sVCAM-1 – как маркер эндотелиальной дисфункции, ассоциированный с тяжелым течением новой коронавирусной инфекции (COVID-19)

Введение

Новая коронавирусная инфекция (COVID-19) в настоящее время остается глобальной медико-социальной проблемой: волнообразные подъемы заболеваемости регистрируются с той или иной частотой во всех странах мира. С течением времени все больше внимания уделяется и последствиям перенесенной COVID-19 – постковидному синдрому, проявлениями которого являются дестабилизация уровня артериального давления (АД), ощущение сердцебиения, одышка, общая слабость, когнитивные и иные расстройства, сохраняющиеся на протяжении ≥12 нед. [1].

Ключевую роль в патогенезе острого заболевания COVID-19 и его последствий играет повреждение и дисфункция эндотелия, обусловливающие столь разнообразные мультисистемные проявления, отличающие COVID-19, и сердечно-сосудистые осложнения, в частности. Так, по данным крупного популяционного исследования, проведенного в Швеции, COVID-19 является независимым фактором риска возникновения острого инфаркта миокарда [отношение шансов (ОШ) 6,61, 95% доверительный интервал (ДИ) 3,56-12,20) и инсульта (ОШ 6,74, 95% ДИ 3,71-12,20) [2]. Частота венозных тромботических осложнений различной локализации, по данным ряда метаанализов, также повышена у пациентов с коронавирусной инфекцией и составляет около 20%, а у реанимационных больных – превышает 50% [3].

Актуальной задачей является поиск маркеров повреждения эндотелия, ассоциированных с тяжелым течением и неблагоприятными исходами COVID-19. Одним из наиболее известных таких маркеров является Д-димер, однако диагностическая его ценность ограничивается в большей степени определением риска тромботических осложнений. Учитывая воспалительный характер поражения эндотелия (эндотелиит), перспективным маркером, взаимосвязанным с тяжелым течением COVID-19, является молекула адгезии сосудистого эндотелия 1 типа (VCAM-1). Указанная молекула экспрессируется на поверхности эндотелия только в ответ на действие воспалительных цитокинов [интерлейкин (ИЛ) 1, ИЛ-6, фактора некроза опухоли альфа и др.), обеспечивая адгезию и трансэндотелиальную миграцию лейкоцитов в подлежащую ткань, и практически отсутствует на «покоящемся» эндотелии. В плазме крови выявляется растворимая форма VCAM1 (sVCAM-1), образующаяся при слущивании с поверхности эндотелия. Повышенные значения sVCAM1 отмечены при некоторых системных аутоиммунных заболеваниях (язвенный колит, ревматоидный артрит), сепсисе, атеросклеротическом поражении сосудов, в патогенезе которых ведущую роль играет воспаление [4][5]. Изучение данной биомолекулы как возможного маркера Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus 2 (SARS-CoV-2)-ассоциированой эндотелиальной дисфункции, взаимосвязанного с тяжелым течением данной инфекции, представляет научно-практический интерес.

Цель исследования – изучить связь уровня маркера эндотелиальной дисфункции sVCAM-1 с тяжелым течением COVID-19.

Материал и методы

В одномоментное исследование было включено 100 пациентов, которые были госпитализированы в госпиталь COVID-19 УКБ №4 Сеченовского Университета. Критерии включения: положительный ПЦР тест на РНК SARS-CoV-2 в образцах мазков из носо- и ротоглотки, возраст старше 18 лет. Критерии невключения: хроническая сердечная недостаточность с фракцией выброса <50%, фибрилляция предсердий, симптоматическая артериальная гипертензия, наличие клинических проявлений ишемической болезни сердца, в т.ч. перенесенный инфаркт миокарда, клапанные пороки сердца, стеноз брахиоцефальных артерий более 50% по данным ультразвуковой допплерографии, хронические заболевания бронхолегочной системы, онкопатология, тяжелые заболевания печени, почек. Пациенты, имеющие по данным компьютерной томографии (КТ) степень поражения легочной ткани КТ-4 и находившиеся в отделении реанимации и интенсивной терапии, в исследование не включались, что было обусловлено этическими и техническими сложностями их обследования в рамках научной работы. Проведение исследования было одобрено локальным этическим комитетом, все пациенты перед участием в нем подписывали информированное добровольное согласие.

