Scientific journal
European Journal of Natural History
ISSN 2073-4972
ИФ РИНЦ = 0,301

PATHOGENETIC ASPECTS OF COVID-19 EFFECTS ON THE HUMAN CARDIOVASCULAR SYSTEM

Tursunova N.D. 1 Shafigulina I.S. 1 no name 1 Chernikov S.N. 1
1 Voronezh N.N. Burdenko State Medical University
It is known, that SARS-CoV-2 virus is associated with a marked increase in morbidity and mortality worldwide, and cardiovascular disease is correlated with higher severity and a significant increase in the death rate from COVID-19. In this regard, it became necessary to identify clinical and laboratory predictors in patients with CVD pathology in COVID-19. The study included 2 groups of patients diagnosed with COVID-19. Group 1 with a new coronavirus infection and cardiovascular pathology – 71 patients with a median age of 69 years. Group 2 included 31 people without any changes in the cardiovascular system, but with a new coronavirus infection, median age 40 years. The most severe course of the disease was evidenced in the group with cardiovascular pathology by the development of respiratory failure, changes in CT, a significant increase in blood concentrations of CRP (3.5 times, p < 0.001), urea (1.4 times, p < 0.05); an increase in the level of ESR (2.3 times), ferritin (1.7 times), D-dimer (1.9 times) and LDH (1.3 times) than in the comparison group. The data obtained demonstrate that a new coronavirus infection in patients with CVD comorbidities increases the severity of COVID-19.
coronavirus infection
pathogenesis
pathology of the cardiovascular system
hematologic and biochemical biomarker

Вспышка коронавирусного заболевания, также известного как COVID-19, вызванного новым вирусом SARS-CoV-2, была впервые обнаружена в Китае, 31 декабря 2019 г. За короткий промежуток времени SARS-CoV-2 распространился по всему миру. 30 января 2020 года Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) официально объявила эпидемию COVID-19 чрезвычайной ситуацией в области общественного здравоохранения, имеющей международное значение [1, с. 1]. SARS-CoV-2 – это оболочечный одноцепочечный РНК-вирус, относится к семейству Coronaviridae, род Beta Coronaviruses [2, с. 36]. Текущие эпидемиологические данные показывают, что до 80% пациентов, инфицированных SARS-CoV-2, могут быть бессимптомными или иметь лишь легкие симптомы (т. е. проявлять только легкие респираторные симптомы, как при других типичных коронавирусных инфекциях), в то время как 15 и 5% пациентов с риском развития тяжелой или даже критической формы заболевания, соответственно, с развитием острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС), системного воспаления и распространенного тромбоза, особенно в легких [3, c. 846, 4, c.20]. Сложность тяжелого острого респираторного синдрома, вызванного коронавирусом 2 (SARS-CoV-2), связана с непредсказуемым клиническим течением заболевания, которое может быстро развиваться, вызывая тяжелые и смертельные осложнения [4, c.20].

Сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) являются основной причиной преждевременной смерти и инвалидности среди людей. Показатель заболеваемости населения растет с каждым днём. Основной патогенез и прогрессирование, связанные почти со всеми ССЗ, имеют преимущественно атеросклеротическое происхождение, что приводит к развитию ишемической болезни сердца (ИБС), цереброваскулярных заболеваний, венозной тромбоэмболии и заболеваниям периферических сосудов, впоследствии вызывая инфаркт миокарда, сердечные аритмии или инсульт [5, с. 4063]. Доказано, что у пациентов с сопутствующей патологией сердечно-сосудистой системы (ССС) новая COVID-19 инфекция протекает тяжелее и чаще приводит к развитию ОРДС и летальному исходу [6, c.2508; 7, с.249; 8, с.1026]. Поэтому возникла необходимость установить клинические и лабораторные маркеры у пациентов с патологией ССС при COVID-19.

Цель исследования – изучить механизмы влияния и особенности течения новой коронавирусной инфекции при сопутствующей сердечно-сосудистой патологии.

Материалы и методы исследования

В исследование включен 71 пациент с установленным диагнозом COVID-19 и патологией ССС в возрасте от 50 до 86 лет (Ме (IQR) 69 (63-78) лет), большинство женщины 44 (62%). Период наблюдения с марта 2020 года по октябрь 2020 года.

