Морфофункциональная характеристика сосудов малого круга кровообращения у умерших от тяжелых и крайне тяжелых форм новой коронавирусной инфекции
- Авторы: Емелин А.М.1, Сорочану И.1, Асауленко З.П.1,2, Роговой В.А.1, Попов О.С.2, Мосенко С.В.2, Апалько С.В.2, Бучака А.С.2, Гладченко С.В.2, Анисенкова А.Ю.3,2, Щербак С.Г.3,2, Деев Р.В.4,2
-
Учреждения:
- Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
- Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Городская больница № 40 Курортного района»
- Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»
- Научно-исследовательский институт морфологии человека имени академика А.П. Авцына Федерального государственного бюджетного научного учреждения "Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского"
- Раздел: Оригинальные исследования
- URL: https://j-morphology.com/1026-3543/article/view/625835
- DOI: https://doi.org/10.17816/morph.625835
- ID: 625835
Цитировать
Полный текст
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Обоснование. Важной особенностью COVID-19 является развитие выраженной гиперкоагуляции с повышенным риском тромботического поражения сосудистого русла легких. Тромбозы легочных кровеносных сосудов обуславливают локальное нарушение гемодинамики с развитием полнокровия, отека, что приводит к снижению вентиляции участка ткани легкого и служит одной из причин развития дыхательной недостаточности.
Цель – выполнить морфологический и морфометрический анализ сосудистого русла легких у умерших с тяжелыми и крайне тяжелыми формами новой коронавирусной инфекции, находившихся на стационарном лечении в период 2020-2022 гг.
Методы. Выполнено патоморфологическое исследование 129 секционных случаев с подтвержденным (ПЦР) диагнозом новая коронавирусная инфекция COVID-19. Гистологические препараты легких окрашивали гематоксилином и эозином, орсеином и Martius Scarlet Blue (MSB) по Лендруму с последующей гистоморфометрией и статистической обработкой данных. Группу контроля составили 14 умерших до 2020 г. от сердечно-сосудистых заболеваний с двусторонней очаговой пневмонией.
Результаты. Установлено, что у умерших в тканях легких доля тромбированных сосудов составила 27,6%. В 87,2% случаев тромбоз развивается в мелких артериях (диаметр просвета 30-500 мкм) и мелких венах (диаметр просвета 40-500 мкм). Сосудисто-функциональные индексы Керногана и Вогенворта статистически значимо увеличены в мелких артериях и мелких венах 4 порядка (р=0,001), мелких артериях (р=0,001) и мелких венах 5 порядка (р=0,014) по сравнению с контрольной группой.
Заключение. Диффузное вовлечение в патологический процесс кровеносных сосудов малого круга отражает выраженность гемокоагулопатических нарушений в легочной ткани, приводящих к развитию вентиляционно-перфузионных нарушений и влекущих за собой нарастание правожелудочковой недостаточности, что может быть значимо в декомпенсации сердечной недостаточности и развитии летального исхода.
Ключевые слова
Полный текст
ВВЕДЕНИЕ
Уже одно из первых секционных наблюдений новой коронавирусной инфекции показало, что в тканях легких при гистологическом исследовании обнаруживаются признаки диффузного альвеолярного повреждения: интерстициальный и альвеолярный отек, гибель и десквамация альвеолоцитов, образование гиалиновых мембран и развитие лимфогистиоцитарной инфильтрации [1]. Установлено, что на втором месте среди причин смерти больных помимо нарастающей дыхательной недостаточности и интоксикации, находится сердечно-легочная и сердечная недостаточность [2-4]. Важной особенностью COVID-19 является развитие выраженной гиперкоагуляции с повышенным риском тромботического поражения сосудистого русла легких, главным образом, легочных артерий [5-9], причем это состояние следует отличать от тромбоэмболии легочной артерии и ее ветвей, которая также может наблюдаться у умерших в небольшой части случаев. Исследования последнего времени среди причин тромбозов малого круга кровообращения при коронавирусной инфекции выделяют непосредственное повреждение сосудистой стенки, вследствие чего развивается нарушение ее проницаемости и отек. Рассматривается значение «цитокинового шторма» в запуске каскада гемокоагуляции, результат которого в научной литературе получил образное название – иммунотромбоз [10, 11]. Тромбозы легочных кровеносных сосудов обуславливают локальное нарушение гемодинамики с развитием полнокровия органа, отека, и как следствие - снижения вентиляции участка легкого и служит одной из причин развития дыхательной недостаточности. Тромботические поражения сосудистого русла тканей легких без тромбоза глубоких вен голеней и клетчатки таза определяют уникальность патоморфогенеза COVID-19 [12-18].
Цель исследования - провести клинико-морфологический анализ состояния сосудов легких у умерших с тяжелыми и крайне тяжелыми формами новой коронавирусной инфекции, находившихся на стационарном лечении в период 2020-2022 гг.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В работу включен материал от 129 пациентов с диагнозом новая коронавирусная инфекция COVID-19. Вирус SARS-CoV-2 был посмертно подтвержден с помощью ПЦР-теста у всех умерших, включенных в исследование. Учитывали клинические данные умерших больных. При патологоанатомическом вскрытии для гистологического исследования брали фрагменты легких с макроскопически наиболее выраженными признаками диффузного альвеолярного повреждения.
В качестве контроля использовали архивный аутопсийный материал от 14 сопоставимых по возрасту пациентов, умерших от сердечно-сосудистых заболеваний в 2018-2019 гг. У всех больных, включенных в контрольную группу, была подтверждена двусторонняя очаговая сливная пневмония, указанная в рубрике диагноза «Осложнения основного заболевания».
