Un estudio longitudinal de las secuelas e inmunidad de COVID-19: hallazgos basales

Dr. Michael C. Sneller,   C. Jason Liang, PhD,   Dr. Adriana R. Marques.

Una proporción sustancial de personas que desarrollan COVID-19 informan síntomas persistentes después de una enfermedad aguda. Varios mecanismos fisiopatológicos se han implicado en la patogénesis de las secuelas posagudas de la infección por SARS-CoV-2 (PASC).

Objetivo:

Caracterizar secuelas médicas y síntomas persistentes después de la recuperación de COVID-19 en una cohorte de sobrevivientes y controles de la enfermedad.

Diseño:

Estudio de cohortes. (ClinicalTrials.gov: NCT04411147)

Ajuste:

Centro Clínico de los Institutos Nacionales de Salud, Bethesda, Maryland.

Participantes:

Los adultos autorreferidos con infección por SARS-CoV-2 documentada en laboratorio que tenían al menos 6 semanas desde el inicio de los síntomas se inscribieron independientemente de la presencia de PASC. Un grupo de control incluyó personas sin antecedentes de COVID-19 o evidencia serológica de infección por SARS-CoV-2, reclutadas independientemente de su estado de salud actual. Ambos grupos se inscribieron durante el mismo período y desde la misma área geográfica.

Medidas:

Todos los participantes tuvieron las mismas evaluaciones independientemente de la presencia de síntomas, incluido el examen físico, las pruebas de laboratorio y los cuestionarios, las pruebas de función cognitiva y la evaluación cardiopulmonar. Un subconjunto también se sometió a evaluaciones inmunológicas y virológicas exploratorias.

Resultados:

Se inscribieron 189 personas con COVID-19 documentadas en laboratorio (12% de las cuales fueron hospitalizadas durante una enfermedad aguda) y 120 participantes de control con anticuerpos negativos. En el momento de la inscripción, los síntomas consistentes con PASC fueron reportados por el 55% de la cohorte COVID-19 y el 13% de los participantes de control. Se observó un mayor riesgo de PASC en mujeres y aquellas con antecedentes de trastorno de ansiedad. Los participantes con hallazgos que cumplían con la definición de PASC informaron una menor calidad de vida en las pruebas estandarizadas. Los hallazgos anormales en el examen físico y las pruebas de diagnóstico fueron poco frecuentes. Los niveles de anticuerpos neutralizantes a la proteína espiga fueron negativos en el 27% de la cohorte covid-19 no vacunada y en ninguna de la cohorte covid-19 vacunada. Los estudios exploratorios no encontraron evidencia de infección viral persistente, autoinmunidad o activación inmune anormal en participantes con PASC.

Limitaciones:

La mayoría de los participantes con COVID-19 tenían una enfermedad aguda de leve a moderada que no requirió hospitalización. La prevalencia de PASC reportada probablemente fue sobreestimada en esta cohorte porque las personas con PASC pueden haber estado más motivadas para inscribirse. El estudio no captó el PASC que se resolvió antes de la inscripción.

Conclusión:

Se observó una alta carga de síntomas persistentes en personas después de COVID-19. La evaluación diagnóstica extensa no reveló ninguna causa específica de los síntomas reportados en la mayoría de los casos. Los niveles de anticuerpos fueron muy variables después de COVID-19.

Hallazgos clínicos y de laboratorio

Los participantes en el grupo de COVID-19 informaron más síntomas que los del grupo de control. La Tabla 2 enumera la prevalencia de síntomas específicos reportados en ambos grupos. Para los participantes con PASC, la mediana del número de síntomas fue de 2 (IQR, 1 a 4). Los PASC más frecuentes fueron fatiga, disnea, parosmia, deterioro de la concentración, dolor de cabeza, deterioro de la memoria, insomnio, malestar torácico y ansiedad.

Tabla 2. Síntomas seleccionados, hallazgos físicos, cuestionarios y resultados de pruebas cognitivas

Los hallazgos anormales en el examen físico fueron menos comunes que los síntomas informados y no se correlacionaron con la presencia de síntomas específicos en ninguno de los grupos (Tabla 2; Sección 2.1 del Suplemento 2). La única diferencia significativa en los hallazgos físicos entre los grupos fue la proporción de participantes con hallazgos musculoesqueléticos anormales (8% en el grupo de COVID-19 vs. 1% en el grupo de control; odds ratio [OR], 10,95 [IC del 95%, 1,66 a 464,39]; P = 0,004; P ajustado = 0,014). Los hallazgos musculoesqueléticos anormales más comunes en los grupos de COVID-19 y control, respectivamente, fueron roncha, sensibilidad muscular o tendinosa localizada (3% vs. 0,8%); hinchazón ósea unilateral consistente con osteoartritis (1.5% vs. 0%); y cambios postoperatorios (1,0% vs. 0%). Ningún participante en ninguno de los grupos tuvo hallazgos físicos de sinovitis inflamatoria o miositis.

