Email this article Topical issues of cardiovascular disease in patients with new coronoviral infection COVID-19. Clinical and morphological study
- Authors: Zbyshevskaya E.V.1, Makeeva T.I.1, Bitakova F.I.1,2, Bakholdina M.N.2, Sivtsova E.V.2, Semenova G.M.2, Zaytseva O.B.2
-
Affiliations:
- I.I. Mechnikov North-West State Medical University
- City Pokrovskaya Hospital
- Issue: Vol 40, No 2 (2021)
- Pages: 63-68
- Section: Biomedical research
- URL: https://journals.eco-vector.com/RMMArep/article/view/81196
- DOI: https://doi.org/10.17816/rmmar81196
Cite item
Full Text
Abstract
In about 30% of cases, Sars-CoV-2 pneumonia is complicated by damage to the cardiovascular system – myocardial infarction, pulmonary embolism, strokes, which are often fatal. There is still little data on the relationship between clinical manifestations and structural changes in the cardiovascular system during a new coronavirus infection. The material for the study was the data of the case histories and autopsies of 185 patients suffering from COVID-19 infection in the period September–December 2020. In the deceased patients, a higher percentage of lung tissue damage was recorded on CT data, and a low level of oxygen saturation at the time of hospitalization. Most of the patients had a history of cardiovascular disease, diabetes mellitus, chronic kidney disease, and cancer. The pronounced course of systemic immune inflammation was manifested by a high average level of indicators such as D-dimmer, ferritin, C-reactive protein and fibrinogen. Among the causes of death, respiratory failure prevailed against the background of infectious-toxic shock. Damage to the cardiovascular system was manifested by the development of acute myocardial infarction, pulmonary embolism, stroke. Evaluation of the data of postmortem examination revealed a higher prevalence of stroke and a lower incidence of pulmonary embolism and acute myocardial infarction. In a histological study, damage to the cardiovascular system is represented by direct damage to the myocardium in the form of microcytolysis of cardiomyocytes with the development of necrotic areas. The data obtained from the analysis of the study results allow us to draw conclusions about the relationship between the severity of the course of a new coronavirus infection and the frequency of damage to the cardiovascular system, as well as make assumptions about individual links in the pathogenesis of cardiovascular disease in COVID-19 (1 figure, 2 tables, bibliography: 10 refs).
Full Text
ВВЕДЕНИЕ
Пандемия коронавирусного заболевания 2019 г. (COVID-19), вызванная новым тяжелым острым респираторным синдромом, коронавирусом 2 (SARS-CoV-2), стала причиной внезапного и существенного увеличения числа госпитализаций по поводу пневмонии с полиорганной недостаточностью во всем мире [1, 2]. Хотя COVID-19 в первую очередь является тяжелым респираторным заболеванием, часто наблюдается острое повреждение миокарда [2, 3]. В свою очередь, ранее существовавшие сердечно-сосудистые заболевания предрасполагают к повреждению миокарда, вызванному SARS-CoV-2, и увеличению смертности, связанной с COVID-19 [4–6]. Патогенез органных поражений при COVID-19 обусловлен тремя группами взаимосвязанных между собой факторов, образующих порочный патологический круг: первый — цитопатическое повреждающее действие вируса на тропные клетки; второй — цитокиновый шторм, оказывающий повреждающее действие на ткани и сосуды и вызывающий воспалительную реакцию и коагулопатию; третий фактор — нарушения свертывания крови, сопровождаемые развитием тромбозов и кровоизлияний [3–6]. Проблема своевременного выявления поражения сердечно-сосудистой системы при инфекции COVID-19 чрезвычайно актуальна для мирового здравоохранения. Данный факт определяет важность и необходимость сопоставления данных патологоанатомических исследований с клинической оценкой поражения сердечно-сосудистой системы для совершенствования лечебно-диагностической тактики и уменьшения летальности в условиях продолжающейся пандемии COVID-19 [1, 3, 7].
