Введение
В первой половине 2020 г. в медицинской прессе появились сообщения о наличии признаков полиорганного поражения при инфицировании человека SARS-CoV-2. Было высказано предположение о дополнительной роли в патогенезе заболевания COVID-19 гемоглобинопатии, гипоксии и перегрузки железом клеток паренхиматозных органов. В научных исследованиях, проведенных китайскими авторами, были идентифицированы два потенциальных патофизиологических механизма: 1) взаимодействие SARS-CoV-2 с молекулой гемоглобина через CD147, CD26 и другие рецепторы, расположенные на эритроците и/или клетке крови прекурсоры; 2) гепцидин-миметическое действие вирусного спайкового белка, индуцирующего блокировку белка ферропортина [1, 2]. Предполагается, что развитие при этом денатурации гемоглобина и нарушение метаболизма железа могут быть причинами: а) снижения уровня функционирующего гемоглобина; б) перегрузки клеток/ткани ионами железа (гиперферритинемия); в) высвобождения свободного токсического циркулирующего гема; г) гипоксемии и системного характера гипоксии; д) восстановления оксида азота; е) активации свертывания крови; ж) ферроптоза с активацией окислительного стресса и липопероксидации; з) митохондриальной дегенерации и апоптоза. Эти нарушения могут быть причиной нескольких клинических синдромов, таких как отек легких из-за артериального вазоспазма и тромбоза, при сужении и изменении альвеолярно-капиллярного барьера, сидеробластоподобная анемия, повреждение эндотелия, вазоспастический акросиндром и артериовенозные тромбоэмболии [3].
Было высказано предположение, что положительный эффект противомалярийных препаратов при COVID-19 связан с тем, что гидроксихлорохин и флавипривир ингибируют связывание белка оболочки вируса с молекулой порфиринового кольца. Однако ряд проведенных позже контролируемых исследований, изучающих эффективность этих препаратов, не выявил пользы от лечения хлорохином и гидроксихлорохином. Кроме того, авторы предположили, что из-за побочных эффектов препараты могут приносить больше вреда, чем пользы [4]. Так, в группе пациентов с COVID-19, принимавших противомалярийные препараты в высоких дозировках, было зарегистрировано повышенное количество летальных исходов [5].
Изучение проблемы в проведенных клинических исследованиях не подтвердило части выдвинутых гипотез. Так, было установлено, что пациенты с тяжелым течением заболевания имели более выраженные нарушения лабораторных показателей, в том числе изменения гранулоцитарного ростка костного мозга, включая лимфоцитопению и лейкопению [6, 7]. Эти отклонения позволили предположить [8], что инфекция COVID-19 может быть связана с клеточным иммунодефицитом, для тяжелых больных характерна нейтропения, а нейтрофилез связан с присоединением вторичной инфекции. Причем у больных количество лимфоцитов продолжало уменьшаться вплоть до наступления смерти [8]. При ретроспективном анализе у невыживших пациентов в течение болезни уровень D-димера, мочевины, креатинина, ферритина в крови продолжали увеличиваться. Нейтропения, по мнению исследователей, может быть связана с «цитокиновым штормом», нейтропенией потребления, вызванными вирусной инфекцией [3]. В общем анализе крови с лейкоцитарной формулой при COVID-19 авторы наблюдали следующие изменения: лимфоцитопения — у 83,2% пациентов; тромбоцитопения — у 36,2%; лейкопения — у 33,7%.
При этом лимфоцитопенией исследователи считали снижение количества лимфоцитов в абсолютных значениях в общем анализе крови ниже 1,0 тыс/мкл [6]. Однако другие исследователи считают, что последствия лимфоцитопении наблюдаются уже при количестве лимфоцитов ниже 1,5·109/л. Тромбоцитопения при COVID-19 — это частое состояние, характеризующееся снижением количества тромбоцитов ниже 150·109/л, что может сопровождаться повышенной кровоточивостью и проблемами с остановкой кровотечений. Лейкопенией следует считать снижение количества лейкоцитов в единице объема крови (менее 4000 в 1 мкл), при этом нарушаются двигательная активность (синдром «ленивых лейкоцитов») зрелых нейтрофилов и их выход из костного мозга в кровь. В отношении изучения изменений эритроидного ростка костного мозга исследований значительно меньше, и результаты их разноречивы [6, 11].
Цель и задачи настоящего исследования — изучить показатели периферической крови и их динамику у больных COVID-19, проходивших лечение с диагнозом «вирусная пневмония» в городском стационаре Москвы в период апрель—июнь 2020 г.