Los niveles plasmáticos de proteína C reactiva, dímero D y biomarcadores de lesión o disfunción cardíaca (troponina I, péptido natriurético de tipo pro-B) y de lesión cerebral (cadena ligera de neurofilamentos) tampoco difirieron significativamente entre los grupos (Tabla 3). Los resultados de las mediciones de laboratorio que evaluaron la función renal, hepática y hematopoyética no revelaron diferencias clínicamente relevantes entre los grupos (Tabla 1 del Suplemento 2).

Tabla 3. Resultados seleccionados de pruebas de laboratorio y diagnóstico*

La prevalencia de anticuerpos antinucleares, factor reumatoide y anticuerpos anticardiolipina no difirió significativamente entre los grupos (Tabla 3). Ningún participante en ninguno de los grupos que dio positivo para un autoanticuerpo tuvo hallazgos clínicos o de laboratorio compatibles con lupus eritematoso sistémico, polimiositis, artritis reumatoide o eventos trombóticos.

La proporción de participantes con hallazgos anormales en las pruebas de función pulmonar (espirometría, volúmenes pulmonares y capacidad de difusión) fue similar entre los grupos (Tabla 3). La anomalía más frecuente notificada en ambos grupos fue un defecto leve en la difusión de monóxido de carbono (8% en el grupo COVID-19 y 13% en el grupo control) (Tabla 2 del Suplemento 2).

Se encontraron hallazgos anormales en la ecocardiografía transtorácica en el 17% de los participantes en el grupo COVID-19 frente al 18% en el grupo control (Tabla 3). La anomalía más común reportada en ambos grupos fue el agrandamiento de la cámara (12% en ambos grupos) (Tabla 2 del Suplemento 2).

La distancia media recorrida durante la prueba de caminata estandarizada de 6 minutos fue más corta en el grupo de COVID-19 que en el grupo de control (560 vs. 595 m; diferencia de medias, -24 m [IC, -41 a -7 m]; P = 0,006; P ajustado = 0,021) (Tabla 3). Dos participantes en el grupo de COVID-19 mostraron una disminución en la saturación de oxígeno (5% para ambos) durante la prueba de caminata, al igual que 2 en el grupo de control (7% y 4%).

Además de los procedimientos definidos por el protocolo, se realizaron otras pruebas diagnósticas si estaban clínicamente indicadas para evaluar síntomas específicos. Los resultados de esas pruebas se describen en la sección 2.2 del suplemento 2.

Factores de riesgo y asociaciones con PASC

De los posibles factores de riesgo pre-COVID-19 mostrados en el panel A de la Figura 1, solo el género femenino (OR, 2,34 [IC, 1,25 a 4,41]; P = 0,005; P ajustado = 0,033) y antecedentes autoinformados de trastorno de ansiedad (OR, 2,78 [IC, 1,35 a 5,98]; P = 0,003; P ajustado = 0,027) se asociaron significativamente con un mayor riesgo de PASC.

Se encontraron asociaciones mínimas o nulas entre los resultados de las pruebas diagnósticas y la presencia de PASC (Figura 1, B). La distancia recorrida en 6 minutos, un resultado anormal de la prueba de función pulmonar o un ecocardiograma anormal no se asociaron significativamente con la presencia de PASC (Figura 1, B) o la presencia de síntomas cardiopulmonares persistentes (disnea, dolor torácico, tos, palpitaciones), síntomas neurológicos (deterioro de la concentración, deterioro de la memoria, dolor de cabeza, parosmia, parestesia) o fatiga (Figura 2 del Suplemento 2 ). Los biomarcadores de laboratorio de inflamación (proteína C reactiva, dímero D) y daño tisular específico de órganos (péptido natriurético de tipo pro-B, troponina I, cadena ligera de neurofilamentos, tasa de filtración glomerular estimada) tampoco se asociaron significativamente con PASC o con fatiga persistente, síntomas cardiopulmonares o síntomas neurológicos (Figura 1, B; Figura 2 del Suplemento 2).

