Артериальная жесткость и эндотелиальная функция в отдалённом периоде после перенесенной новой коронавирусной инфекции

Новая коронавирусная инфекция (COVID-19) обычно проявляется симптомами и признаками респираторной инфекции, однако известно о множестве сердечно-сосудистых осложнений этого заболевания, в основе которых лежит диффузное эндотелиальное повреждение, возникающее за счет прямого и иммуноопосредованного действия вируса SARS-CoV-2 и являющееся ключевым механизмом патогенеза COVID-19 [1-3].

Эндотелий также регулирует миграцию лейкоцитов во внесосудистое пространство. В этом процессе участвуют экспрессирующиеся на эндотелиальных клетках молекулы адгезии сосудистого эндотелия 1 типа (vascular cell adhesion molecule-1 — VCAM-1), уровни которых повышаются у пациентов с COVID-19, меняются во время прогрессирования и регресса заболевания и могут быть показателем дисфункции эндотелия [4-7]. Эндотелиальные клетки высвобождают протромботические медиаторы, один из которых — фактор фон Виллебранда (von Willebrand factor — vWF). vWF является как маркером сосудистого воспаления, так и прогностическим маркером эндотелиальной дисфункции [8].

При нарушенной функции эндотелия снижается продукция им вазодилатирующих факторов, в т. ч. оксида азота, что отражено в общепринятом определении эндотелиальной дисфункции как состояния, которое охватывает сниженную выработку/доступность оксида азота и/или дисбаланс в относительном вкладе факторов сосудистой релаксации и сокращения [9].

Эндотелиальная дисфункция — это начальная фаза сосудистого воспаления, которое, в свою очередь, может приводить к повышению артериальной жесткости [10]. "Золотым стандартом" неинвазивного измерения эластических свойств артерий в клинической практике является определение скорости пульсовой волны на каротидно-феморальном сегменте (кфСПВ) [11]. Помимо кфСПВ для оценки артериальной жесткости используется сердечно-лодыжечный сосудистый индекс (СЛСИ). Однако в отношении СЛСИ в отличие от кфСПВ существует меньше исследований о его связи с будущими сердечно-сосудистыми событиями [12].

В нескольких небольших исследованиях сообщалось об эндотелиальной дисфункции и повышенной артериальной жесткости после COVID-19, однако период наблюдения ограничивался одним годом после заболевания [13-15]. Долгосрочные эффекты COVID-19 на сосудистую функцию и их обратимость остаются неизвестными. Целью текущего исследования было оценить эндотелиальную функцию и артериальную жесткость в динамике в долгосрочном периоде у пациентов после госпитализации c COVID-19 и сравнить их с группой контроля.

Материал и методы

В двунаправленное когортное исследование было включено 53 пациента старше 18 лет, проходивших стационарное лечение по поводу COVID-19 среднетяжелого, тяжелого и крайне тяжелого течения (согласно временным методическим рекомендациям по профилактике, диагностике и лечению COVID-19) в июне-августе 2021г (диагноз подтверждён тестом полимеразной цепной реакции на SARS-CoV-2) ¹. Обследование пациентов проводилось на двух визитах: первый визит — через 10-16 мес. после COVID-19, второй визит — через 4-7 мес. после первого.

Главными критериями невключения были хроническая сердечная недостаточность III-IV функционального класса по классификации Нью-Йоркской ассоциации сердца (New York Heart Association — NYHA), скорость клубочковой фильтрации (СКФ) по формуле CKD-EPI <30 мл/мин/1,73 м², фибрилляция предсердий на момент включения в исследование, перенесенные в предшествующие 6 мес. острый коронарный синдром, острое нарушение мозгового кровообращения, транзиторная ишемическая атака, тромбоэмболия легочной артерии. Исследование было одобрено локальным этическим комитетом (протокол ЛЭК № 06-22 от 14.06.2022). До включения в исследование у всех участников было получено письменное информированное согласие.

Для сравнения артериальной жесткости пациентов, госпитализированных с COVID-19, с артериальной жесткостью пациентов, не болевших COVID-19, была подобрана группа контроля по полу, статусу курения, наличию артериальной гипертензии (АГ) и сахарного диабета (СД) 2 типа — 53 пациента популяционной выборки Санкт-Петербурга из эпидемиологического исследования ЭССЕ-РФ, проводившегося в 2012-2013гг.

Для измерения массы тела использовали весы "ВЭМ-150-Масса-К" (Россия), роста —ростомер РМ-1 "Диакомс" (Россия). Индекс массы тела рассчитывали по формуле: ИМТ=вес (кг)/рост (м)². Артериальное давление (АД) измеряли дважды с интервалом 2 мин с помощью автоматического тонометра OMRON М3 Expert (Япония) в положении сидя, после 5-мин отдыха пациента. Далее вычислялось среднее двух измерений.

Эндотелиальная функция. Для оценки эндотелиальной функции определяли уровни VCAM-1 и антигена vWF плазмы на первом и втором визитах. Образцы крови получали путем пункции кубитальной вены в вакуумные пробирки с ЭДТА для VCAM-1 и 3,2% цитрата натрия в качестве антикоагулянта для vWF. Пациентам, имевшим образцы крови, взятые во время госпитализации, определяли VCAM-1 и в этот период. Использовали иммуноферментный набор для количественного определения VCAM-1 человека (RayBiotech, Inc., ELH-VCAM1; диапазон: 0,3-60 нг/мл) и иммуноферментный набор для определения антигена vWF (Technozym, 5450201; диапазон: 0,025-1,50 Ед/мл).

