ISSN 2412-4036 (print)
ISSN 2713-1823 (online)

Dynamics of morphofunctional indexes of microcirculatory bloodstream in a patient who have suffered from COVID-19

Kheilo T.S., Gladysheva E.G., Danilogorskaya Yu.A., Dzhavatkhanova M.R.

1) LLC «Center for Therapeutic Ophthalmology» (LLC «CTO»), Moscow; 2) I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia (Sechenov University)
Abstract. In the pathogenesis of COVID-19, a significant role is assigned to microcirculation disorders. A number of works performed by various methods in vivo have shown similar disorders in patients with a new coronavirus infection at various stages of the disease. However, there have been no studies on the non-invasive research of microcirculation parameters in patients before the beginning of new coronavirus infection and at the stage of resolution of polysegmental pneumonia associated with COVID-19. In the represented clinical case, using bulbar microscopy, we revealed a significant declination of microcirculation indexes in a patient with pneumonia associated with COVID-19, at the resolution stage, compared with the initial data before the start of the disease, which suggests the influence of COVID-19 at the morphofunctional parameters of the microcirculatory bloodstream. The obtained data are consistent with the concept of the role of microcirculation disorders caused by endothelial damage in COVID-19 pathogenesis.

Keywords

coronavirus infection
COVID-19
microcirculation
bulbar capillaroscopy

Патогенез коронавирусной инфекции (COVID-19), вызванной SARS-CoV-2, еще недостаточно изучен, однако значимая роль отводится нарушениям системной микроциркуляции, что связывают с повреждением эндотелия и развитием эндотелиита, а также возникновением распространенных васкулитов и тромбозов [1–3].

Одним из путей попадания SARS-CoV-2 в клетки организма могут служить рецепторы трансмембранного ангиотензинпревращающего фермента-2 (АСЕ-2), которые расположены в клетках эндотелия артерий, вен, эпителии респираторного тракта, альвеолярных моноцитах и макрофагах, различных тканях глазного яблока и др. [1, 4, 5, 7]. Внедрение вируса в клетки сопровождается повреждением эндотелия, эндотелиальной дисфункцией, а также периваскулярным воспалением, которое усиливает повреждение эндотелия [6].

Заболевание носит преимущественно респираторный характер, но может быстро вызвать поражение желудочно-кишечного тракта, почек, сердца, нервной системы и других органов с сопутствующей тромбоцитарно-эндотелиальной дисфункцией и развитием быстрого, опасного для жизни свертывания крови и воспаления [1, 5, 8].

Существующие данные о патогенезе COVID- 19 свидетельствуют, что исследование состояния микроциркуляции как в острой стадии, особенно в отделении интенсивной терапии [9], так и у переболевших этим заболеванием представляет научный и практический интерес [10, 13, 16]. В ряде исследований, проведенных разными неинвазивными методами in vivo, установлено нарушение показателей микроциркуляции у пациентов с COVID-19, однако полученные результаты носили неоднозначный характер.

Так, у пациентов с тяжелой пневмонией COVID-19, осложненной острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС), при проведении сублингвальной ручной видеомикроскопии было выявлено уменьшение доли перфузируемых сосудов и снижение скорости кровотока в сочетании с высокой плотностью капиллярной сети. Авторы делают вывод о том, что высокая плотность сосудов, вероятно, связана с усилением ангиогенеза или увеличением количества функционирующих капилляров, которое могло быть вызвано гипоксией [11].

В более ранней работе, выполненной тем же методом, другие исследователи показали обратную корреляцию плотности сублингвальных микрососудов с уровнем Д-димера у 12 пациентов с тяжелой пневмонией SARS-CоV-2. У пациентов с более высоким уровнем Д-димера наблюдалась значительно более низкая плотность перфузируемых сосудов. Эти данные, по мнению авторов, подтверждают связь между коагулопатией и нарушениями микрососудистой перфузии [12].