Материал и методы
Проведен анализ результатов обследования 206 больных, поступивших в ГКБ №15 им. О.М. Филатова после перепрофилирования стационара для приема больных с COVID-19, в период с 28.04.20 по 01.06.20 с диагнозами: U07.1 Коронавирусная инфекция COVID-19, вирус идентифицирован (подтвержден лабораторным тестированием независимо от тяжести клинических признаков или симптомов); U07.2. Коронавирусная инфекция COVID-19, вирус не идентифицирован (COVID-19 диагностируется клинически или эпидемиологически, но лабораторные исследования неубедительны или недоступны); J12.9. Внебольничная пневмония.
Данные всех больных были архивированы в городской компьютерной системе Департамента здравоохранения Москвы КИС ЕМИАС (единая медицинская информационно-аналитическая система)
Все 206 больных (82 мужчины и 124 женщины) проходили лечение в 3-м отделении (зав. д.м.н. Н.А. Соколова) клиники. Возраст пациентов варьировал от 26 до 97 лет (средний возраст 56,8±6,1 года). Из стационара после выздоровления были выписаны 197 пациентов, 6 были переведены в реанимационное отделение, где скончались, 3 больных умерли в отделении. Исследование периферической крови и подсчет лейкоцитарной формулы проводили на анализаторах Cobas Micro и Advia-21-20 (Simens, Германия). Биохимические исследования выполняли на спектрофотометре Getpremier (США).
Результаты
У больных COVID-19 и пневмонией были выявлены изменения показателей эритроидного, мегакариоцитарного и гранулоцитарного ростков крови. Сопоставляя анамнестические сведения о характере патологии крови инфицированных больных до настоящей госпитализации и оценивая динамику их лабораторных показателей в стационаре, мы смогли приблизиться к пониманию основных тенденций гематологических изменений под влиянием COVID-19. Наиболее значимым (28,6%) выявленным изменением в эритроидном ростке таких больных было снижение концентрации гемоглобина в эритроците. При учете того, что у 9,2% больных эти изменения имелись на догоспитальном этапе, можно считать, что связанное с COVID-19 и пневмонией снижение показателя имелось не менее чем у 20% пациентов (табл. 1). Тенденция к увеличению концентрации гемоглобина и числа эритроцитов в крови наблюдалась у 18—20% больных, что может отражать компенсаторное увеличение эритропоэза в костном мозге, наиболее интенсивное у больных с тяжелой гипоксией при поражении большой дыхательной поверхности легких в разгар пневмонии.
Таблица 1. Содержание эритроцитов, тромбоцитов и венозный гематокрит в периферической крови у обследованных больных COVID-19 и пневмонией (n=206)
| № п/п | Показатель периферической крови | Среднее значение показателя (предельные отклонения), число случаев с отклонениями от рефренсной нормы (частота отклонения в %) |
| 1. | Средняя концентрация гемоглобина в плазме крови, г/л | 131,8±7,8 (86—158) |
| 2. | Число случаев и процент от общего числа с концентрацией гемоглобина ниже референсных значений (120 г/л) | 24 (11,6%) |
| 3. | Число случаев и процент от общего числа с концентрацией гемоглобина выше референсных значений (140 г/л) | 39 (18,9%) |
| 4. | Среднее значение количества эритроцитов в плазме крови (1012/л) | 4,47±0,39 (2,5—6,4) |
| 5. | Число случаев и процент от общего числа с количеством эритроцитов ниже референсных значений (3,9·1012/л) | 15 (7,3%) |
| 6. | Число случаев и процент от общего числа с количеством эритроцитов выше референсных значений (4,9·1012/л) | 43 (20,8%) |
| 7. | Показатель венозного гематокрита,%) | 39,3±1,45 (26—49) |
| 8. | Число случаев и процент от общего числа, с уровнем гематокрита ниже референсных значений (36%) | 28 (13,6%) |
| 9. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем гематокрита выше референсных значений (42%) | 33 (16,1%) |
| 10. | Средние значения объема эритроцитов (фл) | 88,2±7,4 (61—105) |
| 11. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем объема эритроцитов ниже референсных значений (80 фл) | 9 (4,4%) |
| 12. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем объема эритроцитов выше референсных значений (100 фл) | 6 (2,9%) |
| 13. | Средние значения концентрации гемоглобина в эритроците (г/л) | 337,5±41,5 (287—403) |
| 14. | Индивидуальные значения концентрации гемоглобина в эритроците ниже референсных (330 г/л) | 59 (28,6%)* |
| 15. | Индивидуальные значения концентрации гемоглобина в эритроците выше референсных (380 г/л) | 6 (2,9%) |
| 16. | Среднее значение количества тромбоцитов в плазме крови (109 /л) | 242,5±68 (110—476) |
| 17. | Число случаев и процент от общего числа с количеством тромбоцитов ниже референсных значений (150·109/л) | 19 (9,2%) |
| 18. | Число случаев и процент от общего числа с количеством тромбоцитов выше референсных значений (450·109/л) | 7 (3,4%) |
| 19. | Средние значения индивидуальных показателей среднего объема тромбоцитов (фл) | 7,41±0,63 (5,9—10,2) |
| 20. | Индивидуальные значения среднего объема тромбоцитов ниже рефренсных значений (7,6 фл) | 86 (41,7%)* |
| 21. | Индивидуальные значения среднего объема тромбоцитов выше рефренсных значений (10,8 фл) | 0 |
Примечание. * — достоверное отличие значений между показателями в парах 14—15 (p<0,02) и 20—21 (p<0,001).