Группу сравнения составил 31 человек без каких-либо изменений со стороны ССС, но с новой коронавирусной инфекцией, в возрасте от 30 до 64 лет (Ме (IQR) 40 (36-51) лет), в группе преобладали женщины 19 (62%).

Степень тяжести новой коронавирусной инфекции оценивали согласно «Временным методическим рекомендациям. Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19) МЗ РФ. Версия 8 от 03.09.2020» [9, с.20].

Всем пациентам с впервые COVID-19 выполнялись: общий анализ крови и мочи, биохимические показатели крови, коагулограммы, ПЦР РНК SARS – CoV-2, маркеры воспаления (С – реактивный белок (СРБ), ферритин), Д-димер, компьютерная томография грудной клетки.

Статистическая обработка данных проводилась в программах Excel и Statistica 10.0. Непрерывные и категориальные переменные представлены как Me (LQ-UQ), где Me – медиана, (LQ-UQ) – интерквартильный разброс (IQR) (LQ – 25%, UQ – 75% квартили) и n (%) соответственно. Межгрупповые различия анализировались в зависимости от свойств распределения на основе параметрического критерия Стьюдента или непараметрического критерия Мани – Уитни при уровне значимости p≤0,05.

Результаты исследования и их обсуждения

Основная группа имела следующую сопутствующую патологию ССС (табл. 1): ИБС и кардиосклероз диагностированы у всех пациентов 71 (100%), фибрилляция предсердий – у 14 (20%), стенокардия – у 5 (7%) человек. Более чем у половины пациентов 51 (67%) отмечен высокий риск развития сердечно-сосудистых осложнений. У 43 (61%) наблюдаемых имелся ФК 2 степени. Гипертоническая болезнь (ГБ) зарегистрирована практически у всех пациентов – 70 (99%), причем у трети больных 26 (37%) – 3 степень. Хроническая сердечная недостаточность выявлена у всех наблюдаемых.

Характеристика клинических, инструментальных и лабораторных параметров у пациентов в исследуемых группах представлена в таблице 2.

Согласно полученным данным тяжелее протекала новая COVID-19 инфекция у больных с коморбидной патологией: чаще развивалась ДН и изменения на КТ, что характеризовало течение двусторонней полисегментарной внебольничной пневмонии (табл. 2).

В общем анализе крови выявлено снижение уровня тромбоцитов и ускорение СОЭ, но без значимых различий, что, вероятно, связано с небольшой выборкой. Абсолютное число лейкоцитов было выше в группе с ССЗ, но без значимых различий. СОЭ используется в качестве маркера, указывающего на воспаление [10, c. 2]. Установлено, что СОЭ как отдельный параметр может прогнозировать тяжесть заболевания и смертность у пациентов с COVID-19 [11, c. 1305]. Как отмечают многие авторы, у пациентов с тяжелым и смертельным заболеванием значительно выше количество лейкоцитов и снижено количество тромбоцитов по сравнению с нетяжелым заболеванием и выжившими [3, с.1021; 4, с.21]. Тяжелое течение COVID-19 связано с более высокими уровнями маркеров воспаления, чем легкое, поэтому отслеживание этих маркеров может помочь в раннем выявлении или даже прогнозировании прогрессирования заболевания, особенно при сопутствующей патологии ССС.

При анализе параметров коагулограммы значимых изменений не установлено, кроме Д-димера. D-димер, продукт деградации фибрина, представляет собой относительно небольшой фрагмент белка, который присутствует в крови после деградации тромбов путем фибринолиза. Повышение уровня D-димера у пациентов с COVID-19 может быть полезным для быстрого выявления пациентов с высокой степенью тяжести заболевания, легочными осложнениями и риском венозной тромбоэмболии на фоне протромботического состояния [10, c. 2].