При измерении кожной микроциркуляции методом лазерной допплеровской флоуметрии с применением тепловой и дыхательной проб у 3 больных COVID-19 на стадии разрешения полисегментарной пневмонии выявлено снижение реактивности кожной микроциркуляции у пациента с более тяжелым течением коронавирусной инфекции [13].

С помощью контрастно-усиленной ультрасонографии было обнаружено нарушение кровоснабжения, в том числе снижение капиллярной перфузии, в печени, почках и других органах у 5 больных с тяжелыми формами течения COVID-19 [14].

Представляет интерес сравнительное исследование микроциркуляторного русла с помощью видео­капилляроскопии ногтевого ложа у 28 госпитализированных пациентов с пневмонией COVID-19 и 54 пациентов, перенесших пневмонию COVID-19 и обследованных в амбулаторных условиях (через 1,5–2 мес от появления первых симптомов) [15]. У пациентов обеих групп обнаружено значительное количество микрососудистых нарушений. Интересно, что распространенность аномалий, которые наблюдали исследователи, различалась в зависимости от стадии заболевания. В частности, распространенность отложений гемосидерина в результате микрокровоизлияния или микротромбоза, наличие перикапиллярного отека и сладж-феномена были значительно выше у пациентов с пневмонией COVID-19 по сравнению с пациентами, уже выписанными из больницы. И наоборот: у пациентов после острой стадии заболевания при амбулаторном обследовании была выявлена более высокая встречаемость изменений капиллярного русла в виде расширенных капилляров, извилистых капилляров и низкой плотности капиллярной сети с пустыми кожными сосочками.

Однако в связи с отсутствием четких критериев стандартизации авторы считают, что необходимы дальнейшие исследования с участием большего числа пациентов. Кроме того, большой интерес представляло бы также сравнение результатов капилляроскопии пациентов до и после COVID-19 и проведение оценки показателей микроциркуляции в группе риска, включенной в последующие клинические исследования.

На сегодня исследования микроциркуляции можно проводить неинвазивным способом in vivo с применением капилляроскопов не только в капиллярах ногтевого ложа, но и капиллярах бульбарной конъюнктивы и лимба. Изучение последних предпочтительно, так как капилляры ногтевого ложа хуже визуализируются и больше подвержены внешним влияниям. Кроме того, микрососуды конъюнктивы глазного яблока достаточно объективно отражают состояние капиллярного кровотока во всем организме [16].

В центре терапевтической офтальмологии (ЦТО) широко используется капилляроскопия бульбарной конъюнктивы и лимба глаза на офтальмологическом капилляроскопе «ОКО» (патент от 2013 г. № 132699) для оценки состояния микроциркуляции у пациентов с различными заболеваниями, в том числе заболеваниями терапевтического профиля.

Офтальмологический капилляроскоп оснащен специальной оптической системой и камерой, которая обеспечивает бесконтактную съемку капилляров, артериол и венул с возможностью определять как количественные, так и качественные показатели микроциркуляции. К количественным показателям мы относим диаметр артериол (ДА, мм) и венул (ДВ, мм), соотношение ДА и ДВ (артериоло-венулярный коэффициент, АВК), а также скорость кровотока в артериолах (СкА, микрон/с) и венулах (СкВ, микрон/с). Среди качественных показателей оцениваются наличие эритроцитарных агрегатов (сладжей) и их стаза, плотность капиллярной сети лимба, а также наличие шунтов между артериолами и венулами (АВШ), которые обеспечивают прохождение крови, минуя капилляры («синдром обкрадывания»). Нормальное состояние микрососудов принимается за 0, все наблюдаемые изменения оцениваются в баллах: степень отклонения, равная 1, характеризуется как слабо выраженная, 2 – как сильно выраженная (16).

К преимуществам исследования микроциркуляции с помощью капилляроскопа офтальмологического «ОКО» относятся быстрота проведения исследования (15 с), бесконтактность, получение не только фото (с 200-кратным увеличением), но и видеоизображения (скорость видеосъемки 100 кадров/с), компьютерная обработка данных с получением заключения сразу же после проведения исследования. Исследование проводится на обоих глазах.