Цель исследования — определение взаимосвязи между патологическими изменениями сердечно-сосудистой системы у пациентов, умерших от инфекции COVID-19, с клинической симптоматикой, биохимическими показателями, данными патологоанатомического и гистологического исследований.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материалом для данной работы послужили истории болезни, данные патологоанатомического исследования и аутопсийный материал 185 пациентов, проходивших лечение по поводу новой коронавирусной инфекции в Городской Покровской больнице за период с сентября по декабрь 2020 г. Диагноз был подтвержден ПЦР-тестом у 71 %, у остальных пациентов он был поставлен на основании данных клиники и компьютерной томографии (КТ) легких.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Средний возраст пациентов составил 74,9 лет, среди них 55,8 % женщин и 44,2 % мужчин. Женщины были статистически достоверно старше, чем мужчины (р < 0,0001). Распределение пациентов по степени поражения легких по данным КТ было представлено следующим образом: КТ 0 — 6,39 %; КТ 1 — 21,5; КТ 2 — 23,3; КТ 3 — 25,1 и КТ 4 — 23,7 %. Средний койко-день стационарного лечения составлял 9,37 сут, средний срок от начала заболевания до поступления в стационар составил 5,9 дней. При оценке факторов тяжелого течения инфекции и высокого риска неблагоприятного прогноза сатурация кислородом менее 90 % при поступлении в стационар регистрировалась у 108 пациентов (58 %). Сопутствующие заболевания имелись почти у всех умерших пациентов, но наиболее частым была артериальная гипертензия, за ней следовали ишемическая болезнь сердца, сахарный диабет и хроническая болезнь почек (см. рисунок). Встречаемость фибрилляции предсердий (ФП) составляла 33 %, что согласуется с данными других исследований, согласно которым среди пациентов с COVID-19 ФП выявлялась от 19 до 21 % всех случаев и чаще встречалась у пациентов с тяжелым течением заболевания, а среди умерших наблюдалась в 44 % случаев [3, 5]. Изменения основных показателей системного иммунного воспаления (С-реактивный белок (СРБ), ферритин), коагулограммы (фибриноген, D-димер) и ряда провоспалительных маркеров представлены в табл. 1.
Рисунок. Клинико-анамнестическая характеристика исследуемой группы
Таблица 1. Оценка показателей системного воспаления у пациентов исследуемой группы
Показатель | Mean | Median | Min | Max | Low Q | Upper Q | Std. Dev | Std. Error |
Тропонин | 1957,321 | 54,900 | 0,0000 | 50000,00 | 16,2000 | 243,400 | 6856,396 | 644,9955 |
D-димер | 4326,412 | 1509,000 | 0,0000 | 53700,00 | 616,0000 | 4024,000 | 8207,581 | 696,1580 |
СРБ | 140,611 | 123,950 | 0,0000 | 469,00 | 75,7600 | 192,790 | 92,150 | 7,4257 |
Ферритин | 1258,005 | 760,500 | 0,0000 | 4772,00 | 448,8500 | 1880,000 | 1101,528 | 110,1528 |
Тромбоциты | 179,030 | 161,500 | 5,0000 | 670,00 | 106,0000 | 221,500 | 112,886 | 8,7094 |
Лейкоциты | 15,072 | 13,280 | 1,8000 | 57,14 | 9,3000 | 19,400 | 8,755 | 0,6715 |
Нейтрофилы | 13,775 | 11,405 | 0,8000 | 94,20 | 7,9000 | 17,900 | 10,564 | 0,8404 |
Лимфоциты | 1,536 | 0,755 | 0,0300 | 32,00 | 0,5000 | 1,160 | 3,606 | 0,2868 |
Прокальцитонин | 1,349 | 0,485 | 0,0400 | 12,75 | 0,2150 | 0,935 | 2,706 | 0,5113 |
Фибриноген | 18,234 | 4,750 | 1,1400 | 1205,00 | 3,3550 | 6,625 | 125,115 | 13,0441 |
КФК | 737,859 | 264,350 | 17,6000 | 13452,00 | 114,1000 | 764,300 | 1510,346 | 122,5052 |
Примечание. СРБ — С-реактивный белок; КФК — креатинфосфокиназа.
Выраженное течение системного иммунного воспаления и прокоагуляционная активность проявлялись высоким среднем уровнем таких показателей, как D-димер — 4,326 нг/мл, ферритин — 1258 мкг/л, СРБ — 140,6 мг/л, фибриноген — 18,23 г/л, при этом уровень прокальцитонина составлял 1,34 мг/л. Высокий уровень тропонина являлся отражением как непосредственного повреждения миокарда при максимальных значениях — 50000 пкг/мл, так и остротой системного воспалительного ответа при средних значениях 1957,3 пкг/мл. Выявленная лимфоцитопения 0,7 × 109/л и снижение значений тромбоцитов 179,03 × 109/л у пациентов с летальным исходом согласуются с данными других авторов [3].