При анализе изменений мегакариоцитарного ростка отметили выраженную тенденцию к снижению числа тромбоцитов нормального размера и увеличению макроцитарных форм у 41% больных, что может быть признаком повышенного расхода клеток на процессы внутрисосудистого тромбообразования и усиленного отшнуровывания от мегакариоцита более молодых форм тромбоцитов малого объема.
Результаты анализа характера изменений числа лейкоцитов в периферической крови у больных COVID-19 и пневмонией показали, что случаи лейкопении встречались нечасто — у 7% больных (табл. 2), напротив, лейкоцитоз выявлялся более чем у 20% пациентов. Признаки лимфопении встречались несколько чаще, чем случаи с лимфоцитозом, при оценке показателей относительного лимфоцитоза, на 13,1%, однако различие не было статистически достоверным. При оценке количества лимфоцитов у больных COVID-19 и пневмонией в абсолютных цифрах установлено, что число случаев с уменьшением клеток в крови было на 31,1% больше (p<0,01, достоверно), чем с лимфоцитозом. Наиболее часто у больных COVID-19 и пневмонией отмечались признаки снижения числа самых крупных и максимально наполненных лизосомами фагоцитов гранулоцитарного ряда — моноцитов.
Таблица 2. Показатели содержания в периферической крови лейкоцитов и характер изменения лейкоцитарной формулы у обследованных больных COVID-19 и пневмонией (n=206)
| №п/п | Показатель периферической крови | Среднее значение показателя (предельные отклонения), число случаев с отклонениями от рефренсной нормы (частота отклонения в %) |
| 1. | Среднее значение количества лейкоцитов в плазме крови (1012/л) | 6,57±1,08 (2,3—20,0) |
| 2. | Число случаев и процент от общего числа с количеством лейкоцитов ниже референсных значений (4,0·109/л) | 15 (7,3%) |
| 3. | Число случаев и процент от общего числа с количеством лейкоцитов выше референсных значений (9,0·109/л) | 43 (20,8%) |
| 4. | Среднее значение относительного количества гранулоцитов в плазме крови (в% от числа лейкоцитов) | 66,1±7,8 (41,8—84) |
| 5. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем гранулоцитов ниже референсных значений (48%) | 11 (5,3%) |
| 6. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем гранулоцитов выше референсных значений (80%) | 8 (3,9%) |
| 7. | Среднее значение абсолютного количества гранулоцитов в плазме крови (109/л) | 4,43±0,88 (1,5—8,5) |
| 8. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем гранулоцитов ниже референсных значений (2·109/л) | 4 (1,9%) |
| 9. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем гранулоцитов выше референсных значений (6,5·109/л) | 26 (12,6%) |
| 10. | Среднее значение относительного количества лимфоцитов в плазме крови (в % от числа лейкоцитов) | 26,0±3,1 (6—52,6) |
| 11. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем лимфоцитов ниже референсных значений (19%) | 56 (27,2%) |
| 12. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем лимфоцитов выше референсных значений (37%) | 29 (14,1%) |
| 13. | Среднее значение абсолютного количества лимфоцитов в плазме крови (109/л) | 1,54±0,40 (0,43—4,4) |
| 14. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем лимфоцитов ниже референсных значений (1,2·109/л) | 74 (35,9%)* |
| 15. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем лимфоцитов выше референсных значений (3·109/л) | 10 (4,8%) |
| 16. | Среднее значение относительного количества моноцитов в плазме крови (в % от числа лейкоцитов ) | 4,26±0,89 (1,7—9,5) |
| 17. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем моноцитов ниже референсных значений (3%) | 57 (27,7%)* |
| 18. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем моноцитов выше референсных значений (12%) | 0 |
| 19. | Среднее значение абсолютного количества моноцитов в плазме крови (109/л) | 0,250±0,020 (0—2,8) |
| 20. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем моноцитов ниже референсных значений (0,3·109/л) | 116 (56,3%)* |
| 21. | Число случаев и процент от общего числа с уровнем моноцитов выше референсных значений (1,1·109/л) | 3 (1,4%) |
Примечание. * — достоверное отличие значений между показателями в парах 14—15 (p<0,01), 17—18 (p<0,03) и 20—21 (p<0,001).