Фрагменты легких 24 часа фиксировали 10% растворе нейтрального формалина. Гистологическую проводку материала проводили по стандартному протоколу. Из парафиновых блоков на ротационном микротоме изготавливали срезы толщиной 3—4 мкм, после чего окрашивали их гематоксилином и эозином и орсеином для выявления эластических волокон.
Все кровеносные сосуды, обнаруженные в гистологических препаратах легких, ранжированы согласно их наружному диаметру на 17 порядков по классификации, предложенной S. Singhal и соавт. (1973) [19]. Категоризацию кровеносных сосудов по их внутреннему диаметру проводили, взяв за основу классификацию N. C. Staub и E. L. Schultz (1968) [20].
Для оценки давности образования тромбов в кровеносных сосудах легких использовали тройную окраску Martius Scarlet Blue (MSB) по Лендруму (БиоВитрум, артикул 07-014, Эрго Продакшн, Россия). Метод позволяет определить давность образования фибрина по цвету его окрашивания: «молодой» фибрин (образующийся в течение 6 часов до смерти) желто-оранжевого цвета; «зрелый» фибрин, сформировавшийся менее, чем за 24 часа до смерти имеет ярко красные цвета оранжевых, алых и фиолетовых оттенков; «старый» организующийся фибрин и коллагеновые волокна, образовавшиеся более, чем за 24 часа до смерти, окрашиваются в темно-фиолетовые и серо-голубые цвета.
Морфометрический анализ выполняли с использованием программного обеспечения ImageJ (США). В каждом гистологическом препарате легкого подсчитывали количество полностью тромбированных кровеносных сосудов, в случае пристеночного тромбоза определяли его степень: с обтурацией менее 50% просвета или с обтурацией более 50% просвета. Измеряли толщину сосудистой стенки (мм), площадь просвета кровеносного сосуда (мм2), площадь кровеносного сосуда (мм2), внутренний диаметр просвета кровеносного сосуда (мм) и наружный диаметр кровеносного сосуда (мм). Для оценки статуса перфузии ткани легкого определяли сосудисто-функциональные индексы Керногана (отношение толщины сосудистой стенки к диаметру просвета) и Вогенворта (отношение площади сосудистой стенки к площади просвета сосуда).
Статистическую обработку результатов исследования осуществляли с помощью пакета прикладных программ SPSS (Statistical Package for the Social Sciences, США) с оценкой соответствия распределений количественных показателей нормальному закону, определением средних значений и среднего квадратичного отклонения.
Для сравнения количественных показателей двух независимых выборок использовали U-критерий Манна-Уитни (p≤0,05). Показатели представлены как М±σ, минимум-максимум, где М — среднее значение, σ — стандартное отклонение.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Средний возраст пациентов на момент смерти составил 71±14 лет; среди умерших 60% — лица мужского пола, 40% — женского. Витальные и лабораторные показатели, зарегистрированные в первые и последние сутки госпитализации, представлены в табл. 1 и 2. Средний срок госпитализации до смерти у пациентов с тяжелыми и крайне тяжелыми формами составил 8±6 суток.
Коморбидный фон пациентов с COVID-19 характеризуется наличием в 100% случаев распространенного атеросклероза, в 85,7% - гипертонической болезни, в 33,3% - постинфарктного кардиосклероза и в 38,1% - сахарного диабета 2 типа с осложнениями в виде микро-, макроангиопатии и диабетической нефропатии. Среди сопутствующей легочной патологии встречается ХОБЛ (9,5%), хронический бронхит (19%), диффузный и перибронхиальный пневмофиброз (23,8%). Двусторонняя тотальная и субтотальная пневмония привела к развитию в 47,6% случаев острого респираторного дистресс-синдрома и в 81% - дыхательной недостаточности, которая в 66,7% сочеталась с острой сердечной недостаточностью.
Таб. 1. Витальные показатели пациентов, умерших от новой коронавирусной инфекции, в первые и последние сутки госпитализации. N – число проанализированных наблюдений
Показатель | N | Первые сутки госпитализации | Последние сутки госпитализации | Референсные значения | р-значение |
ЧСС (уд/мин) | 127 | 86±19 53-150 | 83±6 50-123 | 60-90 | 0,758 |
ЧДД (вд/мин)* | 13 | 23±6 16-35 | 21±2 20-25 | 16-18 | 0,521 |
АД (мм рт.ст.) | 127 | 124/72±12/9 50/40-174/100 | 119/72±4/6 44/15-145/90 | <139/<89 | 0,512 |
spO2 (%) без инсуффляции O2 | 11 | 88±11 60-98 | 88±4 78-96 | 95-100 | 0,885 |
spO2 (%) при инсуффляции O2** | 125 | 94±9 70-99 | 92±1 80-98 | 95-100 | 0,001 |
Температура (°C) | 126 | 36,7±0,6 36,1-38,5 | 36,7±1,0 33-38,5 | 36,6±0,7 | 0,225 |
*Из наблюдений исключены случаи нахождения на ИВЛ с индуцированной частотой дыхания.
**Включены случаи высокопоточной оксигенации, НИВЛ и ИВЛ.
У пациентов, включенных в исследование, в первые и последние сутки госпитализации регистрировали статистически незначимые различия частоты сердечных сокращений, частоты дыхательных движений, цифр артериального давления, насыщения крови кислородом без инсуффляции и температуры тела, причем средние значения большинства исследованных показателей не выходили за пределы диапазона референсных значений. Статистически значимые различия уровня насыщения крови кислородом (spO2 при инсуффляции O2) у больных в первый день госпитализации и последний день перед наступлением летального исхода следует учитывать с осторожностью, в связи с минимальной разницей средних значений показателя.