При осмотре пациентов, перенесших COVID-19, которые обратились в ЦТО, были отмечены выраженные изменения показателей микроциркуляции бульбарного кровотока. В связи с этим на осмотр был вызван пациент, у которого имелись исходные данные бульбарной капилляроскопии до того, как он перенес новую коронавирусную инфекцию.

ОПИСАНИЕ КЛИНИЧЕСКОГО НАБЛЮДЕНИЯ

Пациент Д., 45 лет, наблюдается в ЦТО с диагнозом «OD: первичная оперированная открытоугольная, глаукома 2А. Начальная катаракта. Миопия средней степени. OS: Первичная оперированная открытоугольная глаукома 3В. Начальная катаракта. Миопия средней степени. Гипертоническая болезнь, степень 3, стадия 2, риск 4. Ожирение, степень 1. Аутоиммунный тиреоидит с исходом в гипотиреоз, в стадии медикаментозной компенсации».

На момент обращения в ЦТО (29.02.2021) предъявлял жалобы на умеренную общую слабость, снижение работоспособности (работает мастером по ремонту квартир).

Пациент заболел COVID-19 25.12.2020: отмечалось повышение температуры тела до 37,5 °C, на следующий день полностью исчезло обоняние, однако температура нормализовалась. Через неделю температура вновь повысилась (до 38,8 °C), появилось чувство «невозможности сделать глубокий вдох», артериальное давление (АД) увеличилось до 180/100 мм рт.ст. Повышение АД больной купировал приемом эналаприла 5 мг.

При компьютерной томографии (КТ) легких, выполненной амбулаторно 03.01.2021, были выявлены признаки двусторонней полисегментарной интерстициальной (вирусной) пневмонии (КТ- 1, легкой степени, вовлечение паренхимы легких менее 10%, правосторонний незначительный плеврит). Пациенту проводилось лечение азитромицином по 500 мг/сут в течение 7 дней, ривароксабаном по 10 мг/сут, парацетамолом до 3 таб./ сут при повышении температуры (максимальная температура в период заболевания 39,7 °C). Наряду с этим больной продолжал прием лизиноприла по 10  мг/ сут и амлодипина по 10 мг/сут по поводу гипертонической болезни.

10.01.2021 у пациента были выявлены антитела к коронавирусу SARS-CoV-2 (нуклеокапсидному белку), IgG, коэффициент позитивности (КП) – 7,6 (<1,4 – положительно: антитела обнаружены); антитела к коронавирусу SARS-CoV-2 (нуклеокапсидному белку), IgM, КП – 23,4 (<1,0 – положительно: антитела обнаружены).

Результаты общего анализа крови: гемоглобин – 130 г/л; эритроциты – 4,4×1012/л; лейкоциты – 5,55×109/л; формула без особенностей; тромбоциты – 200×109/л; СОЭ – 18 мм/ч.

Результаты биохимического анализа крови: общий белок – 75 (64–83) г/л; креатинин – 92 (63–116) мкмоль/л; мочевая кислота – 461 (210–420) мг/дл; глюкоза – 5,1 (3,8–5,8) ммоль/л; аланинаминотрансфераза (АЛТ) – 38 ед./л (до 44); аспартатаминотрансфераза (АСТ) – 33 (10–40) ед./л; холестерин – 4,61 (3,0–6,0) ммоль/л.

К середине января самочувствие больного улучшилось: вернулось обоняние, нормализовалась температура, АД удерживалось на уровне 130–140/90–100 мм рт.ст.

При контрольной КТ легких (19.01.2021) отмечалась положительная динамика – признаки двусторонней полисегментарной интерстициальной пневмонии в стадии разрешения.

Результаты коагулограммы от 22.01.2021 на фоне приема ривароксабана по 10 мг/сут: протромбиновое время – 13,4 с (10,0–13,2); протромбин 75% (80–120); международное нормализованное отношение (МНО) – 1,16; активированное частичное тромбопластиновое время (АЧТВ) – 51,7 с (25,4–36,9); фибриноген – 3,1 г/л (2,0–4,0); тромбиновое время 13,3 с (10,3–16,6); D-димер – 50 нг/ мл (<243).