Спектр исследований включал стандартно проводимые всем больным с COVID-19 клинический и биохимический анализ крови, коагулограмму, электрокардиограмму (ЭКГ), КТ органов грудной клетки, а также такие дополнительные методы, как определение концентрации sVCAM-1 в плазме крови методом иммуноферментного анализа в первые сутки от момента поступления, ультразвуковая допплерография сонных артерий и изучение сосудистой жесткости с помощью аппарата VaSera (VS-1000) (Fucuda Denshi, Япония). Данный метод предназначен для измерения следующих параметров сосудистой жесткости: сердечно-лодыжечного сосудистого индекса (CAVI) и лодыжечноплечевого индекса (ABI) магистральных артерий справа и слева. Значение CAVI >9 свидетельствует о наличии повышенной сосудистой жесткости.

Тяжесть течения COVID-19 оценивалась на основании степени поражения легочной ткани по данным КТ, клиническим признакам: насыщение кислорода в крови (SpO2), необходимость в респираторной поддержке (инсуффляции кислорода), стартовой терапии глюкокортикоидами (ГК) в высокой дозе (метилпреднизолон 250 мг/сут.), длительности госпитализации и такими лабораторными показателями воспаления, как: С-реактивный белок (СРБ), количество лимфоцитов, ферритин, лактатдегидрогеназа (ЛДГ), Д-димер. Ввиду отсутствия в клинических рекомендациях по ведению больных COVID-19 стандартизованных критериев цитокинового шторма, для диагностики последнего использовались критерии REPROGRAM [6]. У некоторых пациентов на 5-7 сут. от момента госпитализации при контрольном КТ исследовании отмечалось увеличение степени поражения легочной ткани, что нами было определено как промежуточная отрицательная динамика.

Статистическая обработка полученных результатов проводилась с помощью программ Statistica 10.0 (StatSoft Inc., США) и MedCalc 14.8.1 (MedCalc Software bvba, Бельгия). Анализ типа распределения количественных переменных проводился с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. При нормальном распределении числовые данные были представлены в виде средней арифметической (М) и ее среднеквадратичного отклонения (σ), в случае распределения, отличного от нормального – с использованием медианы (Me) и межквартильного диапазона (Q25%; Q75%). Наличие межгрупповых различий устанавливалось с помощью критерия Манна-Уитни для количественных переменных и критерия хи-квадрат – для качественных. Корреляционный анализ проводился с использованием критерия Спирмена. С целью установления взаимосвязи между концентрацией sVCAM-1 и признаками неблагоприятного течения COVID-19 был применен многофакторный регрессионный анализ. Пороговые значения данного биомаркера определялись путем проведения ROC-анализа. За уровень статистической значимости было принято значение р<0,05.

Результаты

В зависимости от степени поражения легочной ткани по данным КТ всех пациентов разделили на 3 группы: КТ-1 (n=29), КТ-2 (n=61) и КТ-3 (n=10). Клинико-демографическая характеристика пациентов изучаемых групп представлена в табл. 1, клинико-лабораторные и инструментальные признаки, характеризующие тяжесть течения COVID-19 – в табл. 2.

Изучаемые группы были сопоставимы по возрасту, полу и индексу массы тела (ИМТ). Однако в группе КТ-3 доля больных, имеющих ожирение (ИМТ≥30 кг/м2), гипертоническую болезнь и сахарный диабет (СД) 2 типа в анамнезе было значимо больше, чем в группе КТ-1.

При анализе клинических, лабораторных и инструментальных показателей, характеризующих тяжесть течения COVID-19, в группах КТ-2 и КТ-3 ожидаемо больше была доля больных с развившимся цитокиновым штормом, в лечении этих пациентов закономерно чаще требовалось применение генно-инженерных биологических препаратов, ГК в высоких дозах, кислородотерапии. При межгрупповом сравнении концентрация sVCAM-1 в плазме крови оказалась статистически значимо выше в группах КТ-2 [ 212,5 (90,3; 335,6) нг/мл] и КТ-3 [ 272,7 (267,4; 342,6) нг/мл], чем в группе КТ-1 [ 120,0 (75,3; 189,2) нг/мл].