Таб. 2. Данные клинического, биохимического анализов крови и коагулограммы у пациентов, умерших от новой коронавирусной инфекции, в первые и последние сутки госпитализации
Показатель | N | Первые сутки госпитализации | Последние сутки госпитализации | Референсные значения | р-значение |
Лейкоциты (109/л) | 126 | 10,5±6,0 2,2-41,5 | 15,0±7,9 2,2-51,9 | 4-9
| 0,001 |
Нейтрофилы (109/л) | 123 | 8,6±5,3 1,1-38,5 | 13,2±7,5 1,9-47,0 | 2-4,8 | 0,001 |
Лимфоциты (109/л) | 124 | 1,1±1,3 0,2-14,6 | 1,0±0,8 0,2-5,6 | 1,3-2,9
| 0,097 |
Моноциты (109/л) | 124 | 0,7±0,5 0,1-3,3 | 0,7±0,5 0,0-3,1 | 0,3-0,8 | 0,839 |
Нейтрофильно-лимфоцитарное соотношение | 123 | 10,88±8,92 0,00-48,60 | 18,12±11,26 0,60-56,40 | 0,78-3,53 | 0,001 |
Эритроциты (1012/л) | 11 | 3,89±0,83 2,66-5,17 | 3,75±0,55 2,70-5,50 | 4-5 | 0,660 |
Гемоглобин (г/л) | 13 | 115±22 82-150 | 114±18 85-175 | 130-160 | 0,467 |
Тромбоциты (109/л) | 13 | 216±154 71-538 | 149±46 66-243 | 150-450 | 0,416 |
Креатинин (мкмоль/л) | 11 | 153±73 82-288 | 228±97 93-384 | 62-115 | 0,122 |
Мочевина (ммоль/л) | 11 | 15,3±8,5 6,4-27,1 | 28,9±20,2 7,2-66,1 | 1,8-8,3 | 0,098 |
С-реактивный белок (мг/л) | 113 | 112,82±45,09 2,10-428,50 | 144,23±76,55 2,70-433,30 | 0-5 | 0,050 |
Д-димер (мкг/мл) | 5 | 3,98±3,44 0,34-7,49 | 1,95±0,37 1,68-2,38 | 0-0,44 | 0,786 |
Тропонин Т (пг/мл) | 4 | 1376,36±2489,80 21,00-5109,00 | 2419,31±3786,86 94,00-6789,00 | ≤14,00* | 0,629 |
Прокальцитонин (нг/мл) | 4 | 0,562±0,216 0,330-0,760 | 1,256±0,769 0,710-1,800 | <0,500 | 0,533 |
Фибриноген (г/л) | 9 | 5,74±2,08 0,74-7,74 | 3,53±2,10 1,77-5,85 | 2-4 | 0,100 |
*Клиническое пороговое значение для диагностики инфаркта миокарда – 100,00 пг/мл.
В анализах крови с первого до последнего дня госпитализации наблюдали статистически значимые изменения показателей, отражающих нарастание степени активности воспалительного процесса: количества лейкоцитов, нейтрофильных гранулоцитов и C-реактивного белка, повышенный уровень прокальцитонина; часто это совпадало с присоединением бактериального компонента к вирус-индуцированному диффузному альвеолярному повреждению. У пациентов также наблюдался высокий уровень нейтрофильно-лимфоцитарного соотношения (НЛС) с момента поступления со статистически значимым увеличением в последние сутки госпитализации, что рассматривается как один из неблагоприятных диагностических маркеров и ассоциируется с более высоким риском смертности. Для поступающих в стационар больных с COVID-19 была свойственна лабораторная картина анемии, при этом статистически значимых различий количества эритроцитов, концентрации гемоглобина с момента госпитализации до смерти не наблюдали. Повышение концентрации D-димера и фибриногена в крови, слабо выраженная тромбоцитопения были характерными лабораторными признаками COVID-19-ассоциированной коагулопатии.
При гистологическом исследовании в сосудистой стенке были выявлены следующие изменения: признаки повреждения и гидропическая дистрофия эндотелиоцитов, отек субэндотелиального соединительнотканного слоя и tunica media, частичная фрагментация внутренней и наружной эластических мембран в артериях, а также отек и лимфогистиоцитарная инфильтрация периваскулярной стромы (рис. 1).
У всех пациентов, умерших от новой коронавирусной инфекции, в сосудах малого круга кровообращения наблюдались тромбы, при этом их доля достигала величины 27,6%. Наиболее часто образовывались обтурирующие тромбы – 53,1% (рис. 2). В ряде случаев были обнаружены «растущие» тромбы (тромбоэмболы), в которых ранее образованная центральная часть (возрастом более суток), покрывалась в крови новосформированным фибрином (см. рис. 2).
Было выявлено, что в кровеносных сосудах 14-го порядка (диаметр 4000-6500 мкм) тромбы формируются реже всего – в 0,7% случаев; чаще всего тромбозу подвергались кровеносные сосуды 5-го и 6-го порядков (диаметры 86-120 мкм и 120-250 мкм соответственно) ‒ 18,6% и 21,7% соответственно (табл. 3). Причем, тромбообразование регистрировалось чаще всего в мелких артериях (диаметр 30-500 мкм) и мелких венах (диаметр 40-500 мкм) – в 33,7% и 38,0% случаев, соответственно. Реже тромбы находились в крупных артериях (диаметр 2800-3000 мкм) и крупных венах (диаметр 12000-30000 мкм) – 0,3% и 0,1%, соответственно (табл. 4).
