Investigation of organic acid levels as a prognostic indicator in Covid-19 positive patients

INTRODUCTION: Ever since Covid-19 outbreak in Wuhan, China, medical scientists actively strive to contribute in the diagnosis and management of the disease. For this purpose, many markers have been studied so far for the follow-up and prognosis of the disease, apart from these routine tests, the number of targeted and untargeted metabolomic studies have been growing gradually. Organic acids are the intermediate products in various metabolic pathways. Abnormal urinary organic acids can be present in amino acid and carbohydrate metabolism disorders, mitochondrial fatty acid beta oxidation disorders, and some mitochondrial oxidative phosphorylation defects. The aim of this study is to evaluate the organic acids detected in the urine due to the metabolic processes that may be affected by hypoxia in Covid-19 patients who develop clinically mild, moderate and severe pneumonia, to determine their relationship with the disease severity and to compare the results with the control group.
METHODS: A total of 120 patients with the clinical spectrum of SARS-CoV-2 infection as mild, moderate and severe according to the WHO Covid-19 disease severity classification were included in the present study. First morning urine samples taken inpatient setting were aliquoted and frozen immediately until the analysis day. Urine organic acid levels were measured using Gas chromatography-mass spectrometry.
RESULTS: Among 104 organic acids, pyruvic acid, lactic acid, 2-hydroxybutyric acid levels were significantly higher in the severe disease group (p=0.006, p<0.001, p<0.001, respectively), citric acid and homovanilic acid (HVA) levels were significantly lower in all disease groups (p<0.001), α-ketoglutaric acid, vanillylmandelic acid and succinic acid levels were significantly lower in the severe and moderate disease group (p<0.001), β-hydroxybutyric acid was significantly higher in the severe and moderate disease group p(<0.001), oxalic acid was significantly higher in the moderate disease group compared to the control group (p=0.041). The binary logistic regression model included, α-ketoglutaric acid, succinic acid, and HVA. It was statistically significant with χ2 = 98.680; p < 0.001.
DISCUSSION AND CONCLUSION: α-ketoglutaric acid, succinic acid and HVA were independent predictors of the disease severity, measurement of these spesific metabolites might facilitate the developments of novel therapies and may improve responses to currently available therapies with the ease of prognosis prediction of Covid-19.

Covid-19 pozitif hastalarda prognostik bir göstergesi olarak organik asit düzeylerinin araştırılması

GİRİŞ ve AMAÇ: Covid-19 salgınından bu yana, tıp bilim adamları aktif olarak hastalığın teşhisine ve tedavisine katkıda bulunmaya çalışmaktadırlar. Bu amaçla bugüne kadar hastalığın takibi ve prognozu için birçok belirteç çalışılmıştır. Rutin testlerin dışında hedefli ve hedefsiz metabolomik çalışmaların sayısı giderek artmaktadır. Organik asitler, çeşitli metabolik yollardaki ara ürünlerdir. Anormal üriner organik asit düzeylerine, amino asit ve karbonhidrat metabolizması bozukluklarında, mitokondriyal yağ asidi beta oksidasyon bozukluklarında ve bazı mitokondriyal oksidatif fosforilasyon kusurlarında rastlanabilir. Bu çalışmanın amacı, klinik olarak hafif, orta ve şiddetli pnömoni gelişen Covid-19 hastalarında hipoksiden etkilenebilecek metabolik süreçler nedeniyle idrarda saptanan organik asit düzeylerini değerlendirmek, hastalık şiddeti ile ilişkisini belirlemek ve sonuçları kontrol grubu ile karşılaştırmaktır.
YÖNTEM ve GEREÇLER: Bu çalışmaya SARS-CoV-2 enfeksiyonunun klinik spektrumu Dünya Sağlık Örgütü Covid-19 hastalık şiddeti sınıflandırmasına göre hafif, orta ve şiddetli olarak kabul edilen toplam 120 hasta dahil edildi. Yatan hastalardan alınan sabah ilk idrar örnekleri alikotlara ayrıldı ve analiz gününe kadar donduruldu. İdrar organik asit seviyeleri, Gaz kromatografisi-kütle spektrometresi kullanılarak ölçüldü.
BULGULAR: 104 organik asit arasında piruvik asit, laktik asit, 2-hidroksibütirik asit düzeyleri ağır hastalık grubunda anlamlı olarak yüksekti, (sırasıyla p=0,006, p<0,001, p<0,001), sitrik asit ve homovanilik asit (HVA) düzeyleri ise tüm hastalık gruplarında anlamlı olarak daha düşüktü (p<0.001), α-ketoglutarik asit, vanililmandelik asit ve süksinik asit seviyeleri, şiddetli ve orta hastalık grubunda anlamlı olarak düşüktü(p<0.001), β-hidroksibutirik asit, şiddetli ve orta hastalık grubunda anlamlı olarak daha yüksekti p(<0,001), oksalik asit orta hastalık grubunda kontrol grubuna göre anlamlı olarak yüksekti (p=0,041). İkili lojistik regresyon modeli, a-ketoglutarik asit, süksinik asit ve HVA’yı içeriyordu. χ2 = 98.680 ile istatistiksel olarak anlamlıydı; p < 0.001.
TARTIŞMA ve SONUÇ: α-ketoglutarik asit, süksinik asit ve HVA, hastalık şiddetinin bağımsız belirteçleri olarak bulundu. Bu spesifik metabolitlerin ölçümü, yeni tedavilerin geliştirilmesini kolaylaştırabilir ve Covid-19’un prognoz tahminini kolaylaştırarak mevcut tedavilere verilen yanıtları iyileştirebilir.