При проведении корреляционного анализа (табл. 3) в общей группе пациентов были получены статистически значимые связи между плазменной концентрацией sVCAM-1 и клиническими, лабораторными а также инструментальными показателями тяжести течения коронавирусной инфекции.

Диагностическая значимость sVCAM-1 как маркера, ассоциированного с тяжелым течением и неблагоприятным прогнозом COVID-19, была изучена путем построения многофакторной логистической регресионной модели (табл. 4).

Таким образом, согласно представленным данным взаимосвязь sVCAM-1 с развитием неблагоприятного течения COVID-19 (наличием цитокинового шторма, промежуточной отрицательной КТ-динамики; потребностью в респираторной поддержке) оказалась значимой и независимой от пола, возраста пациентов, ИМТ и наличия в анамнезе гипертонической болезни и СД 2 типа. Необходимость в стартовой терапии высокими дозами ГК возрастала при наличии у пациентов СД 2 типа в анамнезе и также при повышении уровня sVCAM-1 в плазме крови. С помощью построения ROCкривой нами были рассчитаны пороговые значения изучаемого маркера sVCAM-1 для вышеперечисленных событий, что представлено на рис. 1.

Для полученных с помощью ROC-анализа пороговых значений sVCAM-1 также было рассчитано ОШ для каждого изучаемого события (табл. 5). При концентрации sVCAM-1 в плазме крови >120,03 нг/мл риск развития цитокинового шторма возрастал в 4,4 раза, >237,6 нг/мл – вероятность развития отрицательной динамики по данным КТ увеличивалась в 6,9 раз; значения sVCAM-1 >168,24 нг/мл и >235,87 нг/мл были сопряжены с повышенным риском необходимости применения высоких стартовых доз ГК (в 4,3 раза) и респираторной поддержки (в 4,75 раз), соответственно.

При анализе показателей сосудистого ремоделирования (табл. 6) не было выявлено статистически значимого различия по таким показателям как толщина комплекса интима-медиа (ТКИМ), CAVI и ABI между группами с разной степенью поражения легких. Показатели сосудистой жесткости не соответствовали диапазону патологических значений.

В ходе корреляционного анализа была выявлена значимая связь плазменной концентрации sVCAM-1 и ТКИМ в общей выборке пациентов (r=0,25; p=0,036).

Обсуждение

С начала пандемии COVID-19 стало понятно, что эндотелиальная дисфункция является универсальным и центральным механизмом патогенеза данной инфекции, определяющим тяжесть ее течения. В исследовании C. Guervilly и соавт. было продемонстрировано, что количество циркулирующих в крови (слущенных) эндотелиальных клеток, отражающих степень повреждения эндотелия, является предиктором поступления в отделения интенсивной терапии пациентов с COVID19, независимо от их сопутствующей патологии [7].

Понятие эндотелиальной дисфункции является комплексным и включает в себя нарушение сосудистого тонуса, склонность к тромбообразованию, повышение сосудистой жесткости (сосудистое старение), а также воспаление эндотелия и лейкоцитарную адгезию. Последняя реализуется посредством экспрессии на эндотелии молекул адгезии, в частности VCAM-1, плазменную концентрацию которой (sVCAM-1) можно рассматривать как маркер воспалительной дисфункции эндотелия [8]. При изучении данного маркера у больных с COVID-19 мы отметили нарастание плазменной концентрации sVCAM-1 по мере увеличения тяжести поражения легочной ткани, а также наличие корреляционных взаимосвязей между данным маркером и клиническими, лабораторными, а также инструментальными показателями тяжести течения заболевания. Подобные результаты были получены в исследовании M. Tong и соавт.: уровень sVCAM-1 был значимо больше у пациентов с COVID-19 по сравнению с контрольной группой, увеличивался по мере нарастания тяжести заболевания и снижался при выздоровлении [9]. Полученные данные подтверждаются и результатами метаанализа S. Lampsas и соавт., в котором выявлено значимое различие между содержанием sVCAM-1 у больных в критическом состоянии и стабильными пациентами с COVID-19 [10].