Таб. 3. Долевое соотношение тромбированных кровеносных сосудов легких в зависимости от порядка по S. Singhal и соавт. (1973)
Порядок сосуда | 1 (0-13 мкм) | 2 (13-21 мкм) | 3 (21-34 мкм) | 4 (34-86 мкм) | 5 (86-120 мкм) | 6 (120-250 мкм) | 7 (250-370 мкм) | 8 (370-600 мкм) | 9 (600-800 мкм) | 10 (800-1000 мкм) | 11 (1000-1200 мкм) | 12 (1200-2800 мкм) | 13 (2800-4000 мкм) | 14 (4000-6500 мкм) | 15 (6500-10000 мкм) | 16 (10000-19000 мкм) | 17 (19000-30000 мкм) |
Доля тромбированных сосудов (%) | 0 | 0 | 1,4 | 7,6 | 18,6 | 21,7 | 15,0 | 13,8 | 7,0 | 3,6 | 3,4 | 6,0 | 0,9 | 0,7 | 0,2 | 0,1 | 0,1 |
Таб. 4. Долевое соотношение тромбированных кровеносных сосудов в легких в зависимости от внутреннего диаметра по N. C. Staub и E. L. Schultz (1968)
Вид сосуда | Крупные артерии (2800-3000 мкм) | Средние артерии (500-2800 мкм) | Мелкие артерии (30-500 мкм) | Артериолы (20-30 мкм) | Капилляры (<20 мкм) | Венулы (20-40 мкм) | Мелкие вены (40-500 мкм) | Средние вены (50-12000 мкм) | Крупные вены (12000-30000 мкм) |
Доля тромбированных сосудов (%) | 0,3 | 6,8 | 33,7 | 2,6 | 0,3 | 7,9 | 38,0 | 10,4 | 0,1 |
При определении давности формирования фибрина в просвете сосудов показано, что процесс носил гетерохронный характер. Доля «молодых» тромбов давностью образования 0-6 часов составила 29,1%, «зрелых» возрастом 6-24 часа – 48,8%, «старых» - >24 часов – 22,1% от общего числа (табл. 5, рис. 2); следовательно, не менее 2/3 тромбов в сосудах малого круга сформированы в последние сутки жизни пациентов.
Таб. 5. Долевое соотношение возраста тромбов в кровеносных сосудах малого круга кровообращения у умерших от новой коронавирусной инфекции
Возраст тромба | «Молодой» тромб 0-6 ч | «Зрелый» тромб 6-24 ч | «Старый» тромб >24 ч |
Доля тромбированных сосудов (%) | 29,1 | 48,8 | 22,1 |
Функциональное состояние кровеносного русла легких характеризуют индексы Керногана и Вогенворта, которые в большинстве случаев позволило установить существенное снижение перфузии легких по сравнению с контролем. Так, сравнение в зависимости от порядка кровеносных сосудов демонстрирует, что индекс Керногана (ИК) статистически значимо выше в артериях 3, 4 и 7 порядков (р=0,023, 0,001 и 0,010 соответственно) и в венах 4 порядка (р=0,001) в группе COVID-19 по сравнению с контролем; меньше в артериях 10 порядка (р=0,003) в группе COVID-19 по сравнению с контролем (табл. 6, рис. 3). При сопоставлении перфузионного индекса Вогенворта (ИВ) с группой контроля статистически значимая разница получена для большого числа пар сравнения (табл. 7, рис. 4).
Таб. 6. Сравнение индекса Керногана в зависимости от их порядка и внутреннего диаметра. Приведены только данные со значимостью различий p≤0,05
Порядок сосуда и его размеры (мкм), S. Singhal и соавт. (1973) | Вид сосуда и его размеры (мкм), N. C. Staub и E. L. Schultz (1968) | COVID-19 | Контроль | р-значение |
Артериолы, 3 порядок (21-34) | Артериолы (20-30) | 0,23±0,05 0,18-0,30 | 0,17±0,08 0,08-0,45 | 0,023 |
Артерии и артериолы, 4 порядок (34-86) | Артериолы (20-30) | 0,46±0,23 0,12-1,19 | 0,29±0,16 0,08-1,07 | 0,001 |
Мелкие артерии (30-50) | 0,24±0,11 0,05-0,76 | 0,20±0,15 0,03-0,68 | 0,001 | |
Артерии, 7 порядок (250-370) | Мелкие артерии (30-50) | 0,18±0,13 0,00-1,03 | 0,12±0,07 0,03-0,26 | 0,010 |
Артерии, 10 порядок (800-1000) | Средние артерии (500-2800) | 0,11±0,08 0,01-0,40 | 0,19±0,03 0,15-0,23 | 0,003 |
Вены, 4 порядок (34-86) | Мелкие вены (40-500) | 0,17±0,07 0,02-0,55 | 0,15±0,07 0,05-0,55 | 0,001 |
Таб. 7. Сравнение индекса Вогенворта в зависимости от их порядка и внутреннего диаметра. Приведены только данные со значимостью различий p≤0,05
Порядок сосуда и его размеры (мкм), S. Singhal и соавт. (1973) | Тип сосуда и его размеры (мкм), N. C. Staub и E. L. Schultz (1968) | COVID-19 | Контроль | р-значение |
Артерии и артериолы, 4 порядок (34-86) | Артериолы (20-30) | 3,53±3,03 0,63-20,48 | 1,65±0,87 0,47-5,04 | 0,001 |
Мелкие артерии (30-500) | 1,66±0,98 0,43-7,09 | 1,21±0,84 0,12-7,83 | 0,001 | |
Артерии, 5 порядок (86-120) | Мелкие артерии (30-500) | 1,98±1,60 0,39-14,97 | 1,46±1,00 0,24-5,33 | 0,001 |
