Патогенетические связи повреждения печени, ожирения и COVID-19

Н.В. Бакулина¹ д.м.н. профессор

С.В. Тихонов¹ к.м.н. доцент

C.А. Винчук¹ к.м.н. доцент

В.Д. Декканова¹ старший лаборант

1 – Кафедра внутренних болезней клинической фармакологии и нефрологии «Северо-Западный государственный медицинский университет И.И.Мечникова» Министерства здравоохранения Российской Федарации, г.Санкт-Петербург.

ВВЕДЕНИЕ.

В  2019 г. в городе Ухань Китайской народной республики впервые зафиксирована вспышка тяжелой пневмонии, неясного генеза с высокой контагиозностью и летальностью. 30 января 2020 г. ВОЗ объявила эту вспышку чрезвычайно опасной ситуацией для общественного здоровья, имеющей международное значение. 11 февраля 2020 г. новое заболевание получило официальное название – инфекция, вызванная новым коронавирусом – COVID-19 (CоronaVirus Disease 2019).  Международный комитет по таксономии вирусов присвоил возбудителю инфекции официальное название SARS-CoV-2 [1-2].                                                                                                                                                                                                            

11 марта 2020 года была объявлена пандемия новой коронавирусной инфекции COVID-19 [2]. В Российской Федерации по данным Росстата, опубликованным 7  августа, за период с апреля по июнь непосредственно от COVID-19 умерло 16 388 человек, смерть 3 443 пациентов наступила от других заболеваний, декомпенсированных на фоне данной инфекции [3].

В популяции круглогодично присутствуют четыре сезонных коронавируса – HCoV-229E, -OC43, -NL63 и — HKU1, вызывающих поражение верхних дыхательных путей легкой и средней степени тяжести. Два типа коронавируса являются высокопатогенными, приводящими к летальным исходам – это новый SARS-CоV-2  и MERS-CoV – вирус ближневосточного респираторного синдрома (MERS) [4].

Впервые коронавирус стал причиной развития эпидемии в 2002 году. Почти по всем странам мира прокатилась волна атипичной пневмонии, вызванная коронавирусом SARS-CоV. Эпидемия длилась в течение 2-х лет с 2002 по 2004 гг. В 2012 году  на Аравийском полуострове произошла еще одна вспышка инфекции, причиной которой являлся MERS-CoV. В отличие от  SARS-CоV MERS-CoV продолжает циркулировать в популяции и вызывать новые случаи заболевания [4].

Основной путь взаимодействия SARS-CoV и SARS-CoV-2 с клетками человека опосредуется рецепторами к ангиотензин превращающему ферменту 2 (АСЕ2), что было подтверждено исследованиями китайских ученых во время эпидемии атипичной пневмонии и в недавних работах по изучению COVID-19 [5]. MERS-CoV  для входа в клетки хозяина использует дипептидилпептидазу-4 [6].

Факторами, ухудшающими течение коронавирусной инфекции, являются ожирение, артериальная гипертензия, сахарный диабет [7-9]. Таким образом именно ожирение и ассоциированные с ним заболевания, входящие в структуру метаболического синдрома, определяют характер течения данной инфекции.  Пациенты с ожирением и НАЖБП  имеют  6-кратное повышение риска тяжелого и очень тяжелого течения COVID-19[10].

Ожирение является крупнейшей неинфекционной пандемией XXI века. Согласно эпидемиологическим данным частота встречаемости ожирения в мире с 1975 года утроилась. На сегодняшний день от осложнений, связанных с ожирением, погибает больше людей, чем от аномально низкой массы тела. По прогнозу Всемирной организации здравоохранения, при сохранении тенденции распространения заболевания, через десять лет 60% населения мира, то есть 3,3 миллиарда человек, будут иметь избыточный вес, а 1,1 миллиард страдать ожирением. В Российской Федерации на 2016 г. ожирение диагностировалось у 26,2%, избыточная масса тела у 62,0% населения [11].

Ожирение —  хроническое заболевание обмена веществ, развивающееся в результате дисбаланса потребления и расхода энергии и проявляющееся избыточным развитием жировой ткани, прогрессирующее при естественном течении, имеющее определенный круг осложнений, повышающее риск развития различных заболеваний, с высокой вероятностью рецидива после окончания лечения. Морбидное ожирение диагностируется при  индексе массы тела (ИМТ) ≥ 40 кг/м², вне зависимости от осложнений или  ИМТ  ≥ 35 кг/м²  при наличии серьёзных осложнений, ассоциированных с ожирением [12].