Данные осмотра: рост 182 см, вес 100 кг, индекс массы тела (ИМТ) 30,2 кг/м2. Кожные покровы обычной окраски и влажности, чистые. В легких дыхание с жестким оттенком, хрипы не выслушиваются. Тоны сердца приглушены, частота сердечных сокращений (ЧСС) 76 уд./мин, АД 130/90 мм рт.ст. Живот мягкий, безболезненный. Печень и селезенка не пальпируются. Отеков нет. Стул в норме.

Из анамнеза: в течение последних 8 лет пациент страдает гипертонической болезнью с максимальными показателями АД 190/108 мм рт.ст. По поводу гипертонической болезни принимал лозартан по 50 мг/сут. В настоящее время принимает лизиноприл по 10 мг/сут, амлодипин по 10 мг/сут, ривароксабан по 10 мг/сут.

В течение последних 8 лет принимает L-тироксин по 75/100 мкг через день по поводу аутоиммунного тиреоидита с исходом в гипотиреоз. На фоне проводимой терапии наблюдался эутиреоз.

Данные электрокардиограммы: синусовый ритм с ЧСС 76/мин, нормальное положение электрической оси сердца (ЭОС). Признаки гипертрофии левого желудочка.

Пациенту была повторно проведена оценка кровотока в артериолах и венулах бульбарной конъюнктивы и лимба на обоих глазах на капилляроскопе офтальмологическом «ОКО». При оценке результатов, по сравнению с предыдущими данными от 29.09.2021, отмечалось ухудшение количественных показателей кровотока, а именно: за счет расширения венул уменьшился артериоло-венулярный коэффициент, который стал 0,26, снизилась скорость кровотока как по артериолам с обеих сторон (на 17%), так и по венулам (на 25%). Качественные характеристики также продемонстрировали отрицательную динамику: появилась патологическая штопорообразная извитость венул, увеличилась степень выраженности сладжирования эритроцитов и очагового стаза эритроцитов, значительно уменьшилась плотность капиллярной сети с появлением аваскулярных участков в зоне капиллярной сети зоны лимба, возросло количество артериоло-венулярных шунтов (табл., рис. 1, 2).

112-1.jpg (143 KB)

Необходимо отметить, что ранее полученные данные бульбарной капилляроскопии до заболевания COVID-19 (см. табл. 1, рис. 1, 2) интерпретировались исследователями как нарушение процессов микроциркуляции, которые являются следствием эндотелиальной дисфункции у пациента с факторами риска сердечно-сосудистых заболеваний (артериальная гипертензия, ожирение, гипер­урикемия) и глаукомой.

113-1.jpg (358 KB)

Пациенту рекомендовано уменьшение дозы ривароксабана до 5 мг/сут в связи с удлинением времени АЧТВ, контроль коагулограммы через 2 нед, продолжение приема антигипертензивных препаратов. Также назначен курс озонотерапии с учетом опыта проведения в ЦТО такого лечения у пациентов, имевших нарушения в микроциркуляторном русле, и на основании данных литературы об эффективности озонотерапии при новой коронавирусной инфекции [17, 18].

ОБСУЖДЕНИЕ

Таким образом, у пациента в стадии разрешения пневмонии, ассоциированной с COVID-19, обнаружено значимое ухудшение параметров конъюктивальной микроциркуляции. Оно выражалось застойными явлениями в венулярном звене микроциркуляторного русла; увеличением внутрисосудистой агрегации эритроцитов по типу сладж-феномена и капиллярного стаза; значительным снижением плотности капиллярной сети с появлением аваскулярных участков на лимбе, отражающим ишемию этой зоны; появлением патологической штопорообразной извитости венул и увеличением количества артериоло-венулярных шунтов, свидетельствующих о нарастании синдрома обкрадывания.