При расчете числа моноцитов в процентном отношении ко всем лейкоцитам, признаки их снижения были выявлены у 27,7% больных, а в абсолютных значениях — у 56,3%, различия между частотой случаев с моноцитопенией и моноцитозом достоверны.
Анализ данных преморбидного «гематологического» фона у обследованных больных COVID-19 и пневмонией позволил установить, что патологические изменения в периферической крови в подавляющем большинстве случаев (у 18 из 19 больных) были связаны с поражением эритроидного ростка крови и лишь в одном случае — гранулоцитарного (лейкоцитоз у больного с опухолью головного мозга) (табл. 3).
Таблица 3. Анамнестические сведения о заболеваниях с хроническими гематологическими изменениями у 19 из 206 больных COVID-19 и пневмонией
| № п/п | Заболевания и синдромы | Характер гематологических изменений |
| 1. | Анемия железодефицитная | Нормохромная, нормоцитарная анемия средней тяжести |
| 2. | ХБП 4-й степени | Анемия микроцитарная, гипохромная, железодефицитная, легкого течения |
| 3. | Острый лейкоз, миелодиспластический синдром. Состояние после полихимиотерапии | Нормохромная, нормоцитарная анемия средней тяжести |
| 4. | Постгеморрагическая анемия. Острый эрозивный гастрит | Анемия нормохромная, нормоцитарная, с нормальным уровнем железа сыворотки |
| 5. | Постгеморрагическая анемия. Маточное кровотечение | Анемия нормохромная, нормоцитарная, легкого течения |
| 6. | Опухоль головного мозга. Удаление опухоли. Полихимиотерапия | Лейкоцитоз |
| 7. | Опухоль правого легкого | Анемия гипохромная, нормоцитарная, тяжелого течения |
| 8. | Рак мочевого пузыря. Операция ТУР | Анемия нормохромная, нормоцитарная, легкого течения |
| 9. | Эрозивный гастрит | Анемия нормохромная, нормоцитарная, легкого течения. Нормальный уровень сывороточного железа |
| 10. | Системная красная волчанка | Анемия гипохромная, микроцитарная, легкого течения. |
| 11. | Хронический гастрит | Анемия нормохромная, нормоцитарная, легкого течения. Снижение концентрации B12 |
| 12. | Рак почки. Нефрэктомия | Анемия нормохромная, нормоцитарная, легкого течения. Нормальный уровень сывороточного железа |
| 13. | Рак желудка. Резекция желудка | Анемия нормохромная, нормоцитарная, легкого течения. Нормальный уровень сывороточного железа |
| 14. | Рак простаты с прорастанием в толстую кишку | Анемия нормохромная, нормоцитарная, среднетяжелого течения. Нормальный уровень сывороточного железа |
| 15. | Рак волосистой части головы. 4 курса полихимиотерапии | Анемия нормохромная, нормоцитарная, легкого течения |
| 16. | Рак правой почки. Нефрэктомия | Анемия гиперхромная, макроцитарная, среднетяжелая, железодефицитная |
| 17. | Хронический эрозивный гастрит | Анемия микроцитарная, нормохромная, железодефицитная |
| 18. | Эрозивный бульбит | Анемия нормохромная, нормоцитарная, легкого течения |
| 19. | Рак желудка. Гастрэктомия | Анемия макроцитарная, нормохромная, B12 -дефицитная |
Таким образом, наиболее характерными гематологическими изменениями, выявленными при обследовании в стационаре больных COVID-19 и пневмонией были: снижение у значительной части больных уровня в периферической крови числа клеток, отвечающих за фагоцитоз (моноцитов), и клеток, выполняющих функцию клеточного и гуморального иммунитета (лимфоцитов), снижение среднего объема тромбоцитов, уменьшение концентрации гемоглобина в эритроците.