Таблица 1

Характеристика основной группы

Сопутствующая патология ССС

n (%)

Риск развития ССО

n (%)

ФК

n (%)

ГБ

n (%)

ХСН

n (%)

ИБС

71 (100)

2 степень

20 (28)

1

5 (7)

2 степень

44 (62)

1

7 (10)

Кардиосклероз

71 (100)

3 степень

18 (25)

2

43 (61)

3 степень

26 (37)

61 (86)

Фибрилляция

14 (20)

4 степень

33 (42)

3

22 (31)

2 (3)

Стенокардия

5 (7)

4

1 (1)

1 (1)

Таблица 2

Анализ клинических, инструментальных и лабораторных параметров у пациентов с ССЗ и без

Признак

Диапазон нормальных значений

Группа с СС патологией

N=71

Ме (IQR)

Группа без СС патологии n=31

Ме (IQR)

Дыхательная недостаточность (ДН)

 

0 – 6 (8%)

1 – 61 (86%)

2 – 4 (6%)

0 – 14 (45%)

1 – 17 (55%)

Объем поражения легких при КТ

 

минимальный или средний, КТ 1-2 – 68 (95,8%)

значительный или субтотальный, КТ 3-4 – 3 (4,2%)

Минимальный

КТ 1 – у 31(100%)

Общий анализ крови

Гемоглобин, г/л

120-140

139 (133, 150)

141 (137, 152)

Лейкоциты, х109/л

4-9

5,4 (4,3; 8)

4,4 (3,7; 8,9)

СОЭ, мм/час

м. 0-10

ж. 2-15

18 (9;30)

8 (6; 24)

Тромбоциты, х109/л

180-320

175 (131; 225)

198 (163; 245)

Коагулограмма

АЧТВ, сек

20-40

26,8 (23,8; 30,7)

25,7 (24,6; 28,6)

ПВР, сек

9,0-15,0

11,9 (11,4; 12,7)

11,8 (11,4; 12,4)

МНО

1-1,25

1,02 (0,96; 1,06)

1,0 (0,96; 1,04)

Фибриноген, г/л

200-400

363,2 (296; 436)

394 (297; 492)

Тромбиновое время, сек

14-21

17,3 (16; 18,7)

17,4 (16,6; 18,8)

ПТИ, %

95-105

85,7 (77,8; 95,2)

92,9 (85,4; 96,2)

Д-димер, мкг/мл

<0,5

0,59 (0,37; 0,97)

0,3 (0,19;0,5)

Биохимические показатели крови

Общий белок, г/л

55-80

70,2 (65,8; 75,4)

73,5 (67,6; 77,6)

Ферритин, нг/мл

30-400

399,7 (223,6; 557,9)

235,3 (24,5; 309,1)

ЛДГ, U/l

90-280

271 (206,2; 338,9)

207 (174; 255)

Мочевина, ммоль/л

2,5-8,32

6,5 (4,8; 8,1)

4,6 (4; 5,5)*

Креатинин, мкмоль/л

80-130

1,01 (0,9; 1,16)

0,89 (0,77; 1,04)

СРБ, мг/л

0-5

33,9 (11,8; 80,4)

9,6 (2,6; 39,5)*

АЛАТ, нмоль/с.л

<35

31,3 (19,6; 43,2)

21,9 (18,1; 36,1)

АСАТ, нмоль/с.л

<35

32,8 (24,8; 46,2)

28,7 (24,7; 34,9) *

Лактат, ммоль/л

<2

2,5 (2; 3,1)

2,4 (1,7; 3,1)

*p<0,05

В биохимическом анализе крови выявлено снижение общего белка и повышение ферритина, ЛДГ, креатинина, АЛАТ и лактата. Значимое повышение по сравнению с группой контроля таких показателей, как мочевина, СРБ и АЛАТ. CРБ представляет собой неспецифический белок острой фазы, индуцируемый IL-6 в печени, и является чувствительным биомаркером воспаления, инфекции и повреждения тканей. Уровень экспрессии СРБ обычно низкий, но быстро и значительно возрастает во время острых воспалительных реакций. Повышение данного белка отдельно или в сочетании с другими маркерами может свидетельствовать о бактериальных или вирусных инфекциях. При исследовании уровня СРБ у больных COVID-19 было обнаружено, что у пациентов с высоким уровнем СРБ вероятность развития тяжелого заболевания выше [12, c. 2]. Часто ряд авторов отмечает наличие выраженной гиперферритинемии [2, c.74; 3, с.847; 8, с.1025]. Одной из причин гиперферритинемии, наиболее выраженной в группе умерших больных COVID-19, может быть перегрузка железом, как гемовым, так и свободным. Поскольку известно, что при системном воспалении возникает эффект секвестрации железа в макрофагах с последующей гиперактивацией и развитием цитокиного шторма [2, с.74].