Динамика изменений морфофункциональных показателей бульбарного кровотока однозначно подтверждает роль микроциркуляторных нарушений в патогенезе COVID-19 и в целом согласуется с данными других авторов, полученными методом капилляроскопии ногтевого ложа у пациентов, перенесших пневмонию COVID-19 [15]. Однако в нашем исследовании метод бульбарной капилляроскопии позволил более широко оценить динамику показателей всех составляющих микрососудистого русла, а не только состояние капиллярной сети.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные данные согласуются с представлениями о роли нарушений микроциркуляции, вызванных повреждением эндотелия, в патогенезе COVID- 19. Как показало наше наблюдение, использование бульбарной капилляроскопии – доступный и наглядный способ оценки состояния микроциркуляции, который может стать дополнительным методом для определения степени тяжести нарушений в микроциркуляторном русле у пациентов с COVID-19.

В дальнейшем, по нашему мнению, такой метод оценки микроциркуляции может быть применим в том числе для выявления групп риска тяжелых микрососудистых осложнений при заболевании новой коронавирусной инфекцией, а также для контроля эффективности терапии. Вместе с тем необходимы новые исследования применения этой методики среди пациентов с COVID-19.

References

  1. Quinaglia T., Shabani M., Breder I. et al. Coronavirus disease-19: The multi-level, multi-faceted vasculopathy. Atherosclerosis. 2021; 322: 39–50. doi: 10.1016/j.atherosclerosis.2021.02.009.
  2. Varga Z., Flammer A.J., Steiger P. et al. Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19. Lancet. 2020; 395(10234): 1417–18. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30937-5.
  3. Mondal R., Lahiri D., Deb S. et al. COVID-19: Are we dealing with a multisystem vasculopathy in disguise of a viral infection? J Thromb Thrombolysis. 2020; 50(3): 567–79. doi: 10.1007/s11239-020-02210-8.
  4. Tibirica E., De Lorenzo A. Importance of the evaluation of systemic microvascular flow and reactivity in critically ill patients with coronavirus disease 2019 – COVID-19. Microvasc Res. 2020; 131: 104028. doi: 10.1016/j. mvr.2020.104028.
  5. Gupta A., Madhavan M.V., Sehgal K. et al. Extrapulmonary manifestations of COVID-19. Nat Med. 2020; 26(7): 1017–32. doi: 10.1038/s41591-020-0968-3.
  6. Huertas A., Montani D., Savale L. et al. Endothelial cell dysfunction: A major player in SARS-CoV-2 infection (COVID-19)? Eur Respir J. 2020; 56(1): 2001634. doi: 10.1183/13993003.01634-2020.
  7. Bikdeli B., Madhavan M.V., Jimenez D. et al. COVID-19 and thrombotic or thromboembolic disease: implications for prevention, antithrombotic therapy, and follow-up: JACC state-of-the-art review. J Am Coll Cardiol. 2020; 75(23): 2950–73. doi: 10.1016/j.jacc.2020.04.031.
  8. Levi M., Thachil J., Iba T., Levy J.H. Coagulation abnormalities and thrombosis in patients with COVID-19. Lancet Haematol. 2020; 7(6): e438–e440. doi: 10.1016/S2352-3026(20)30145-9.
  9. Martini R. The compelling arguments for the need of microvascular investigation in COVID-19 critical patients. Clin Hemorheol Microcirc. 2020; 75(1): 27–34. doi: 10.3233/CH200895.
  10. Петрищев Н.Н., Халепо О.В., Вавиленкова Ю.А., Власов Т.Д. COVID-19 и сосудистые нарушения (обзор литературы). Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2020; 3: 90–98. [Petrishchev N.N., Khalepo O. V., Vavilenkova Yu.A., Vlasov T.D. COVID-19 and vascular disorders (literature review). Regionarnoe krovoobrashcheniye i mikrotsirkulyatsiya = Regional hemodynamics and microcirculation. 2020; 3:90–98 (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.24884/1682-6655-2020-19-3-90-98.
  11. Kanoore Edul V.S., Caminos Eguillor J.F., Ferrara G. et al. Microcirculation alterations in severe COVID-19 pneumonia. J Crit Care. 2021; 61: 73–75. doi: 10.1016/j.jcrc.2020.10.002.
  12. Damiani E., Carsetti A., Casarotta E. et al. Microvascular alterations in patients with SARS-CoV-2 severe pneumonia. Ann Intensive Care. 2020; 10(1): 60. doi: 10.1186/s13613-020-00680-w.
  13. Глазкова П.А., Куликов Д.А., Рогаткин Д.А. с соавт. Неинвазивная оценка кожной микроциркуляции крови у пациентов с COVID-19. Три клинических наблюдения. Альманах клинической медицины. 2020; 48: 27–31. [Glazkova P.A., Kulikov D.A., Rogatkin D.A. et al. Non-invasive assessment of skin microcirculation in patients with COVID-19: three clinical cases. Al’manakh klinicheskoy meditsiny = Almanac of Clinical Medicine. 2020; 48: 27–31 (In Russ.)]. doi: https://doi.org/10.18786/2072-0505-2020-48-037.
  14. Jung E.M., Stroszczynski C., Jung F. Contrast enhanced ultrasonography (CEUS) to detect abdominal microcirculatory disorders in severe cases of COVID-19 infection: First experience. Clin Hemorheol Microcirc. 2020; 74(4): 353–61. doi: 10.3233/CH-209003.
  15. Natalello G., De Luca G., Gigante L. et al. Nailfold capillaroscopy findings in patients with coronavirus disease 2019: Broadening the spectrum of COVID-19 microvascular involvement. Microvasc Res. 2021; 133: 104071. doi: 10.1016/j.mvr.2020.104071.
  16. Козлов В.И. Капилляроскопия в клинической практике. М.: Практическая медицина. 2015; 232 с. [Kozlov V.I. Capillaroscopy in clinical practice. Moscow: Prakticheskaya mediczina = Practical Medicine., 2015; 232pp. (In Russ.)]. ISBN: 978-5-98811-342-3.
  17. Hernandez A., Vinals M., Pablos A. et al. Ozone therapy for patients with COVID-19 pneumonia: Preliminary report of a prospective case-control study. Int Immunopharmacol. 2021; 90: 107261. doi: 10.1016/j.intimp.2020.107261.
  18. Shah M., Captain J., Vaidya V. et al. Safety and efficacy of ozone therapy in mild to moderate COVID-19 patients: A phase 1/11 randomized control trial (SEOT study). Int Immunopharmacol. 2021; 91: 107301. doi: 10.1016/j.intimp.2020.107301.