Исходное состояние печения может играть ключевую роль в развитии новой коронавирусной инфекции и определять тяжесть ее течения.  

Во время предыдущей эпидемии атипичной пневмонии у 60% пациентов наблюдались поражения печени различной степени тяжести. В условиях нынешней пандемии нарушение функции печени наблюдается у 14–53% пациентов с COVID-19, особенно у пациентов с тяжелым течением болезни [13].

Для всех трех типов коронавируса, печень может являться органом мешенью. Фермент дипептидилпептидаза-4 (DPP-4), являвшийся ключевым для проникновения в клетку MERS-CoV, в большом количестве присутствует в тканях печени.   В литературе присутствует неоднозначная информация о репликации вируса коронавирусов в гепатоцитах. При изучении аутопсийного материала специалисты из Саудовской Аравии обнаружили гистологические изменения ткани печени у пациентов с подтвержденным MERS-СOV, но сами вирусные частицы обнаружены не были [14].

Высокая экспрессия рецепторов ACE2, ключевых рецепторов для проникновения  в клетки SARS-CoV-2, отмечается на альвеолярных клетках легких 2 типа (более 80 %),  в эндотелии сосудов малых и крупных артерий и вен, а так же в  базальном слое плоского эпителия,  слизистой оболочки носа, полости рта и носоглотки [13,15]. Так же  экспрессия ACE2 высока в желудочно-кишечном тракте: в гладких мышцах слизистой оболочки желудка, энтероцитах двенадцатиперстной, тощей и подвздошной кишок [16].

Chai X. et al. выявили своеобразное распределение рецепторов к ангиотензин превращающему ферменту 2 в гепатобилиарной системе.  Рецепторы в большей степени экспрессируются на эндотелии мелких кровеносных сосудов и минимально на синусоидальном эндотелии. Наиболее активная экспрессия рецептора отмечается на холангиоцитах (59,7%), что сопоставимо с уровнем экспрессии в альвеолярных клетках легких 2 типа, тогда как в гепатоцитах данный показатель равен 2,6% [17]. Иммуногистохимические окрашивания не выявило рецепторов к ACE2  на клетках Купфера, Т- и В-лимфоцитах. [15,17,18]. Jinyang G. et al. обнаружила в тканях печени вирусные нуклеиновые кислоты SARS, а в цитоплазме гепатоцитов типичные для коронавирусов шиповидные структуры [9]. Высокий уровень экспрессии рецептора ACE2  на холангиоцитах и обнаружение нуклеиновых кислот вируса непосредственно в гепатоцитах указывает на то, что печень является потенциальной мишенью для SARS-CoV-2, при этом проникновение вируса может осуществляться через  холангиоциты внутрипеченочных желчных протоков.

С целью изучения потенциальной взаимосвязи ожирения, поражения печени и характера течения COVID-19 ретроспективно были  проанализированы истории болезни пациентов, проходивших лечение коронавирусной пневмонии на базе клиники СЗГМУ им. И.И. Мечникова в мае-июне 2020 года.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

В исследовании приняли участие 73 пациента  37 (51,4%) женщин и 36 (48,6%) мужчин) с подтвержденной, при проведении компьютерной томографии (КТ), пневмонией, вызванной SARS-CoV-2.

Всем пациентам выполнялся стандартный набор физикальных,  инструментальных и лабораторных исследований на момент поступления в стационар: физикальное обследование, включая антропометрию и пульсоксиметрию;  КТ для определения процента поражения легочной ткани; электрокардиографию; лабораторное обследование – клинический, биохимический анализы крови, анализ мочи, коагулограмму; ПЦР на SARS-CoV-2.

Исследование имело ретроспективный дизайн. Статистическая обработка данных осуществлялась в программе STATISTICA10.

Результаты.

Антропометрические данные участников исследования представлены в таблице 1.

Табл.1 Антропометрические параметры пациентов с COVID-19.

Средний ИМТ у участников исследования равнялся 30,8±5,8 кг/м² (от 21,7 кг/м² до 48,06 кг/м²), окружность талии составляла 103,5±13,5см.  Абдоминальным ожирением страдало 77% пациентов. 

Наиболее частыми хроническими заболеваниями у пациентов являлись:    гипертоническая болезнь – 65 (90%) пациентов,                                                                         ишемическая болезнь сердца – 37 (51%) пациентов,                                                                                     СД 2 типа – 14 (19,4%) пациентов.