Основные причины смерти СOVID-19 по данным патологоанатомического заключения приведены в табл. 2.
Таблица 2. Сравнительная оценка причин летального исхода по данным истории болезни и патологоанатомического заключения
Показатель | Клинический диагноз | Патологоанатомический диагноз |
ОРДС, n (%) | 174 (94) | 154 (83) |
ОИМ, n (%) | 17 (9) | 23 (12) |
ТЭЛА, n (%) | 54 (29) | 11 (6) |
ОНМК, n (%) | 7(3,8) | 23 (12) |
ИЭ, n (%) | – | 3 (1,6) |
Перикардит, n (%) | – | 2 (1) |
Энцефалит, n (%) | – | 1 (0,5) |
Менингит, n (%) | – | 1 (0,5) |
ПЦР +, n (%) | 132 (71) | 120 (65) |
Примечание. ОРДС — острый респираторный дистресс-синдром; ОИМ — острый инфаркт миокарда; ТЭЛА — тромбоэмболия легочной артерии; ОНМК — острое нарушение мозгового кровообращения; ИЭ — инфекционный эндокардит.
Основная причина летального исхода в наблюдаемой группе по клиническим данным: дыхательная недостаточность на фоне инфекционно-токсического шока — 174 (94 %); с поражением сердечно-сосудистой системы: ОИМ — 17 (9 %); ТЭЛА — 54 (29 %); ОНМК — 7 (3,8 %); ОИМ + ТЭЛА — 16 (9 %); ОИМ + ОНМК + ТЭЛА — 7 (3,8 %). При этом, по данным патологоанатомического исследования, отмечается статистически значимо меньшее количество подтвержденных диагнозов ТЭЛА — 23 (12 %) (из них ТЭЛА — 9, тромбозы мелких ветвей ЛА — 14), ОИМ — 11 (6 %), в то время как выявлено значимо большее количество ОНМК — 23 (12 %). Невысокая встречаемость прижизненно диагностированных ОНМК, вероятно, связана с тяжелым течением инфекции и маскированием клинической симптоматики явлениями инфекционно-токсического шока. Кроме того, при проведении патологоанатомического исследования установлены поражения сердечно-сосудистой системы: инфекционный эндокардит, гнойный перикардит, разрыв аневризмы аорты.
При гистологическом исследовании поражение сердечно-сосудистой системы представлены прямым повреждением миокарда в виде микроцитолиза кардиомоцитов с развитием некротических участков в 64 (35 %) случаях, гистологически определяется участок некроза миокарда с лизисом и фрагментацией кардиомиоцитов, отсутствием ядер, массивной лейкоцитарной инфильтрацией и сосудистым полнокровием. Развитие гемморагического синдрома наблюдалось в 73 (39 %) случаев, выраженная паренхиматозная дистрофия внутренних органов — у 143 (77 %) пациентов. Зарегистрированы единичные случаи поражения головного мозга в виде энцефалита — 1 (0,5 %) и гнойного менингита — 1 (0,5 %). Обращает на себя внимание то, что у большинства больных на вскрытии обнаруживают увеличение размеров и массы сердца (400 г и выше). Процент подтверждения COVID-19 по данным аутопсийного материала составляет 65 %.
ВЫВОДЫ
Раскрытие патологической основы COVID-19 имеет важное значение для понимания патофизиологии заболевания и воздействия вируса на сердечно-сосудистую систему. Структурные и гистологические изменения миокарда и головного мозга связаны как с развитием острого системного воспалительного ответа, так и с прямым повреждающим воздействием вируса на кардиомиоциты. Симптомы поражения сердечно-сосудистой системы у умерших больных с Sars-CoV-2-пневмонией обусловлены тяжестью коморбидной патологии, степенью выраженности воспалительного процесса, интоксикацией, площадью поражения легочной ткани, склонностью к повышенной свертываемости крови и тромботическими осложнениям.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Источник финансирования. Финансирование данной работы не проводилось.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Этическая экспертиза. Проведение исследования одобрено локальным этическим комитетом ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова».
Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.
About the authors
Elizaveta V. Zbyshevskaya
I.I. Mechnikov North-West State Medical University
Author for correspondence.