About the Authors

Tatyana S. Kheilo, ophthalmologist, chief physician of the Center for Therapeutic Ophthalmology LLC (CTO LLC). Address: 117218, Moscow, 18/2 Krzhizhanovskogo Str. Tel.: +7 (985) 769-73-50. E-mail: cto96@mail.ru. ORCID: 0000-0002-8374-2645
Ekaterina G. Gladysheva, PhD, assistant of the Department of hospital therapy No. 1 of N.V. Sklifosovsky Institute of Clinical Medicine, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia (Sechenov University). Address: 129090, Moscow, 3/1 Bolshaya Sukharevskaya Sq. Tel.: +7 (903) 670-69-81. E-mail: еglad8@mail.ru. ORCID: 0000-0002-4079-7689
Yulia A. Danilogorskaya, PhD, assistant of the Department of hospital therapy No. 1 of N.V. Sklifosovsky Institute of clinical medicine, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia (Sechenov University). Address: 129090, Moscow, 3/1 Bolshaya Sukharevskaya Sq. Tel.: +7 (916) 612-98-14. E-mail: julia_dan@mail.ru. ORCID: 0000-0002-4994-8500
Muminat R. Dzhavatkhanova, 5th year student of N.V. Sklifosovsky Institute of clinical medicine, I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Healthcare of Russia (Sechenov University). Address: 129090, Moscow, 3/1 Bolshaya Sukharevskaya Sq. E-mail: mmm-2200@mail.ru. ORCID: 0000-0003-4182-2505

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.