На момент поступления в стационар по данным  КТ грудной клетки  пациенты ранжировались следующим образом:

• КТ 1 (вовлечение ≤ 25% паренхимы легких) диагностировалось у 11 (15,2%)  пациентов;
• КТ 2 (вовлечение 25–50% паренхимы легких)  диагностировалось у  33 (45,8%) пациентов;
• КТ 3 (вовлечение 50–75% паренхимы легких) диагностировалось у 20 (27,7%) пациентов;
• КТ 4 (вовлечение паренхимы легкого ≥75%) диагностировалось  у 6 (8,3%) пациентов.

Сатурация крови кислородом (SpO2) находилось на уровне от 85 до 98% и в среднем составляла 93±3,2%.

Данные стандартного лабораторного обследования участников исследования представлены в таблице 2.

Табл.2 Результаты лабораторных исследований у пациентов с COVID-19.

Цитолитический синдром диагностировался у 54 (71%) пациентов на момент поступления.

При сравнении групп пациентов с цитолизом и без цитолиза при помощи критерия Манна-Уитни было выявлено, что больные с явлениями цитолиза моложе: средний возраст пациентов с цитолизом  56,3±13,2 лет, пациентов без  цитолиза 64,2±17,2 лет (р=0,003), у пациентов с цитолизом отмечаются достоверно более высокие уровни СРБ (р=0,03). По другим показателям, включая антропометрические данные и распространенность инфильтрации в легких группы между собой не отличались.

Участники исследования, страдающие и не страдающие ожирением, не отличались по оцениваемым в исследовании лабораторным и инструментальным данным.  Абдоминальное ожирение закономерно чаще выявлялось у мужчин, у пациентов с гипертонической болезнью, а также у пациентов с повышенным гематокритом.

При оценке коэффициента ранговой корреляции Спирмена аминотрансферазы имели отрицательную корреляцию связь с возрастом пациента ( коэффициент ранговой корреляции для АЛТ=-0,3; АСТ=-0,26 ) и наличием СД 2 типа (коэффициент ранговой корреляции для АЛТ=-0,28, АСТ=-0,25). Таким образом более выраженное повышение трансаминаз было характерно для пациентов младших возрастных групп и пациентов, не страдающих сахарным диабетом.

Положительная корреляция наблюдалась между уровнем ферритина и  концентрацией АЛТ (0,34) и АСТ (0,36). Уровень АСТ имел отрицательную корреляционную связь с SPO2 (-0,37). Низкие значения SрО2 были ассоциированы с повышением плазменной концентрации АСТ. Концентрация АЛТ у мужчин была достоверно выше, чем у женщин, что может объясняться более частым присутствием абдоминального ожирения.

 СРБ имел достоверную положительную корреляционную связь со степенью изменений в легких по данным КТ (0,37), уровнем лейкоцитов (0,32), уровнем нейтрофилов (0,49), д-димером (0,29) и глюкозой плазмы крови (0,27) и отрицательную корреляционную связь с SрО2 (-0,25) и концентрацией лимфоцитов (-0,28).  

Степень ожирения отрицательно коррелировала с концентрацией лейкоцитов (-0,23) и нейтрофилов (-0,29).

Обсуждение полученных результатов.

Летальности от коронавирусной инфекции, составляющая 2-6%, выше у пациентов с ожирением и ассоциированными метаболическими заболеваниями, в частности НАЖБП [13].  

При НАЖБП происходит жировая дистрофия гепатоцитов с накоплением в них капель жира, нередко развивается воспалительная инфильтрация, фокальный некроз печеночных клеток с последующим замещением их соединительной тканью. Жировая дистрофия тесно коррелирует с инсулинорезистентностью, сопровождается снижением способности инсулина подавлять продукцию глюкозы и липопротеинов очень низкой плотности гепатоцитами [19], что вызывает гипергликемию и гипертриглицеридемию. Прогрессирование болезни коррелирует с выраженностью метаболических отклонений, которые в свою очередь обуславливают развитие функциональных и структурных сосудистых нарушений – эндотелиальной дисфункции, увеличения толщины комплекса интима-медиа, кальцификации и атеросклеротических бляшек. В большинстве исследований показано, что биохимические маркеры атеросклероза, системного воспаления, гиперкоагуляции   выше у пациентов с НАЖБП, независимо от ИМТ [20].

Основная гипотеза, послужившая причиной проведения данного ретроспективного анализа, заключалась в том, что ключевую роль в тяжелом течение COVID-19 у пациентов с ожирением играет печень, в частности наличие и выраженность НАЖБП. Кроме того, у пациентов с НАЖБП потенциально чаще развивается острое повреждение печени SARS-CoV-2, учитывая имеющуюся дефектность данного органа.