Артерии, 6 порядок (120-250) | Мелкие артерии (30-500) | 2,38±2,35 0,19-24,57 | 1,41±1,17 0,04-6,83 | 0,001 |
Артерии, 7 порядок (250-370) | Мелкие артерии (30-500) | 3,12±3,71 0,12-35,74 | 0,66±0,46 0,13-1,76 | 0,001 |
Артерии, 8 порядок (370-600) | Мелкие артерии (30-500) | 2,96±3,89 0,09-39,08 | 0,83±0,67 0,14-3,38 | 0,001 |
Артерии, 9 порядок (600-800) | Средние артерии (500-2800) | 3,38±4,37 0,17-23,49 | 0,49±0,25 0,1-0,79 | 0,001 |
Артерии, 10 порядок (800-1000) | Средние артерии (500-2800) | 3,69±4,84 0,14-23,69 | 0,90±0,18 0,67-1,15 | 0,028 |
Артерии, 12 порядок (1200-2800) | Средние артерии (500-2800) | 2,82±3,07 0,11-20,5 | 0,45±0,13 0,36-0,60 | 0,002 |
Вены, 4 порядок (34-86) | Венулы (20-40) | 1,74±1,06 0,41-9,89 | 1,91±0,9 0,55-4,75 | 0,038 |
Вены, 5 порядок (86-120) | Мелкие вены (40-500) | 1,6±1,12 0,32-15,01 | 1,37±0,88 0,19-6,79 | 0,014 |
Вены, 6 порядок (120-250) | Мелкие вены (40-500) | 2,17±1,54 0,19-13,56 | 1,28±0,83 0,27-5,01 | 0,001 |
Вены, 7 порядок (250-370) | Мелкие вены (40-500) | 2,72±2,09 0,21-21,82 | 0,97±0,65 0,12-2,39 | 0,001 |
Вены, 8 порядок (370-600) | Мелкие вены (40-500) | 2,73±2,36 0,12-17,04 | 0,51±0,43 0,09-1,95 | 0,001 |
Средние вены (500-12000) | 3,31±2,62 0,16-11,94 | 0,25±0,10 0,14-0,33 | 0,009 | |
Вены, 9 порядок (600-800) | Средние вены (500-12000) | 2,67±3,16 0,15-18,68 | 0,42±0,22 0,05-1,01 | 0,001 |
Вены, 10 порядок (800-1000) | Средние вены (500-12000) | 3,25±5,56 0,19-36,81 | 0,61±0,35 0,24-1,06 | 0,035 |
ОБСУЖДЕНИЕ
Вазопатическое эффект SARS-CoV-2 и его влияние на систему гемостаза были описаны уже в начале пандемии [9, 13]. Показано, что цитопатическое действие SARS-CoV-2 в отношении эндотелиоцитов реализуется за счет взаимодействия S-белка вируса с ангиотензин-превращающим ферментом 2, что может привести к пироптозу (провоспалительному апоптозу) и высвобождению молекулярных фрагментов, ассоциированных с повреждениями (Damage-associated molecular pattern, DAMP) или патогенами (Pathogen-associated molecular patterns, PAMP). Эти фрагменты распознаются рецепторами — например, Toll-подобными рецепторами и рецепторами лектина С-типа, которые запускают внутриклеточные сигнальные каскады и таким образом стимулируют производство близлежащими эпителиальными клетками, эндотелиоцитами и альвеолярными макрофагами провоспалительных цитокинов и хемокинов, способных потенциировать коагуляцию, — IL-1β, IL-6, IL-8, TNF-α [21], которые, в свою очередь, оказывают повреждающий эффект на клетки эндотелия, вследствие чего возрастает прокоагулянтный потенциал, снижается фибринолиз, нарушается адгезия и агрегация тромбоцитов. Кроме того, факторы воспаления способствуют дополнительной миграции в очаг повреждения клеток воспаления и иммунной системы: нейтрофильных гранулоцитов, моноцитов, макрофагов, дендритных клеток, T-лимфоцитов, NK-клеток, тучных клеток [22-24]. Патоморфологическими проявлениями пироптоза и повреждения эндотелия кровеносных сосудов легочного русла следует считать, описанные в научной литературе и обнаруженные в настоящем исследовании, гидропическую дистрофию и фокусы гибели и десквамаци эндотелиоцитов, а также отек субэндотелиального соединительнотканного слоя.
При повреждении tunica intima кровеносных сосудов происходит обнажение базальной мембраны, обладающей протромбогенным потенциалом за счет продукции фактора фон Виллебранда и P-селектина, содержащихся в тельцах Вейбеля–Паладе [25].
Взаимодействием S-белка SARS-CoV-2 с интегрином α5β1, расположенным на мембране тромбоцитов, приводит к изменениям их функциональной активности и проявляется нарушениями тромбоцитарного гемостаза. Предполагается, что интернализация вирусных частиц SARS-CoV-2 в тромбоциты приводит к активации расположенных в лизосомах толл-подобных рецепторов 7, что сопровождается высвобождением содержимого α‐гранул и, как следствие, взаимодействием тромбоцитов с нейтрофильными гранулоцитами. Кроме того, стимуляция Toll-подобных рецепторов-7 способна усиливать продукцию тромбоцитами C3 компонента комплемента, что способствует формированию нейтрофильных внеклеточных ловушек, дополнительно стимулирующих местное тромбообразование [26].