Чтобы понять последствия инфекции SARS-CoV-2 для сердечно-сосудистой системы, крайне важно изучить фундаментальные биологические механизмы, лежащие в основе проникновения вируса в клетки-хозяева, последующего иммунного ответа и повреждения органов. ACE2 – это мембранный белок, который высоко экспрессируется в сердце, легких, кишечнике и почках и выполняет множество физиологических функций. Это может способствовать повреждению органа прямым проникновением вируса в течение инфекции или вторичным ответом [6, с. 2]. Основываясь на исследованиях, проведенных на животных, SARS-CoV-2 может подавлять экспрессию ACE2, способствовать инфильтрации нейтрофилов и впоследствии ускорять повреждение легких и миокарда. Предполагается, что такое повреждение является более глубоким у пациентов с ССЗ, поскольку у них может быть более высокая экспрессия ACE2 из-за фармакологических ингибиторов ренин-ангиотензин-альдостероновой системы (РААС) и сопутствующих заболеваний. Инфекции SARS-CoV-2 также могут непосредственно приводить к вирусному миокардиту и повышению уровня маркеров повреждения миокарда, тропонина и креатинкиназы [7, c. 2].

Иногда при новой коронавирусной инфекции может развиться острая системная воспалительная реакция и цитокиновый шторм, что может привести к повреждению нескольких органов (в том числе и ССС), ведущему к полиорганной недостаточности. Повышение кардиометаболической потребности, связанное с системной инфекцией в сочетании с гипоксией, вызванной острым респираторным заболеванием, может ухудшить соотношение потребности миокарда в кислороде и привести к острому повреждению миокарда. Системное воспаление, а также повышенное напряжение сдвига из-за увеличения коронарного кровотока могут ускорить разрыв бляшки, что иногда приводит к острому инфаркту миокарда. Различные противовирусные препараты, кортикостероиды и другие методы лечения, направленные на лечение COVID-19, также могут оказывать пагубное воздействие на ССС [13, c. 248].

В дополнение к сердечным повреждениям у пациентов с COVID-19 была замечена гипертония, что увеличивает их смертность. Диффузный эндотелиит и повреждение сосудов, наблюдаемые у пациентов с COVID-19, могут оказывать длительное воздействие на вегетативные регуляторные механизмы, а именно на барорецепторный механизм. Вполне возможно, что повреждение сосудов и почек у пациентов с COVID-19 может привести к гипертонии у этих пациентов и к более тяжелой гипертензии, когда гипертония является предшествующим состоянием для COVID-19 [14, c. 4]. В нашем исследовании гипертоническая болезнь установлена практически у всех пациентов (99%).

Пациенты с инфекцией COVID-19 и ранее существовавшей сердечной недостаточностью чаще находятся в критическом состоянии, с повышенным уровнем использования отделений интенсивной терапии, искусственной вентиляции легких и заместительной почечной терапии. Неблагоприятные исходы более выражены у пациентов с сердечной недостаточностью в пожилом возрасте, с морбидным ожирением и сопутствующим диабетом. Важно отметить, что ранее существовавшая сердечная недостаточность представляет собой независимый фактор риска смертности во время госпитализации по поводу COVID-19 со скорректированным отношением шансов [15, c. 1219]. В нашем исследовании ХСН выявлена у всех наблюдаемых, что, несомненно, сказалось на течении новой коронавирусной инфекции. Существовавшие ранее сердечно-сосудистые заболевания (ишемическая болезнь сердца, сердечная недостаточность, цереброваскулярные заболевания), сердечно-сосудистые факторы риска (например, мужской пол, пожилой возраст, артериальная гипертензия, диабет) и другие сопутствующие заболевания (например, хроническая обструктивная болезнь легких, хроническая почечная недостаточность и рак) предрасполагают пациентов с COVID-19 к более тяжелому заболеванию и смертности [15, c. 1219].

Заключение

Таким образом, важно помнить, что сердечно-сосудистые осложнения остаются основной причиной смерти в эпоху пандемии. Пациенты с сопутствующими сердечно-сосудистыми заболеваниями более восприимчивы к инфекции СOVID-19 и тяжелее ее переносят, что связано с воздействием вируса на ССС систему человека.