Pruebas neurocognitivas y encuestas de salud

No se encontraron diferencias significativas entre los grupos en las puntuaciones de NIH Toolbox para la velocidad de procesamiento, la memoria episódica y el funcionamiento ejecutivo (Tabla 3). Las puntuaciones de rendimiento para los 3 dominios de NIH Toolbox no se asociaron significativamente con PASC o con fatiga persistente, síntomas neurológicos o síntomas cardiopulmonares (Figura 1, B; Figura 2 del Suplemento 2).

La calidad de vida se evaluó mediante las puntuaciones de los componentes de salud física y mental SF-36. Las puntuaciones fueron más bajas en los participantes del grupo covid-19 que en el grupo control (Tabla 2). Esta diferencia fue impulsada por los participantes con PASC, que tenían valores significativamente más bajos para las puntuaciones de los componentes de salud física y mental en comparación con aquellos sin PASC (Figura 3 del Suplemento 2). Las puntuaciones más bajas de SF-36 se asociaron con la presencia de PASC (Figura 1, C).

Las encuestas GAD-2 y PHQ-2 se utilizaron para detectar los síntomas actuales de ansiedad y depresión, respectivamente. Una puntuación total de 3 o más es un punto de corte recomendado en cada medida para identificar a las personas que justifican una evaluación adicional para la ansiedad generalizada o el trastorno depresivo (16). La proporción de participantes con puntuaciones de ansiedad GAD-2 por encima del punto de corte fue significativamente mayor en el grupo de COVID-19 que en el grupo de control (14% vs. 3%; OR, 6,0 [IC, 1,8 a 31,9]; P < 0,001; P ajustado = 0,004) (Tabla 2). Una puntuación GAD-2 de 3 o superior se asoció significativamente con la presencia de cualquier PASC (OR, 7,97 [IC, 2,23 a 43,62]; P < 0,001; P ajustado = 0,004) (Figura 1, C). La proporción de participantes en el grupo de COVID-19 con una puntuación de depresión PHQ-2 por encima del límite también fue significativamente mayor (11% vs. 4%; OR, 3,2 [IC, 1,0 a 13,4]; P = 0,040; P ajustado = 0,087) (Tabla 2); sin embargo, una puntuación PHQ-2 más alta no se asoció significativamente con la presencia de PASC (OR, 1,94 [IC, 0,63 a 6,65]) (Figura 1, C).

Estudios inmunológicos y virológicos

Para abordar la posibilidad de que la activación persistente del sistema inmune pueda desempeñar un papel en la patogénesis de PASC, se seleccionaron muestras de plasma de un subgrupo de participantes para el análisis de biomarcadores inflamatorios. Debido a que la vacunación reciente podría afectar los niveles plasmáticos de biomarcadores inflamatorios y confundir la interpretación de los resultados, seleccionamos muestras de un subgrupo de 48 participantes con PASC, 52 sin PASC y 50 participantes de control que no habían recibido una vacuna contra el SARS-CoV-2 antes de la recolección de muestras de sangre. No se detectaron diferencias significativas entre los grupos en los niveles plasmáticos de proteína inflamatoria-1β de macrófagos, interferón-γ, factor de necrosis tumoral-α, ligando-1 de muerte celular programada, proteína 10 inducida por interferón γ, α del receptor de interleucina-2, interleucina-1β, interleucina-6, interleucina-8, RANTES (regulada en la activación, células T normales expresadas y secretadas) y CD40 (Figura 4 del Suplemento 2). Sí encontramos que los niveles plasmáticos de granzima B fueron más altos en el grupo de COVID-19 (P < 0,001; P ajustado < 0,001) (Figura 2, A); sin embargo, no se encontraron diferencias significativas en los niveles de granzima B entre los participantes con y sin PASC (P = 0,53) (Figura 2, A).

Se realizó citometría de flujo de alta dimensión en células T de sangre periférica de un subconjunto de 139 participantes no vacunados en el grupo COVID-19 y 78 participantes de control no vacunados para evaluar marcadores fenotípicos de activación de linfocitos T. Las frecuencias de los subconjuntos de linfocitos T CD4 y CD8 no difirieron significativamente entre los grupos (Figura 5 del Suplemento 2). La incrustación estocástica optimizada del vecino distribuido en T y los análisis FlowSOM identificaron 15 grupos distintos de células T (Figura 6 del Suplemento 2). Entre estos, solo la frecuencia del grupo de células T CD4 6, un fenotipo de memoria efector con expresión elevada de CD25, cumplió con los criterios de significación, siendo mayor en el grupo COVID-19 que en el grupo control (P = 0,002; P ajustado = 0,029) (Figura 2, B; Figura 6 del Suplemento 2). Sin embargo, no hubo diferencias significativas para esta subpoblación de células T en el grupo covid-19 entre aquellos con y aquellos sin PASC (P = 0,78) (Figura 2, B).⁺⁺⁺