В исследовании китайских коллег, в котором сравнивались пациенты с COVID-19, имеющие и не имеющие ожирение, было продемонстрированно, что пациенты с ожирением имеют более высокие уровни аминотрансфераз, глюкозы, ЛПНП, более низкое количество лимфоцитов и тяжелее переносят заболевание [10]. У пациентов с ожирением и НАЖБП повышен синтез провоспалительных факторов в печени и висцеральном жире, в частности увеличены плазменные концентрации интерлейкина 6 (ИЛ-6), основного участника «цитокинового шторма».  Таким образом, НАЖБП может предрасполагать к более тяжелому течению COVID-19 [10].

В процессе исследования аутопсийного материала пациентов, скончавшихся от коронавирусной пневмонии тяжелого течения, патоморфологами СЗГМУ им. И.И. Мечникова определялось выраженное жировое перерождение и полнокровие печени.

На рисунке 1 и 2 представлена гистологическая картина мускатной печени пациента 72 лет, скончавшегося от респираторного дистресс-синдрома и полиорганной недостаточности на фоне тотальной вирусной пневмонии (КТ 3-4 степени). Сопутствующими заболевания пациента являлись — абдоминальное ожирение, гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, атеросклероз коронарных артерий, цереброваскулярная болезнь, церебральный атеросклероз. На представленных снимках ткань печени однородная, светло-коричневая, полнокровная, с сохраненной архитектоникой и очагами дискомплексации печеночных балок. Часть портальных трактов незначительно расширена за счет отека, местами со слабой лимфоплазмоцитарной инфильтрацией и фиброзом. В большей части гепатоцитов крупнокапельная и мелкокапельная жировая дистрофия и баллонная дистрофия. Отмечается неравномерное полнокровие синусов.

 Рис.1. «Мускатная печень» пациента 70 лет, скончавшегося на фоне крайне тяжелого течения COVID-19 (увеличение х10).

 Рис.2 «Мускатная печень» пациента 70 лет, скончавшегося на фоне крайне тяжелого течения COVID-19 c заметным полнокровием синусов, крупно- и мелкокапельной жировой дистрофией (увеличение х20).

На рисунке 3 и 4 представлена гистологическая картина печени пациента 34 лет, скончавшегося от острой дыхательной недостаточности, на фоне тяжелой двусторонней полисегментарной пневмонии (КТ4), вызванной SARS-CoV-2. Основным фоновым заболеванием пациента являлось морбидное ожирение (ИМТ˃40 кг/м²).

При морфологическом исследовании ткань печени выглядит пестрой из-за чередования мелких очагов красного, темно-бордового и желтого цвета, вены печени не расширены, полнокровны, желчные протоки расширены.  Отмечается резкое нарушение архитектоники за счет выраженной крупно- и мелкокапельной жировой дистрофии гепатоцитов в сочетании с холестазом. Центральные вены и капилляризированные синусоиды полнокровны, отмечается расширение пространств Диссе.

Рис.3. Стеатоз (мелко- и крупнокапельная жировая дистрофия гепатоцитов) на фоне венозного полнокровия ткани печени пациента 32 лет с морбидным ожирением, скончавшегося на фоне крайне тяжелого течения COVID-19. (увеличение х10).

 Рис.4 Жировая дистрофия печени с холестазом и кровоизлияния в синусоидальных капиллярах пациента 32 лет с морбидным ожирением, скончавшегося на фоне крайне тяжелого течения COVID-19 (увеличение х20).

По данным зарубежных патоморфологов при анализе аутопсийного материала пациентов с COVID-19, как правило, обнаруживалась увеличенная в размерах печень, с гладкой поверхностью, на разрезе глинистого вида.                                                                                                                                                                                При гистологическом изучении выявлялись типичные для вирусного поражения печени признаки — увеличение количества митозов, апоптозные тельца, баллонизации гепатоцитов, увеличение числа двухъядерных гепатоцитов и жировая дистрофия. В инфицированных гепатоцитах определялся выраженный отек митохондрий, расширение цистерн эндоплазматического ретикулума, уменьшение количества гранул гликогена, при иммуногистохимическом исследовании небольшое количество CD4+- и CD8+-лимфоцитов [9,21]

В проведенном нами исследовании было выявлено, что пациенты с COVID-19 и цитолитическим синдромом, моложе и имеют более высокие уровни СРБ. При этом отличия по ИМТ и окружности талии от группы пациентов без цитолитического синдрома отсутствовали. Группы пациентов, страдающие и не страдающие ожирением, в частности его абдоминальной формой, не отличались между собой. Уровни АЛТ и АСТ имели отрицательную корреляционную связь с возрастом пациентов и наличием СД 2 типа. Таким образом повышение трансаминаз у участников исследования не было ассоциировано с ожирением, и чаще выявлялось у молодых пациентов без сахарного диабета. Данные факты явились неожиданными для нас, учитывая первоначальную гипотезу и результаты предшествующих исследований.

