c нуклеопротеином SARS-CoV-2 [8].

Оценка доли бессимптомных форм

Для расчета распространенности бессимптомных форм среди серопозитивных лиц вычисляли долю лиц, у которых отсутствует хотя бы один признак: диагноз COVID-19, либо положительная ПЦР, либо симптомы ОРВИ. Диапазон составил от 90,5 ± 2,5% до 100% (табл. 3). Достоверных межгрупповых различий в этой серии исследований не выявлено.

 

Таблица 3. Доля лиц с бессимптомным течением инфекции из общего числа серопозитивных жителей разных возрастных групп Республики Татарстан

Table 3. The proportion of people with asymptomatic infection from the total number of seropositive residents in different age groups of the Republic of Tatarstan

Возрастная группа, лет Age group, years	Число серопозитивных, человек The number of seropositive persons	Число лиц с бессимптомным течением The number of asymptomatic persons	Доля лиц с бессимптомным течением, % (М ± т) The proportion of persons with asymptomatic infection, % (M ± m)
1-17	157	155	98,7 ±0,9
18-29	129	126	97,7 ± 1,3
30-39	137	124	90,5 ±2,5
40-49	131	120	91,6 ±2,4
50-59	154	140	90,9 ±2,3
60-69	121	113	93,4 ± 2,3
70 и более 70 and more	93	93	100,0
Итого Total	922	871	94,5 ± 0,8

 

Таким образом, как и в других регионах России, абсолютное число серопозитивных лиц демонстрируют бессимптомное течение. Поскольку серопозитивность обусловлена, но не обязательно связана с циркуляцией РНК вируса, можно с некоторой уверенностью предполагать, что бессимптомное течение COVID-19 представляет собой фактор, увеличивающий способность популяции противостоять инвазии патогенного возбудителя и тем самым ведущий к снижению эпидемической напряженности в популяции.

Обсуждение

Результаты обследования населения Республики Татарстан показали достаточно высокую долю серопревалентных лиц среди населения — 31,3 ± 0,86%, что существенно выше, чем в Санкт-Петербурге (26,0 ± 0,8%) [7] или Ленинградской области (20,7 ± 0,7%) [12]. Как и в других регионах (Санкт-Петербург и Ленинградская область) [11][12], наиболее высокая серопревалентность была отмечена среди детей. В настоящее время не представляется возможным дать исчерпывающее объяснение данной особенности, можно лишь предположить, что определенное влияние на становление антительного коронавирусного пейзажа у детей оказывают перекрестные антитела, появляющиеся в результате ОРВИ, вызванных другими типами β-коронавирусов, имеющих общие детерминанты в нуклеокапсидных белках [9]. Среди других возрастных групп обращает на себя внимание достоверное снижение серопревалентности среди лиц в возрасте 70 лет и старше (24,0%) Можно предположить, что эта особенность в некоторой степени связана с меньшей мобильностью этой группы населения или с более строгим соблюдением режима изоляции. При анализе связи между серопревалентностью и заболеваемостью достоверной зависимости выявить не удалось, однако отмечена явная тенденция с коэффициентом корреляции 0,32. Регрессионный анализ показал, что эта тенденция описывается логарифмической зависимостью, описываемой с помощью уравнения:

y = 8,0131ln(x) + 8,6848.

Среди других показателей серопревалентности не выявлено необычных фактов. Как и ожидалось, достоверно высокий уровень серопозитивности был у реконвалесцентов после перенесенной COVID-19. Сероконверсия в 100%, обнаруженная среди носителей РНК вируса, имеющих позитивный результат ПЦР, вероятно, объясняется малым числом наблюдений.

Что касается бессимптомных форм, то обращает на себя внимание высокий уровень носительства. Можно предположить две вероятности, лежащие в основе этого явления: с одной стороны, это характерный признак SARS-CoV-2 [13], с другой стороны, нельзя исключать инаппарантной сероконверсии, при которой даже в отсутствие манифестной формы инфекции может развиваться гуморальный иммунный ответ [14][15].

 

About the authors

A. Yu. Popova

Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing

Email: fake@neicon.ru

Anna Yu. Popova — D. Sci. (Med.), Prof., Head

127994, Moscow

Russian Federation

E. B. Ezhlova

Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing

Email: fake@neicon.ru

Elena B. Ezhlova — Cand. Sci. (Med.), Deputy Head

127994, Moscow

Russian Federation

A. A. Melnikova

Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-5651-1331

Albina A. Melnikova — Cand. Sci. (Med.), Deputy Head Epidemiological surveillance department

127994, Moscow

Russian Federation

M. A. Patyashina

Department of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing for Tatarstan Republic

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-6302-3993

Marina A. Patyashina — Head

420011, Kazan

Russian Federation

E. P. Sizova

Center for Hygiene and Epidemiology in Tatarstan Republic

Email: fake@neicon.ru

Elena P. Sizova — chief physician

420061, Kazan

Russian Federation

L. R. Yuzlibaeva

Department of the Federal Service for Surveillance on Consumer Rights Protection and Human Wellbeing for Tatarstan Republic

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-8082-0302

Lilia R. Yuzlibaeva — Head, Epidemic surveillance department

420011, Kazan

Russian Federation

L. V. Lyalina

Saint Petersburg Pasteur Institute

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-9921-3505

Lyudmila V. Lyalina — D. Sci. (Med.), Prof., Head, Laboratory of epidemiology of infectious and non-infectious diseases

197101, Saint Petersburg

Russian Federation

V. S. Smirnov

Saint Petersburg Pasteur Institute

Author for correspondence.
Email: vssmi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2723-1496

Vyacheslav S. Smirnov — D. Sci. (Med.), Prof., leading researcher

197101, Saint Petersburg

Russian Federation

G. G. Badamshina

Center for Hygiene and Epidemiology in Tatarstan Republic

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0003-0088-6422

Gulnara G. Badamshina — Head, Department of microbiological research

420061, Kazan

Russian Federation

A. V. Goncharova

Center for Hygiene and Epidemiology in Tatarstan Republic

Email: fake@neicon.ru

Anna V. Goncharova — Head, Laboratory for especially dangerous and viral infections

420061, Kazan

Russian Federation

T. V. Arbuzova

Saint Petersburg Pasteur Institute

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-3074-8656

Tatiana V. Arbuzova — junior researcher, Epidemiological monitoring and forecasting group

197101, Saint Petersburg

Russian Federation

V. I. Lomonosova

Saint Petersburg Pasteur Institute

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-4531-2724

Valeria I. Lomonosova — research assistant, Laboratory of epidemiology of infectious and non-infectious diseases

197101, Saint Petersburg

Russian Federation

A. A. Totolian

Saint Petersburg Pasteur Institute

Email: pasteur@pasteurorg.ru
ORCID iD: 0000-0003-4571-8799

Areg A. Totolian — D. Sci. (Med.), Prof., Academician of RAS, Director

197101, Saint Petersburg

Russian Federation

References

Supplementary files