Para evaluar la evidencia de infección persistente por SARS-CoV-2 en la cohorte covid-19, se analizaron muestras plasmáticas de 125 participantes (63 con PASC y 62 sin) para detectar la proteína nucleocápside del SARS-CoV-2. Un participante sin PASC tuvo un resultado positivo de bajo nivel (10 pg/mL [corte del ensayo, 3 pg/mL]), y un solo participante con PASC tuvo una señal detectable que estaba por debajo de 3 pg/mL. No se detectó ninguna señal en las 121 muestras restantes.

Serologic Testing

All participants were tested for antibodies to the SARS-CoV-2 spike protein using a surrogate neutralizing antibody binding assay (17). For the 142 participants in the COVID-19 group who had not received a SARS-CoV-2 vaccine before the enrollment visit, the median binding inhibition level was 61.5% (IQR, 28.0% to 88.8%), with 39 (27%) participants showing a level below the assay cutoff of 30% (Figure 2, C). The percentage binding inhibition in the unvaccinated COVID-19 group did not correlate with time from COVID-19 symptom onset to study enrollment (Spearman correlation, −0.03 [CI, −0.19 to 0.13]; P = 0.71) (Figure 2, D).

Forty-seven (25%) of the participants in the COVID-19 group received a SARS-CoV-2 vaccine after infection but before study enrollment, and 35 (29%) control participants were vaccinated before enrollment. The median time from vaccination to the baseline visit was 31 days (IQR, 15.5 to 57 days) in the COVID-19 group and 45 days (IQR, 27 to 94 days) in the control group. For the COVID-19 group, the percentage inhibition value in those who were vaccinated before enrollment was higher than in those who had not been vaccinated (mean difference, 40.3% [CI, 34.8% to 45.6%]; P < 0.001) (Figure 2, C). The percentage inhibition was similar between vaccinated participants in the COVID-19 group and vaccinated control participants (mean difference, 2.9% [CI, 0.1% to 5.6%]; P = 0.041) (Figure 2, C).

Discussion

In this COVID-19 cohort, 55% of participants reported 1 or more persistent postacute symptoms, such as fatigue, dyspnea, chest discomfort, parosmia, headache, insomnia, memory impairment, anxiety, and concentration impairment. These symptoms are similar to what has been reported in questionnaire-based studies of PASC (3–7). In our cohort, the risk factors for developing PASC were female gender and pre–COVID-19 history of anxiety.

In contrast to other reports describing persistent post–COVID-19 symptoms (3–8, 18), our study used protocol-prespecified diagnostic evaluations that were conducted in all participants. We enrolled persons with a spectrum of initial COVID-19 disease severity and without regard for the presence of PASC. In addition, we concurrently enrolled a control group similar to the COVID-19 group in age and demographic characteristics with no clinical history or serologic evidence of prior SARS-CoV-2 infection. Thus, we were able to compare findings in persons with PASC versus both a control group without evidence of SARS-CoV-2 infection and a COVID-19 group without PASC.

Abnormal findings on physical examination and routine laboratory evaluation were uncommon and occurred with similar frequency in the COVID-19 and control groups. Levels of plasma inflammatory markers, levels of biomarkers for cardiac and central nervous system injury, and presence of select autoantibodies were similar between groups and were not associated with the presence of PASC. Results of pulmonary function testing, 6-minute walk testing, and echocardiograms were normal in the majority of participants in both groups. Mild to moderate abnormalities on pulmonary function testing and echocardiography were detected at a similar frequency in both groups and were not associated with the presence of PASC. No significant differences were found in neurocognitive testing scores between groups, and scores were not associated with PASC or self-reported post–COVID-19 neurocognitive symptoms.

A pesar de los hallazgos en gran medida normales en las pruebas objetivas, la presencia de PASC tuvo un efecto significativo en la salud física y mental autoinformada. Los participantes con PASC informaron una calidad de vida más baja que los participantes con COVID-19 sin PASC o los participantes de control, según lo medido por los componentes de salud mental y física de la Encuesta de Salud SF-36. La ansiedad actual autoinformada, medida por el cuestionario GAD-2, se asoció significativamente con PASC. Este hallazgo sugiere que la ansiedad reportada después de COVID-19 puede reflejar la incertidumbre y la preocupación que sienten las personas que experimentan síntomas persistentes e inexplicables.

