Analysis of the expression of the Serpina1 gene in SARS-CoV-2 infection: study of a new biomarker

Análisis de la expresión del gen SERPINA1 en la infección por SARS-CoV-2: estudio de un nuevo biomarcador

M. Pintanel-Raymundoa, S. Menao-Guillénb,c, J.J. Perales-Afánb,c, A. García-Gutiérrezb, I. Moreno-Gázquezb, M. Julián-Ansónb, M. Ramos-Álvarezb, S. Olivera-Gonzálezd, I. Gutiérrez-Cíae, M.A. Torralba-Cabezaa,c,f,g,

Corresponding author

[e-mail]

Corresponding author.

a Facultad de Medicina, Universidad de Zaragoza, Spain

b Servicio de Bioquímica, Hospital Universitario “Lozano Blesa”, Zaragoza, Spain

c Insitututo de Investigación Sanitaria de Aaragón, España

d Servicio de Medicina Interna, Hospital Marina Salud de Denia, Alicante, Spain

e Servicio de Cuidados Intensivos, Hospital Universitario “Lozano Blesa”, Zaragoza, Spain

f Unidad de Enfermedades Minoritarias, Servicio de Medicina Interna, Hospital Universitario “Lozano Blesa”, Zaragoza, Spain

g Grupo de Trabajo de Enfermedades Minoritarias de la Sociedad Española de Medicina Interna, España

Abstract

Introduction

The SERPINA1 gene encodes the protein Alpha-1 Antitrypsin (AAT1). Possible imbalances between the concentrations of proteases and antiproteases (AAT1) can lead to the development of serious pulmonary and extrapulmonary pathologies. In this work we study the importance of this possible imbalance in patients with COVID-19.

Objectives

To correlate the severity of the symptoms of SARS-COV-2 infection with the AAT1 concentrations at diagnosis of the disease.

Methods

An observational, prospective, cross-sectional, non-interventional, analytical study was carried out where 181 cases with COVID-19 admitted to the “Lozano Blesa” University Clinical Hospital of Zaragoza were selected. The concentration of AAT1 was studied in all of them and this was correlated with the clinical aspects and biochemical parameters at hospital admission.

Results

141 cases corresponded to patients with severe COVID and 40 patients with mild COVID. AAT1 levels were positively correlated with the days of hospitalization, severity, C-Reactive Protein, ferritin, admission to Intensive Care, and death, and presented a negative correlation with the number of lymphocytes/mm3. AAT1 concentrations higher than 237.5 mg/dL allowed the patient to be classified as “severe” (S72%; E78%) and 311.5 mg/dL were associated with the risk of admission to Intensive Care or Exitus (S67%; E79%).

Conclusions

Levels of the SERPINA1 gene expression product, AAT1, correlate with the severity of COVID-19 patients at diagnosis of the disease, being useful as a prognostic biomarker.

Keywords:

COVID-19

SARS-COV-2

SERPINA1

Alpha-1 antitrypsin

Resumen

Introducción

El gen SERPINA1 codifica la proteína Alfa-1 Antitripsina (AAT1). Los posibles desequilibrios entre las concentraciones de proteasas y antiproteasas (AAT1) puede hacer que se desarrollen patologías pulmonares y extrapulmonares graves. En este trabajo estudiamos la importancia de este posible disbalance en los pacientes con COVID-19.

Objetivos

Correlacionar la gravedad de la clínica de la infección por SARS-COV-2 con las concentraciones de AAT1 al diagnóstico de la enfermedad.

Métodos

Se ha llevado a cabo un estudio observacional, prospectivo, transversal, no intervencionista con carácter analítico donde se seleccionaron 181 casos con COVID-19 ingresados en el Hospital Clínico Universitario “Lozano Blesa” de Zaragoza. A todos ellos se les estudió la concentración de AAT1 y ésta se correlacionó con los aspectos clínicos y parámetros bioquímicos al ingreso hospitalario.

Resultados

141 casos correspondían a pacientes con COVID grave y 40 pacientes con COVID leve. Los niveles de AAT1 se correlacionaron positivamente con los días de estancia, la gravedad, la Proteína C Reactiva, la ferritina, el ingreso en Cuidados Intensivos y el fallecimiento y presentaron una correlación negativa con el número de linfocitos/mm3. Las concentraciones de AAT1 superiores a 237,5 mg/dL permitieron catalogar al paciente como “grave” (S72%; E78%) y de 311,5 mg/dL se asociaron con el riesgo de ingreso en Cuidados Intensivos o Exitus (S67%; E79%).

Conclusiones

Los niveles del producto de la expresión del gen SERPINA1, la AAT1, se correlacionan con la gravedad de los pacientes COVID-19 al diagnóstico de la enfermedad siendo útil como biomarcador pronóstico.

Palabras clave:

COVID-19

SARS-COV-2

SERPINA1

Alfa-1 antitripsina