Email: E.Zbyshevskaya@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-2565-3548
SPIN-code: 7761-0942
M.D., Ph.D. (Medicine)
Russian Federation, 41, Kirochnaya str., Saint Petersburg, 191015Tatyana I. Makeeva
I.I. Mechnikov North-West State Medical University
Email: Tatyana.Makeeva@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0003-3819-486X
SPIN-code: 4915-3109
M.D., D.Sc. (Medicine)
Russian Federation, 41, Kirochnaya str., Saint Petersburg, 191015Fatima I. Bitakova
I.I. Mechnikov North-West State Medical University; City Pokrovskaya Hospital
Email: Fatima.Bitakova@szgmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-6637-8266
SPIN-code: 8624-7193
M.D., Ph.D. (Medicine)
Russian Federation, 41, Kirochnaya str., Saint Petersburg, 191015; Saint PetersburgMarina N. Bakholdina
City Pokrovskaya Hospital
Email: hospital@pokrovskaya.org
Russian Federation, Saint Petersburg
Elena V. Sivtsova
City Pokrovskaya Hospital
Email: hospital@pokrovskaya.org
Russian Federation, Saint Petersburg
Galina M. Semenova
City Pokrovskaya Hospital
Email: hospital@pokrovskaya.org
M.D., Ph.D. (Medicine)
Russian Federation, Saint PetersburgOlga B. Zaytseva
City Pokrovskaya Hospital
Email: hospital@pokrovskaya.org
Russian Federation, Saint Petersburg
References
- Arutyunov GP, Tarlovskaya EI, Arutyunov AG, et al. International register “Dynamics analysis of comorbidities in SARS-CoV-2 survivors” (AKTIV) and the register “Analysis of hospitalizations of comorbid patients infected during the second wave of SARS-CoV-2 outbreak” (AKTIV 2). Russian Journal of Cardiology. 2021;26(3):4358. (In Russ.) doi: 10.15829/1560-4071-2021-4358
- Inciardi RM, Adamo M, Lupi L, et al. Characteristics and outcomes of patients hospitalized for COVID-19 and cardiac disease in Northern Italy. Eur Heart J. 2020;41(19):1821–1829. doi: 10.1093/eurheartj/ehaa388
- Sugraliyev AB. Cardiac Involvement in COVID-19. Kardiologiia. 2021;61(4):15–23. (In Russ.) doi: 10.18087/cardio.2021.4.n1408
- Kogan EA, Berezovsky YuS, Protsenko DD, et al. Pathological anatomy of infection caused by SARS-CоV-2. Russian Journal of Forensic Medicine. 2020;6(2):8–30. (In Russ.) doi: 10.19048/2411-8729-2020-6-2-8-30
- Halushka MK, Vander Heide RS. Myocarditis is rare in COVID-19 autopsies: cardiovascular findings across 277 postmortem examinations. Cardiovasc. Pathol. 2021;50:107300. doi: 10.1016/j.carpath.2020.107300
- Parohan M, Yaghoubi S, Seraji A et al. Risk factors for mortality in patients with Coronavirus disease 2019 (COVID-19) infection: a systematic review and meta-analysis of observational studies. Aging Male. 2020;23(5):1416–1424. doi: 10.1080/13685538.2020.1774748
- Bradley BT, Maioli H, Johnston R, et al. Histopathology and ultrastructural findings of fatal COVID-19 infections in Washington State: a case series. Lancet. 2020;396(10247):320–332. doi: 10.1016/S0140-6736(20)31305-2
- Kryukov EV, Potekhin NP, Fursov AN, et al. Comparative characteristics of individuals with high normal blood pressure according to the carotid intima-media values. Arterial Hypertension. 2016;22(1): 41–51. (In Russ.). doi: 10.18705/1607-419X-2016-22-1-41-51
- Moroz EV, Karateev AE, Kryukov EV, Chernetsov VA. Gastrointestinal bleeding with the use of new oral anticoagulants: epidemiology, risk factors, treatment, and prevention. Rheumatology Science and Practice. 2017;55(6):675–684 (In Russ.). doi: 10.14412/1995-4484-2017-675-684
- Zaitsev AA, Golukhova EZ, Mamalyga ML, et al. Efficacy of methylprednisolone pulse therapy in patients with COVID19. Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy. 2020;22(2):88–91. (In Russ.). doi: 10.36488/cmac.2020.2.88-91
Supplementary files
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).