La activación inmune aberrante, posiblemente secundaria a la infección persistente por SARS-CoV-2, se ha sugerido como causa de PASC (19, 20). No se encontró evidencia de infección viral persistente cuando se realizó la prueba del ARN del SARS-CoV-2 en muestras nasofaríngeas y la presencia de proteína nucleocápside viral en el plasma. Estos resultados negativos no pueden descartar una posible infección viral oculta en tejidos profundos a los que no se puede acceder fácilmente. Mediante mediciones de marcadores solubles de inflamación y fenotipado de células T de alta dimensión, no fue posible encontrar evidencia de inflamación sistémica en curso o activación inmune en los participantes del grupo de COVID-19 que tenían PASC. Solo los niveles plasmáticos de granzima B y un subconjunto de linfocitos T CD4 CD25 con un fenotipo de memoria efector aumentaron significativamente en el grupo covid-19 en comparación con los participantes control. Sin embargo, ninguno de estos parámetros difirió significativamente en los participantes con versus sin PASC, lo que sugiere que reflejan la infección reciente por SARS-CoV-2 en lugar de ser un factor en la patogénesis de PASC. Estos hallazgos negativos combinados con la falta de evidencia objetiva de daño tisular o disfunción orgánica en las evaluaciones diagnósticas sugieren que la activación inmune persistente y anormal, si está presente, no está causando daño orgánico continuo en las personas de nuestra cohorte COVID-19.⁺⁺

La evaluación de anticuerpos neutralizantes mediante un ensayo de inhibición de unión sustituta mostró que 39 de los 142 participantes no vacunados en nuestra cohorte COVID-19 tenían niveles de inhibición de unión por debajo del límite del 30% y, por lo tanto, se considerarían anticuerpos negativos para esta prueba autorizada de uso de emergencia. Los 47 participantes en la cohorte de COVID-19 que fueron vacunados después de la infección pero antes de la inscripción en el estudio mostraron niveles de anticuerpos significativamente más altos que el grupo no vacunado, y todos tenían niveles de inhibición de la unión superiores al 85%. Estos hallazgos indican que puede haber una subpoblación de pacientes recuperados con concentraciones de anticuerpos por debajo de un nivel protector y sugieren que la vacunación después de la infección natural proporciona un aumento significativo en los anticuerpos neutralizantes.

Nuestros resultados tienen varias limitaciones. En primer lugar, la mayoría de los participantes con COVID-19 en nuestro estudio tenían una enfermedad inicial de leve a moderada que no requirió hospitalización. Por lo tanto, nuestros hallazgos pueden no representar el espectro completo y la gravedad de pasC experimentado por las personas con enfermedad grave que requieren hospitalización. En segundo lugar, aunque inscribimos a los participantes independientemente de la presencia de PASC, nuestro estudio probablemente sobreestimó la prevalencia de síntomas persistentes posteriores a COVID-19 porque las personas con PASC probablemente estaban más motivadas para inscribirse. En tercer lugar, los participantes de control no fueron intencionalmente emparejados por edad o género con los participantes con COVID-19. Cuarto, el PASC que se resolvió antes de la inscripción en el estudio no se capturó en nuestra cohorte. Finalmente, este informe contiene datos detallados sobre 189 sobrevivientes de COVID-19, un tamaño de muestra que puede no capturar completamente todos los PASC.

En resumen, estas observaciones iniciales en una cohorte de personas con COVID-19 predominantemente leve a moderada y participantes de control sin evidencia de infección previa por SARS-CoV-2 proporcionan información sobre la naturaleza y la gravedad de PASC. Para los participantes con PASC, una evaluación diagnóstica extensa no reveló una causa de los síntomas reportados en la mayoría de los casos. Los estudios exploratorios no mostraron evidencia de activación inmune sistémica anormal o infección viral persistente en participantes con PASC. La constelación de síntomas subjetivos en ausencia de anomalías objetivas en la evaluación diagnóstica se asemeja a lo descrito con otras enfermedades, incluyendo el síndrome de fatiga crónica/encefalomielitis miálgica (21), los síndromes postinfección descritos después de la resolución de ciertas infecciones virales y bacterianas (22-25), y los trastornos de salud mental como la depresión y la ansiedad (26). La patogénesis de PASC sigue sin estar clara y requiere más estudio.