The deletion variant of the CCR5 gene (rs333) but not the ACE gene (rs4340) is associated with long-term respiratory support in patients with COVID-19 pneumonia

Abstract

The aim was to analyze the effect of the ACE gene (c.2306-117_404I/D, rs4340) and the CCR5 gene (del32, rs333) variants on the course of severe COVID-19 pneumonia in patients treated at the intensive care unit. Materials and methods. The study group included 31 patients (16 men and 15 women) with diagnosis «viral COVID-19 pneumonia». All patients underwent standard daily repeated clinical, instrumental and laboratory examinations. Determination of the ACE and CCR5 gene variants was carried out by a molecular method using allele-specific polymerase chain reaction. Results. The results of our retrospective study did not confirm the association of investigated genes variants with lethal outcomes. Clinical predictors of lethal outcomes were: low of SpO2/FiO2 ratio, tachypnea, tachycardia, low systolic blood pressure, anemia, leukocytosis during the first days of hospitalization and need of mechanical lung ventilation. Patients with heterozygous W/del32 genotype of the CCR5 gene in comparison with patients with genotype W/W had significantly longer respiratory support, namely a significantly increased duration of oxygen therapy using an oxygen mask (4.50±3.70 vs. 2.19±1.28 days, respectively), significantly longer mechanical lung ventilation (15.00±4.24 vs. 4.40±4.98 days, espectively) and the significantly greater total duration of oxygen therapy (9.60±5.68 vs. 4.19±3.84 days, respectively). Patients with the W/del32 genotype of the CCR5 gene had significantly increased white blood cell counts as compared to patients with the W/W genotype (13.64±10.66 vs. 8.38±2.85, respectively). Conclusions. Significant clinical predictors of lethal outcomes in patients with severe COVID-19 pneumonia were found on admission: lower SpO2/FiO2 ratios, tachypnea, tachycardia, anemia, leukocytosis during the first days of hospitalization, and need of mechanical lung ventilation. The variant of the CCR5 gene was the genetic predictor of severe course of COVID-19 pneumonia with increased need for respiratory support. The variant of the CCR5 gene was associated with elevated white blood cell count in the complete blood test.The obtained results indicate the need for further multifaceted research in this direction to determine the leading genetically mediated pathogenetic mechanisms of severe viral COVID-19 pneumonia.

Резюме. Мета — проаналізувати вплив варіантів генів ACE (c.2306-117_404I/D, rs4340) і CCR5 (del32, rs333) на перебіг тяжкої COVID-19-асоційованої пневмонії у пацієнтів, яким проводили лікування у відділенні інтенсивної терапії. Об’єкт і методи дослідження. У дослідження включений 31 пацієнт (16 чоловіків і 15 жінок) з діагнозом «вірусна COVID-19-асоційована пневмонія». Усім учасникам щодня проводили стандартні клінічні, інструментальні та лабораторні обстеження. Визначення варіантів генів АСЕ і CCR5 проводили молекулярно-генетичним методом із застосуванням алельспецифічної полімеразної ланцюгової реакції. Результати. Значущими клінічними предикторами летального кінця у пацієнтів із тяжкою COVID-19-асоційованою пневмонією були низький показник співвідношення SpO2/FiO2, тахіпное, тахікардія, знижений систолічний артеріальний тиск, анемія, лейкоцитоз при госпіталізації, а також потреба у тривалій штучній вентиляції легень. Пацієнти з гетерозиготним генотипом W/del32 за геном CCR5 порівняно із пацієнтами з генотипом W/W мали значуще тривалішу респіраторну підтримку, а саме — значуще більшу тривалість кисневої терапії з використанням кисневої маски (4,50±3,70 та 2,19±1,28 дня відповідно), значуще тривалішу штучну вентиляцію легень (15,00±4,24 та 4,40±4,98 дня відповідно) та значуще більшу загальну тривалість оксигенотерапії (9,60±5,68 та 4,19±3,84 дня відповідно). У пацієнтів із генотипом W/del32 за геном CCR5 був значуще підвищеним рівень лейкоцитів порівняно з пацієнтами із генотипом W/W (13,64±10,66 та 8,38±2,85 відповідно). Висновки. Значущими клінічними предикторами летального кінця у пацієнтів із тяжкою COVID-19-асоційованою пневмонією були низькі показники співвідношення SpO2/FiO2, тахіпное, тахікардія, анемія, лейкоцитоз при госпіталізації, а також потреба у штучній вентиляції легень. Генетичним предиктором перебігу тяжкої COVID-19-асоційованої пневмонії з підвищеною потребою у респіраторній підтримці був варіант гена CCR5. Варіант гена CCR5 асоційований із підвищеним рівнем лейкоцитів при госпіталізації. Отримані результати свідчать про необхідність подальших багатопланових досліджень у цьому напрямі з метою визначення провідних генетично опосередкованих патогенетичних механізмів розвитку тяжкої вірусної COVID-19-асоційованої пневмонії.

Резюме. Цель — проанализировать влияние вариантов генов ACE (c.2306-117_404I/D, rs4340) и CCR5 (del32, rs333) на течение тяжелой COVID-19-ассоциированной пневмонии у пациентов, которым проводили лечение в отделении интенсивной терапии. Объект и методы исследования. В исследование включен 31 пациент (16 мужчин и 15 женщин) с диагнозом «вирусная COVID-19-ассоциированная пневмония». Все участники проходили ежедневно стандартные повторные клинические, инструментальные и лабораторные обследования. Определение вариантов генов АСЕ и CCR5 проводили молекулярно-генетическим методом с применением аллельспецифической полимеразной цепной реакции. Результаты. Значимыми клиническими предикторами летального исхода у пациентов с тяжелой COVID-19-ассоциированной пневмонией были низкий показатель соотношения SpO2/FiO2, тахипноэ, тахикардия, сниженное систолическое артериальное давление, анемия, лейкоцитоз при госпитализации, а также потребность в длительной искусственной вентиляции легких. Пациенты с гетерозиготным генотипом W/del32 по гену CCR5 в сравнении с пациентами с генотипом W/W имели достоверно более длительную респираторную поддержку, а именно — значимо большую продолжительность кислородной терапии с использованием кислородной маски (4,50±3,70 и 2,19±1,28 дня соответственно), значимо большую продолжительность искусственной вентиляции легких (15,00±4,24 и 4,40±4,98 дня соответственно) и значимо более длительную общую продолжительность оксигенотерапии (9,60±5,68 и 4,19±3,84 дня соответственно). У пациентов с генотипом W/del32 по гену CCR5 был значимо повышен уровень лейкоцитов по сравнению с пациентами с генотипом W/W (13,64±10,66 и 8,38±2,85 соответственно). Выводы. Значимыми клиническими предикторами летального исхода у пациентов с тяжелой COVID-19-ассоциированной пневмонией были низкие показатели соотношения SpO2/FiO2, тахипноэ, тахикардия, анемия, лейкоцитоз при госпитализации, а также потребность в искусственной вентиляции легких. Генетическим предиктором течения тяжелой COVID-19-ассоциированной пневмонии с повышенной потребностью в респираторной поддержке был вариант гена CCR5. Вариант гена CCR5 ассоциирован с повышенным уровнем лейкоцитов при госпитализации. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости дальнейших многоплановых исследований в этом направлении с целью определения ведущих генетически опосредованных патогенетических механизмов развития тяжелой вирусной COVID-19-ассоциированной пневмонии.