Результаты патоморфологического и морфометрического анализа, подтверждают данные научной литературы о том, что у пациентов с тяжелыми и очень тяжелыми формами COVID-19 эффект от противовоспалительной и антикоагулянтной терапии субоптимален [27]. Об этом свидетельствует доля тромбированных кровеносных сосудов легких — 27,6%, и то, что более половины всех тромбов полностью обтурируют просвет. Преобладающее поражение кровеносных сосудов мелкого и среднего калибра (87,2% и 11,6%, соответственно) при COVID-19 отражает системный характер эндотелиальной дисфункции и иммунотромбоза в тканях легких. О преимущественном поражении сосудов малого калибра в тканях легких свидетельствуют данные систематического обзора, опубликованного в 2021 г. Согласно данным L.P. Hariri и соавт. у 57% умерших с COVID-19 при гистологическом исследовании обнаруживали микротромбы в тканях легких, это значительно выше, чем у пациентов с гриппом А/H1N1 (≈24%) [28]. Причины возникновения тромбов в преимущественно кровеносных сосудах малого калибра на настоящий момент неизвестны и требуют дальнейшего изучения.
Использование тройной окраски для выявления возраста фибрина по технологии Martius Scarlet Blue (MSB) по Лендруму позволило установить, что большая часть тромбов (до 77,9%) формируется в последние сутки жизни пациентов. Этот факт позволяет сделать вывод о влиянии тромботических поражений кровеносных сосудов в тканях легких на формировании легочного типа терминального состояния, которое характеризуется вентиляционно-перфузионными нарушениями и заканчивается наступлением смерти по легочному типу.
Полученные данные свидетельствуют о том, что сосудистое звено патоморфогенеза COVID-19 имеет важное значение при развитии тяжелых форм болезни. Оценка индексов Керногана и Вогенворта позволяет характеризовать снижение пропускной способности кровеносных сосудов малого круга, что связано с изменением диаметра просвета, а также толщиной сосудистой стенки (индекс Керногана) и/или ее площади (индекс Вогенворта), в том числе и у коморбидных пациентов с длительным стажем гипертонической болезни, доля которых среди умерших может достигать 66-88% [2, 3]. Обнаруженное статистически значимое увеличение индексов Керногана и Вогенворта в кровеносных сосудах мелкого и среднего диаметра свидетельствует о более выраженных явлениях вазоконстрикции и/или утолщении стенки/увеличении ее площади в сравнении с контрольной группой, что в основном согласуется с данными других авторов [29]. Пато- и танатогенетическое значение увеличенных индексов Керногана и Вогенворта заключается в том, что уменьшение пропускной способности кровеносных сосудов малого круга сопровождается повышением легочного сосудистого сопротивления и давления в легочной артерии.
Таким образом, массивное тромботическое поражение кровеносных сосудов легких мелкого и среднего калибра, вазоконстрикция, утолщение стенки кровеносных сосудов в том числе за счет отека — совокупность этих факторов способствует перегрузке правых отделов сердца, приводя к развитию дилатации и дисфункции правого желудочка [30].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Результаты морфологического и морфометрического исследования кровеносных сосудов демонстрируют системный характер процессов тромбообразования в тканях легких. Обнаружено преимущественное поражение кровеносных сосудов мелкого и среднего калибра с преобладанием тромбов, формирующихся в последний день жизни и полностью обтурирующий просвет. Патогенетическое и танатогенетическое значение диффузного микротромбоза в легких связано с развитием вентиляционно-перфузионных нарушений, а также перегрузкой правых отделов сердца, что ведет к дисфункции правого желудочка, что вероятно в ряде случаев являете значимым фактором танатогенеза у пациентов с коморбидной патологией, доля которых среди всех умерших от новой коронавирусной инфекции превалирует.
ДОПОЛНИТЕЛЬНО
Источник финансирования. Исследование выполнено в рамках проекта Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет» ID 94029859.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией). Наибольший вклад распределён следующим образом: А.М. Емелин – сбор и обработка материала, написание текста; И. Сорочану – обзор литературы, сбор и обработка материала, написание текста; З.П. Асауленко – обзор литературы, сбор и обработка материала, написание текста; В.А. Роговой - сбор и обработка материала, написание текста; О.С. Попов - концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала; С.В. Мосенко – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала; С.В. Апалько – концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала; А.С. Бучака – сбор и обработка материала; С.В. Гладченко – концепция и дизайн исследования; А.Ю. Анисенкова - концепция и дизайн исследования; С.Г. Щербак - концепция и дизайн исследования; Р.В. Деев - концепция и дизайн исследования, написание и редактирование текста.
Об авторах
Алексей Михайлович Емелин
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: eamar40rn@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4109-0105
SPIN-код: 5605-1140
aссистент кафедры патологической анатомии
Россия, 191015, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д.41Ирина Сорочану
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Автор, ответственный за переписку.