В исследовании была выявлена положительная корреляционная связь между уровнем трансаминаз и ферритином, острофазовым белком являющимся маркером тяжелого течения COVID-19, более высокие плазменные концентрации АЛТ и АСТ отмечались у пациентов с низкими значениями SPO2.

Таким образом, в исследовании нам не удалось установить связь между наличием ожирения и цитолитическим синдромом. Степень повышения трансаминаз зависела от тяжести течения COVID-19, маркерами которой является уровень ферритина, СРБ и сатурация крови кислородом.

 Не исключается, что предполагаемую связь между ожирением и повреждением печени не удалось выявить по причине малого размера выборки и ее особенностей. Так в исследование были включены пациенты, госпитализированные в стационар по поводу пневмонии средней степени тяжести, вызванной SARS-CoV-2. Большинство из этих пациентов имело ожирение и ассоциированные с ожирением заболевания, а также повышение трансаминаз. Включение в анализ пациентов переносящих коронавирусную инфекцию легкого течения, а также пациентов с тяжелым и очень тяжелым течением возможно повлияло бы на конечные результаты исследования.

В научной международной литературе данные о влиянии сопуствующих патологий на развитием цитолитического синдрома у пациентов с COVID-19  неоднозначны [13,22]. Pan L. et al. из китайской провинции Хубэй не увидели четкой связи между тяжестью течения COVID-19 и повышением трансаминаз. Не смотря на то, что у пациентов из группы тяжелого течения COVID-19, уровни трансаминаз были выше, они не выходили за пределы референсных значений [22].

При этом большинство авторов все же указывает на более выраженное повышение трансаминаз у пациентов с более тяжелым течением COVID-19 [13,23]. Пациенты в субклинической стадии заболевании не имели цитолитического синдрома, в отличии от пациентов с выраженной клинической картиной, у которых диагноз ставился на более поздних стадиях [24].

Метаанализ 52 исследований, посвященных патологии гепатобилиарной системы при COVID-19, выявил четкую корреляцию между тяжестью течения инфекции и декомпенсацией функций печени. Распространенность цитолитического синдрома у пациентов с более тяжелым течением инфекции составила 38% (повышение АЛТ), 48% (повышение АСТ), против 30% (повышение АЛТ) и 21% (повышение АСТ) у пациентов с более легкой степенью тяжести. Различные гепатотоксические реакции определялись у каждого пятого пациента с COVID-19 [25].

Возможными причинами повреждения печени и развития цитолитического синдрома у пациентов с COVID-19 являются:  

1. Прямой повреждающий эффект вируса.

Учитывая более высокую экспрессию рецепторов ACE2 в холангиоцитах, печень является потенциальной мишенью для SARS-CoV-2.

• Повреждение печени используемыми лекарственными препаратами.

Повышение печеночных ферментов отмечается у пациентов, получавших терапию лопинавиром / ритонавиром [26]. Нестероидные противовоспалительные препараты и парацетамол нередко вызывают лекарственный гепатит. Стоит отметить, что при тяжелой бактериальной пневмонии, пациенты нередко принимают большее количество жаропонижающих средств, однако подобный цитолитический синдром не развивается.

• Гипоксическим повреждением печени вследствие дыхательной недостаточности.
• Повреждение печени в рамках микрососудистого тромбоза, возникающего вследствие повышения прокоагулянтной активности плазмы.
• Повреждение печени в рамках генерализованной воспалительной реакции с повышением СРБ,  провоспалительных цитокинов,  «цитокинового шторма».
• Лабораторная манифестация хронического заболевания печени (НАЖБП) на фоне воздействия вышеописанных факторов.

Механизмы развития цитолитического синдрома при новой короновирусной инфекции, а также исходы данного процесса остаются не до конца понятными, что требует дальнейшего исследования данной проблемы.

Подписаться  и купить журнал можно

https://medalfavit.ru/product/prakticheskaja-gastrojenterologija/