Frontiers in Immunology (Jun 2022)
Timeline Kinetics of Systemic and Airway Immune Mediator Storm for Comprehensive Analysis of Disease Outcome in Critically Ill COVID-19 Patients
- Juan Jonathan Gonçalves,
- Camila Pacheco Silveira Martins da Mata,
- Camila Pacheco Silveira Martins da Mata,
- Alice Aparecida Lourenço,
- Ágata Lopes Ribeiro,
- Geovane Marques Ferreira,
- Thais Fernanda de Campos Fraga-Silva,
- Fernanda Mesquita de Souza,
- Vanessa Egídio Silveira Almeida,
- Iara Antunes Batista,
- Carolina D`Avila-Mesquita,
- Ariel E. S. Couto,
- Ligia C. B. Campos,
- Adriana Alves Oliveira Paim,
- Linziane Lopes Ferreira,
- Patrícia de Melo Oliveira,
- Lorena de Almeida Teixeira,
- Daisymara Priscila de Almeida Marques,
- Henrique Retes de Moraes,
- Samille Henriques Pereira,
- Joaquim Pedro Brito-de-Sousa,
- Ana Carolina Campi-Azevedo,
- Vanessa Peruhype-Magalhães,
- Márcio Sobreira Silva Araújo,
- Andréa Teixeira-Carvalho,
- Flávio Guimarães da Fonseca,
- Flávio Guimarães da Fonseca,
- Vânia Luiza Deperon Bonato,
- Christiane Becari,
- Christiane Becari,
- Denise Ferro,
- Mayra Gonçalves Menegueti,
- Amanda Alves Silva Mazzoni,
- Maria Auxiliadora-Martins,
- Jordana Grazziela Coelho-dos-Reis,
- Olindo Assis Martins-Filho
Affiliations
- Juan Jonathan Gonçalves
- Instituto René Rachou, Fundação Oswaldo Cruz, Belo Horizonte, Brazil
- Camila Pacheco Silveira Martins da Mata
- Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Camila Pacheco Silveira Martins da Mata
- Hospital Risoleta Tolentino Neves, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Alice Aparecida Lourenço
- Hospital Risoleta Tolentino Neves, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Ágata Lopes Ribeiro
- Hospital Risoleta Tolentino Neves, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Geovane Marques Ferreira
- Hospital Risoleta Tolentino Neves, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Thais Fernanda de Campos Fraga-Silva
- Departamento de Bioquímica e Imunologia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil
- Fernanda Mesquita de Souza
- Departamento de Bioquímica e Imunologia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil
- Vanessa Egídio Silveira Almeida
- Hospital Risoleta Tolentino Neves, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Iara Antunes Batista
- Hospital Risoleta Tolentino Neves, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Carolina D`Avila-Mesquita
- Divisão de Cirurgia Vascular, Departamento de Cirurgia e Anatomia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil
- Ariel E. S. Couto
- Divisão de Cirurgia Vascular, Departamento de Cirurgia e Anatomia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil
- Ligia C. B. Campos
- Divisão de Cirurgia Vascular, Departamento de Cirurgia e Anatomia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil
- Adriana Alves Oliveira Paim
- Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Linziane Lopes Ferreira
- Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Patrícia de Melo Oliveira
- Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Lorena de Almeida Teixeira
- Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Daisymara Priscila de Almeida Marques
- Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Henrique Retes de Moraes
- Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Samille Henriques Pereira
- Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Joaquim Pedro Brito-de-Sousa
- Instituto René Rachou, Fundação Oswaldo Cruz, Belo Horizonte, Brazil
- Ana Carolina Campi-Azevedo
- Instituto René Rachou, Fundação Oswaldo Cruz, Belo Horizonte, Brazil
- Vanessa Peruhype-Magalhães
- Instituto René Rachou, Fundação Oswaldo Cruz, Belo Horizonte, Brazil
- Márcio Sobreira Silva Araújo
- Instituto René Rachou, Fundação Oswaldo Cruz, Belo Horizonte, Brazil
- Andréa Teixeira-Carvalho
- Instituto René Rachou, Fundação Oswaldo Cruz, Belo Horizonte, Brazil
- Flávio Guimarães da Fonseca
- Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Flávio Guimarães da Fonseca
- Centro de Tecnologia em Vacinas da Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Vânia Luiza Deperon Bonato
- Departamento de Bioquímica e Imunologia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil
- Christiane Becari
- Departamento de Bioquímica e Imunologia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil
- Christiane Becari
- Divisão de Cirurgia Vascular, Departamento de Cirurgia e Anatomia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil
- Denise Ferro
- Escola de Enfermagem de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil
- Mayra Gonçalves Menegueti
- Escola de Enfermagem de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil
- Amanda Alves Silva Mazzoni
- Divisão de Medicina Intensiva, Departamento de Cirurgia e Anatomia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil
- Maria Auxiliadora-Martins
- Divisão de Medicina Intensiva, Departamento de Cirurgia e Anatomia, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, Brazil
- Jordana Grazziela Coelho-dos-Reis
- Departamento de Microbiologia, Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazil
- Olindo Assis Martins-Filho
- Instituto René Rachou, Fundação Oswaldo Cruz, Belo Horizonte, Brazil
- DOI
- https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.903903
- Journal volume & issue
-
Vol. 13
Abstract
In the present study, the levels of serum and airway soluble chemokines, pro-inflammatory/regulatory cytokines, and growth factors were quantified in critically ill COVID-19 patients (total n=286) at distinct time points (D0, D2-6, D7, D8-13 and D>14-36) upon Intensive Care Unit (ICU) admission. Augmented levels of soluble mediators were observed in serum from COVID-19 patients who progress to death. An opposite profile was observed in tracheal aspirate samples, indicating that systemic and airway microenvironment diverge in their inflammatory milieu. While a bimodal distribution was observed in the serum samples, a unimodal peak around D7 was found for most soluble mediators in tracheal aspirate samples. Systems biology tools further demonstrated that COVID-19 display distinct eccentric soluble mediator networks as compared to controls, with opposite profiles in serum and tracheal aspirates. Regardless the systemic-compartmentalized microenvironment, networks from patients progressing to death were linked to a pro-inflammatory/growth factor-rich, highly integrated center. Conversely, patients evolving to discharge exhibited networks of weak central architecture, with lower number of neighborhood connections and clusters of pro-inflammatory and regulatory cytokines. All in all, this investigation with robust sample size landed a comprehensive snapshot of the systemic and local divergencies composed of distinct immune responses driven by SARS-CoV-2 early on severe COVID-19.
Keywords