Email: opeairina@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-6909-8937
SPIN-код: 4072-3845
Scopus Author ID: 57817025400
cтудентка
Россия, 191015, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д.41Захар Павлович Асауленко
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Министерства здравоохранения Российской Федерации; Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Городская больница № 40 Курортного района»
Email: zakhariy@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-7062-065X
SPIN-код: 7382-2036
aссистент кафедры патологической анатомии; врач-патологоанатом патологоанатомического отделения
Россия, 191015, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д.41; 197706, Россия, г. Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9Василий Андреевич Роговой
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: rogovoy-vasiliy@mail.ru
ORCID iD: 0009-0009-9192-7592
SPIN-код: 5734-1322
студент
Россия, 191015, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Кирочная, д.41Олег Сергеевич Попов
Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Городская больница № 40 Курортного района»
Email: ospopov@outlook.com
ORCID iD: 0000-0003-1778-0165
SPIN-код: 5220-9174
специалист
Россия, 197706, Россия, г. Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9Сергей Викторович Мосенко
Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Городская больница № 40 Курортного района»
Email: neurologist@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1357-4324
SPIN-код: 9543-8506
к.м.н., врач-невролог инфекционного отделения Службы по лечению пациентов с COVID-19
Россия, 197706, Россия, г. Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9Светлана Вячеславовна Апалько
Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Городская больница № 40 Курортного района»
Email: svetlana.apalko@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3853-4185
SPIN-код: 7053-2507
к.б.н., начальник научно-исследовательского отдела инновационных и конверсионных программ
Россия, 197706, Россия, г. Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9Антон Сергеевич Бучака
Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Городская больница № 40 Курортного района»
Email: abpao62@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3580-1492
SPIN-код: 2416-2075
врач-патологоанатом патологоанатомического отделения
Россия, 197706, Россия, г. Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9Сергей Викторович Гладченко
Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Городская больница № 40 Курортного района»
Email: servic_gla@mail.ru
заведующий патологоанатомическим отделением
Россия, 197706, Россия, г. Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9Анна Юрьевна Анисенкова
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»; Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Городская больница № 40 Курортного района»
Email: anna_anisenkova@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-5642-621X
SPIN-код: 4476-5192
к.м.н., доцент кафедры последипломного медицинского образования медицинского факультета; руководитель научно-исследовательской деятельности
Россия, 199034, Россия, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7–9; 197706, Россия, г. Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9Сергей Григорьевич Щербак
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»; Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Городская больница № 40 Курортного района»
Email: s.g.sherbak@spbu.ru
ORCID iD: 0000-0001-5036-1259
SPIN-код: 1537-9822
д.м.н., профессор, зав. кафедрой последипломного медицинского образования; главный врач
Россия, 199034, Россия, г. Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7–9; 197706, Россия, г. Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9Роман Вадимович Деев
Научно-исследовательский институт морфологии человека имени академика А.П. Авцына Федерального государственного бюджетного научного учреждения "Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского"; Санкт-Петербургское государственное бюджетное учреждение здравоохранения «Городская больница № 40 Курортного района»
Email: romdey@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-8389-3841
SPIN-код: 2957-1687
Scopus Author ID: 6506120085
ResearcherId: L-1658-2015
к.м.н., доцент, первый заместитель директора
Россия, 117418, Россия, г. Москва, ул. Цюрупы, д. 3; 197706, Россия, г. Санкт-Петербург, г. Сестрорецк, ул. Борисова, д. 9Список литературы
- 1. Bian X.W. Autopsy of COVID-19 patients in China // National Science Review. 2020. Vol. 7, N 4. P. 1414-1418. doi: 10.1093/nsr/nwaa123
- 2. Рыбакова М.Г., Карев В.Е., Кузнецова И.А. Патологическая анатомия новой коронавирусной инфекции COVID-19 // Архив патологии. 2020. Т. 82, № 5. С. 5–15. doi: 10.17116/patol2020820515
- 3. Деев Р.В., Асауленко З.П., Емелин А.М., и др. Опыт клинико-морфологического анализа летальных случаев коронавирусной инфекции «первой волны» (весна-осень 2020 г.) // Профилактическая и клиническая медицина. 2021. Т. 81, № 4. С. 90-99. doi: 10.47843/2074-9120_2021_4_90
- 4. Благова О.В., Коган Е.А. Миокардит в период пандемии SARS-CoV-2. Москва : Практическая медицина, 2023.
- 5. Jenner W.J., Kanji R., Mirsadraee S., et al. Thrombotic complications in 2928 patients with COVID-19 treated in intensive care: a systematic review // Journal of Thrombosis and Thrombolysis. 2021. Vol. 51, N 3. P. 595-607. doi: 10.1007/s11239-021-02394-7
- 6. Jiménez D., García-Sanchez A., Rali P., et al. Incidence of VTE and Bleeding Among Hospitalized Patients With Coronavirus Disease 2019: A Systematic Review and Meta-analysis // Chest. 2021. Vol. 159, N 3. P. 1182-1196. doi: 10.1016/j.chest.2020.11.005