Обсуждение
Данные настоящего исследования свидетельствуют о том, что у значительной части (более 28%) больных COVID-19 и пневмонией концентрация гемоглобина в эритроцитах ниже референсных значений. В то же время часть больных с хронической анемией была существенно меньше и составила, по анамнестическим данным, около 9%.
Можно пытаться объяснить это обстоятельство и с позиций гипотезы о повреждении белками вируса SARS-CoV-2 белков, синтезирующих гемоглобин в эритроците человека. Гипотеза была сформулирована китайскими исследователями W. Liu, H. Li [1, 2], которые выявили, что протеины вируса проникают в молекулу гемоглобина и блокируют связывание железа с порфириновым кольцом. При этом мешают транспортировке кислорода 4 обнаруженных белка: orf1ab, ORF10, ORF3a и участвующий лишь поверхностно ORF8. Гемоглобин с низким содержанием железа в дальнейшем не способен выполнять свою основную функцию — транспортировать кислород. Теоретически при этом может наблюдаться увеличение в системном кровотоке концентрации белка, утилизирующего железо, — ферритина. Вопрос остается открытым, исследования по оценке уровня ферритина у больных COVID-19 пока отсутствуют.
В настоящем исследовании, при анализе изменений мегакариоцитарного ростка наблюдалась выраженная тенденция к снижению числа тромбоцитов нормального размера и увеличению числа микроцитарных форм у 40% больных, что может быть признаком повышенного расхода клеток на процессы внутрисосудистого тромбообразования и замещающего при дефиците пластинок отшнуровывания от мегакариоцита молодых форм малого объема.
Данных об уменьшении объема тромбоцитов при COVID-19 в доступной литературе мы не встретили. Признаки избыточного тромбообразования и увеличения метаболита фибриногена D-димера при такой патологии были отмечены ранее и описаны в нескольких клинических исследованиях [6, 7].
По данным исследования гранулоцитарного ростка крови мы отметили, что иммунная система при COVID-19 только у части больных (20%), в основном в возрасте старше 60 лет, реагировала на пневмонию лейкоцитозом. Это может свидетельствовать о существенной депрессии иммунной системы, даже в период максимальных воспалительных изменений в легочной ткани. Основным типом изменений в лейкоцитарной формуле больных были моноцитопения (у 56%) и лимфопения (у 27%).
По данными литературы, лимфопения среди пациентов с COVID-19 является наиболее частым типом лейкоцитарных изменений и встречается примерно у 83% больных [6]. В случаях с летальным исходом лимфопения становилась более тяжелой, вплоть до смерти больного [8]. Помимо лимфопении с тяжелым течением заболевания также могут быть связаны нейтрофилия, повышенный уровень аланинаминотрансферазы и аспартатаминотрансферазы в сыворотке крови, повышенный уровень лактатдегидрогеназы, высокий уровень C-реактивного белка и ферритинов [6]. С летальными исходами ассоциируются повышенный уровень D-димера и лимфопения [9—11].
В крови человека имеются циркулирующий по кровотоку пул моноцитов и маргинальный пул, примыкающий к сосудистой стенке, который в 3,5 раза больше циркулирующего. В периферической крови моноциты составляют 1—10% всех лейкоцитов, абсолютное количество у взрослых — 80—600 клеток в 1 мм3. Моноциты обладают выраженной фагоцитарной функцией. Это самые крупные клетки периферической крови, они являются макрофагами, т.е. могут поглощать относительно крупные частицы и клетки или большое количество мелких частиц и, как правило, не погибают после фагоцитирования (возможна гибель моноцитов при наличии у фагоцитированного материала каких-либо цитотоксических для моноцита свойств). Этим они отличаются от микрофагов (нейтрофилов и эозинофилов), способных поглощать лишь относительно небольшие частицы и, как правило, погибающих после фагоцитирования [12].
Заключение
Полученные данные свидетельствуют о сочетанном многокомпонентном патогенном воздействии новой коронавирусной инфекции COVID-19 на все три ростка системы гемопоэза у больных с пневмонией: с угнетением процессов насыщения эритроцита гемоглобином, стимуляцией эритропоэза у части из них, изменением объема тромбоцитов, с формированием аномальных макроформ пластинок, с отсутствием реактивного лейкоцитоза на острое воспаление, уменьшением числа моноцитарных фагоцитов и лимфоидных клеток. Возможно, что некоторые из этих изменений могут влиять на прогноз и тяжесть течения заболевания.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.