Одним из механизмов повреждения эндотелия является прямое цитопатическое действие SARS-CoV-2: эндотелий в большом количестве экспрессирует АПФ2, который и служит рецептором для внедрения коронавируса внутрь эндотелиальных клеток, что приводит к их апоптозу. Немаловажное повреждающее действие оказывают и медиаторы цитокинового шторма, характеризующего тяжелое течение COVID-19. Известно, что ИЛ-6 способствует повышенной экспрессии VCAM1 на поверхности эндотелия [11]. Нами были получены данные, позволяющие рассматривать sVCAM-1 не только как маркер, ассоциированный с развитием цитокинового шторма, но и промежуточной отрицательной КТ-динамики, необходимости в высоких дозах ГК и респираторной поддержке, что повышает его диагностическую ценность.

sVCAM-1 традиционно рассматривается как индикатор атеросклеротического поражения сосудов. Еще в 1993 г. M. G. Davies и соавт. установили наличие VCAM-1 в атеросклеротических бляшках [12]. Повышенные значения данного маркера в крови обнаруживаются у пациентов с острым коронарным синдромом, инфарктом миокарда или ишемическим инсультом [4]. В работе С. Г. Касаткиной и соавт. была продемонстрирована значимая прямая корреляция между ТКИМ сонной артерии и уровнем sVCAM-1 в крови у больных с СД 2 типа (r=0,54, р<0,05) [13]. Мы также отметили наличие подобной корреляции у больных с COVID-19, однако более слабой силы (r=0,25; p=0,036), что, вероятно, объясняется участием данной молекулы в системном воспалении в рамках COVID19 и отсутствием значимых признаков атеросклероза по данным проведенного обследования.

При изучении параметров сосудистой жесткости (индекса CAVI) мы не обнаружили значимых различий между группами с разной степенью поражения легочной ткани. Однако повышенные значения sVCAM-1 в группах пациентов с более тяжелым поражением легочной ткани, характеризующие воспалительную активацию эндотелия, могут представлять повышенный риск развития атеросклероза в будущем. Исследования, свидетельствующие о таком риске, стали появляться в мировой литературе. Так, в работе S. M. Ratchford и соавт. были получены более высокие показатели сосудистой жесткости у молодых пациентов спустя 3-4 недели после положительного результата ПЦР-тестирования на COVID-19 по сравнению с группой здоровых добровольцев сопоставимого возраста [14]. Согласно данным P. Ambrosino и соавт. у пациентов, перенесших COVID-19, в течение последующих двух месяцев были отмечены более низкие значения поток-зависимой вазодилатации плечевой артерии, характеризующие наличие эндотелиальной дисфункции, чем в группе контроля [15]. Учитывая сосудистое повреждение, характерное для COVID-19, Европейским обществом кардиологов рекомендована оценка эндотелиальной функции у всех пациентов, перенесших данное заболевание, с целью ранней диагностики долгосрочных кардиоваскулярных последствий COVID-19 [11].

Ограничения исследования

Наше исследование имеет ряд ограничений. Следует признать относительно небольшой размер выборки пациентов, включенных в исследование; отсутствие сопоставимой по возрасту, полу и коморбидной патологии группы сравнения без COVID-19, позволяющей оценить содержание sVCAM-1 в плазме крови пациентов без системного воспаления, а также одномоментный характер наблюдения пациентов, который не позволяет оценить причинно-следственные связи.

Заключение

Проведенное нами исследование активности маркера эндотелиального воспаления и дисфункции – sVCAM-1 подчеркивает одну из ключевых ролей патологии эндотелия в патогенезе COVID-19. Определение данного биомаркера в плазме крови представляет диагностическую ценность в отношении прогнозирования риска тяжелого течения COVID-19 и отдаленных, прежде всего сердечно-сосудистых его последствий, что требует дальнейшего углубленного изучения. Актуальной становится необходимость назначения не только упреждающей противовоспалительной терапии, но и вазопротективной, а также мониторирования эндотелиальной функции у пациентов, перенесших COVID-19.

Отношения и Деятельность. Нет. Исследование проведено при поддержке Первого МГМУ им. И. М. Сеченова (Сеченовский Университет).

Relationships and Activities. None. The study was performed with the support of the I. M. Sechenov First Moscow State Medical University (Sechenov University).