- 7. Manolis A.S., Manolis T.A., Manolis A.A., et al. COVID-19 Infection: Viral Macro- and Micro-Vascular Coagulopathy and Thromboembolism/Prophylactic and Therapeutic Management // Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapeutics. 2021. Vol. 26, N 1. P. 12-24. doi: 10.1177/1074248420958973
- 8. Oba S., Hosoya T., Amamiya M., et al. Arterial and Venous Thrombosis Complicated in COVID-19: A Retrospective Single Center Analysis in Japan // Frontiers in Cardiovascular Medicine. 2021. Vol. 8. P. 767074. doi: 10.3389/fcvm.2021.767074
- 9. Tang N., Li D., Wang X., Sun Z. Abnormal coagulation parameters are associated with poor prognosis in patients with novel coronavirus pneumonia // Journal of Thrombosis and Haemostasis. 2020. Vol. 18, N 4. P. 844-847. doi: 10.1111/jth.14768
- 10. Fang X.Z., Wang Y.X., Xu J.Q., et al. Immunothrombosis in Acute Respiratory Dysfunction of COVID-19 // Frontiers in Immunology. 2021. Vol. 12. P. 651545. doi: 10.3389/fimmu.2021.651545
- 11. Chousterman B.G., Swirski F.K., Weber G.F. Cytokine storm and sepsis disease pathogenesis // Seminars in Immunopathology. 2017. Vol. 39, N 5. P. 517-528. doi: 10.1007/s00281-017-0639-8
- 12. Niculae C.M., Hristea A., Moroti R. Mechanisms of COVID-19 Associated Pulmonary Thrombosis: A Narrative Review // Biomedicines. 2023. Vol. 11, N 3. P. 929. doi: 10.3390/biomedicines11030929
- 13. Thachil J., Srivastava A. SARS-2 Coronavirus-Associated Hemostatic Lung Abnormality in COVID-19: Is It Pulmonary Thrombosis or Pulmonary Embolism? // Seminars in Thrombosis and Hemostasis. 2020. Vol. 46, N 7. P. 777-780. doi: 10.1055/s-0040-1712155
- 14. Khismatullin R.R., Ponomareva A.A., Nagaswami C., et al. Pathology of lung-specific thrombosis and inflammation in COVID-19 // Journal of Thrombosis and Haemostasis. 2021. Vol. 19, N 12. P. 3062-3072. doi: 10.1111/jth.15532
- 15. Klok F.A., Kruip M.J.H.A., van der Meer N.J.M., et al. Incidence of thrombotic complications in critically ill ICU patients with COVID-19 // Thrombosis Research. 2020. Vol. 191. P. 145-147. doi: 10.1016/j.thromres.2020.04.013
- 16. Llitjos J.F., Leclerc M., Chochois C., et al. High incidence of venous thromboembolic events in anticoagulated severe COVID-19 patients // Journal of Thrombosis and Haemostasis. 2020. Vol. 18, N 7. P. 1743-1746. doi: 10.1111/jth.14869
- 17. Suh Y.J., Hong H., Ohana M., et al. Pulmonary Embolism and Deep Vein Thrombosis in COVID-19: A Systematic Review and Meta-Analysis // Radiology. 2021. Vol. 298, N 2. P. E70-E80. doi: 10.1148/radiol.2020203557
- 18. Порембская О.Я., Кравчук В.Н., Гальченко М.И., и др. Тромбоз сосудистого русла легких при COVID-19: клинико-морфологические параллели // Рациональная Фармакотерапия в Кардиологии. 2022. Т. 18, № 4. С. 376-384. doi: 10.20996/1819-6446-2022-08-01
- 19. Singhal S., Henderson R., Horsfield K., et al. Morphometry of the human pulmonary arterial tree // Circulation Research. 1973. Vol. 33, N 2. P. 190-7. doi: 10.1161/01.res.33.2.190
- 20. Staub N.C., Schultz E.L. Pulmonary capillary length in dogs, cat and rabbit // Respiration Physiology. 1968. Vol. 5, N 3. P. 371-8. doi: 10.1016/0034-5687(68)90028-5
- 21. Студеникина Е.Д., Огорелышева А.И., Рузов Я.С., и др. Роль иммунной системы в патоморфогенезе COVID-19 // Гены и клетки. 2020. Т. 15, № 4. С. 75–87. doi: 10.23868/202012013
- 22. Bain C.C., Lucas C.D., Rossi A.G. Pulmonary macrophages and SARS-Cov2 infection // International Review of Cell and Molecular Biology. 2022. Vol. 367. P. 1-28. doi: 10.1016/bs.ircmb.2022.01.001
- 23. Goshua G., Pine A.B., Meizlish M.L., et al. Endotheliopathy in COVID-19-associated coagulopathy: evidence from a single-centre, cross-sectional study // The Lancet Haematology. 2020. Vol. 7, N 8. P. e575-e582. doi: 10.1016/S2352-3026(20)30216-7
- 24. Hottz E.D., Martins-Gonçalves R., Palhinha L., et al. Platelet-monocyte interaction amplifies thromboinflammation through tissue factor signaling in COVID-19 // Blood Advances. 2022. Vol. 6, N 17. P. 5085-5099. doi: 10.1182/bloodadvances.2021006680
- 25. Lim M.S., Mcrae S. COVID-19 and immunothrombosis: Pathophysiology and therapeutic implications // Critical Reviews in Oncology/Hematology. 2021. Vol. 168. P. 103529. doi: 10.1016/j.critrevonc.2021.103529
- 26. Zuo Y., Zuo M., Yalavarthi S., et al. Neutrophil extracellular traps and thrombosis in COVID-19 // Journal of Thrombosis and Thrombolysis. 2021. Vol. 51, N 2. P. 446-453. doi: 10.1007/s11239-020-02324-z
- 27. Porembskaya O., Lobastov K., Pashovkina O., et al. Thrombosis of pulmonary vasculature despite anticoagulation and thrombolysis: The findings from seven autopsies // Thrombosis Update. 2020. Vol. 1. P. 100017. doi: 10.1016/j.tru.2020.100017
- 28. Hariri L.P., North C.M., Shih A.R., et al. Lung Histopathology in Coronavirus Disease 2019 as Compared With Severe Acute Respiratory Sydrome and H1N1 Influenza: A Systematic Review // Chest. 2021. Vol. 159, N 1. P. 73-84. doi: 10.1016/j.chest.2020.09.259
- 29. Чирский В.С., Пламинский Д.Ю. Функциональная морфология сосудистого русла легких при COVID-19. В кн.: Морфология на рубеже веков.
- Материалы Всероссийской юбилейной научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения Героя Советского Союза генерал-майора медицинской службы профессора Е.А. Дыскина; Январь 14, 2023; Санкт-Петербург. Санкт-Петербург : Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова, 2023. С. 108-112.
- 30. Matthews J.C., McLaughlin V. Acute right ventricular failure in the setting of acute pulmonary embolism or chronic pulmonary hypertension: a detailed review of the pathophysiology, diagnosis, and management // Current Cardiology Reviews. 2008. Vol. 4, N 1. P. 49-59. doi: 10.2174/157340308783565384