Вазодилатирующая способность эндотелия на уровне микроциркуляторного русла оценивалась посредством периферической артериальной тонометрии (peripheral arterial tonometry — PAT). Метод основан на определении индекса реактивной гиперемии (reactive hyperaemia Index — RHI), рассчитываемого путем регистрации амплитуды пульса на пальце кисти в состоянии покоя и во время реактивной гиперемии, вызванной перекрытием кровотока на плечевой артерии с помощью манжеты. PAT проводилась прибором EndoPAT 2000 (Itamar Medical Ltd, Израиль). Был рассчитан натурально преобразованный логарифм RHI (lnRHI), значение которого ≤0,51 определялось как патологическое согласно инструкции производителя прибора.

Артериальная жесткость. Устройство SphygmoCor (AtCor Medical, Австралия) использовалось для определения кфСПВ посредством аппланационной тонометрии [16]. Пульсовая волна регистрировалась последовательно на сонной и на бедренной артериях, при этом одновременно регистрировалась электрокардиограмма. кфСПВ вычислялась с учетом времени прохождения волны между точками регистрации, определяемого с помощью зубца R на электрокардиограмме. Расстояние между сонной артерией и яремной вырезкой вычиталось из расстояния между яремной вырезкой и точкой регистрации над бедренной артерией. С учетом введенного расстояния и времени прохождения пульсовой волны автоматически рассчитывалась кфСПВ. За норму принимался показатель <10 м/с согласно рекомендациям по оценке органов-мишеней у пациентов c АГ [17].

Устройство VaSera (Fukuda, Япония) применялось для измерения СЛСИ и лодыжечно-плечевого индекса (ЛПИ). Манжеты размещались примерно на 2 см выше локтевой ямки и на 2 см выше медиальной лодыжки. Значение СЛСИ <8,0 считается нормальным; <9,0, но ≥8,0 — пограничным; ≥9,0 — патологическим и соответствует предположительно значимому артериосклерозу. ЛПИ рассчитывалось как отношение систолического АД (САД) на лодыжке к САД на плече. Нормальным ЛПИ считается значение от 0,9 до 1,3, ЛПИ >1,3 предполагает наличие несжимаемых кальцинированных сосудов, ЛПИ <0,9 — диагностический признак значимого атеросклероза артерий нижних конечностей [18]. Следует отметить, что ЛПИ не используется для оценки артериальной жесткости.

Статистический анализ. При нормальном распределении непрерывные данные представлены в виде среднего значения (M) и стандартного отклонения (SD); при распределении, отличном от нормального — в виде медианы (Me), первого и третьего квартилей (Q1;Q3). Категориальные данные представлены в виде абсолютных значений и процентов. Количественные переменные были проверены на соответствие нормальному распределению при помощи тестов Шапиро-Уилка.

Для определения различий в трех связанных выборках с дихотомическими переменными использовался тест Фридмана. Для сравнения непрерывных данных трех связанных выборок в зависимости от распределения — дисперсионный анализ повторных измерений или тест Фридмана. При сравнении непрерывных данных в трех независимых выборках, учитывая распределение, использовался дисперсионный анализ или критерий Краскела-Уоллиса. Линейные взаимосвязи между непрерывными переменными оценивались с помощью коэффициента корреляции Пирсона, если хотя бы одна из двух переменных имела нормальное распределение, в противном случае применялся коэффициент корреляции Спирмена; взаимосвязи между непрерывной переменной и дихотомической переменной проверялись точечно-бисериальным коэффициентом корреляции.

Для выявления клинико-демографических и лабораторных предикторов повышения артериальной жесткости и эндотелиальной дисфункции выполнялся множественный линейный регрессионный анализ. Для оценки возможных ассоциаций COVID-19 с артериальной жесткостью применялся ковариационный анализ. Значение p<0,05 считалось статистически значимым. Все расчеты проводились с помощью программного обеспечения SPSS (SPSS Statistics, версия 23, США).

Результаты

Первый визит 53 пациентов, госпитализированных с COVID-19 в 2021г, к врачу осуществлялся с апреля 2022г по ноябрь 2022г, второй — с ноября 2022г по апрель 2023г. На повторный визит явилось 44 пациента; причинами неявки были отказ пациентов от продолжения участия в исследовании (7 пациентов), что наблюдалось прежде всего у пациентов без сопутствующих сердечно-сосудистых заболеваний; отсутствие ответа при попытках связи с пациентом (1 пациент), а также невозможность явиться на визит (1 пациент).

Клиническая и демографическая характеристика пациентов представлена в таблице 1. Соотношение по полу было практически равным. Медиана времени от начала симптомов до госпитализации составила 10 дней (8;12), продолжительности госпитализации — 14 дней (11;17). У более половины пациентов COVID-19 протекала в среднетяжелой форме. У большинства имелось поражение легочной ткани >25% по данным компьютерной томографии.

Наиболее распространенными сопутствующими заболеваниями были АГ и СД 2 типа. После госпитализации с СOVID-19 ни у кого из пациентов не были впервые диагностированы острое нарушение мозгового кровообращения или транзиторная ишемическая атака, однако у 4 пациентов впервые был диагностирован СД 2 типа.

При сравнении лекарственной терапии были выявлены различия только в приеме ингибиторов ангиотензинпревращающего фермента при госпитализации и на первом визите (p=0,016). Во время госпитализации и на втором визите (p=0,289), а также на первом и втором визитах (p=0,25) терапия не отличалась (табл. 2).

На первом визите в случае нецелевых значений АД осуществлялась коррекция антигипертензивной терапии. На втором визите отмечена положительная динамика как в отношении снижения САД, так и диастолического АД (табл. 3). У 31 пациента (58%) имелись нецелевые значения холестерина липопротеинов низкой плотности на первом визите. Несмотря на рекомендации по коррекции гиполипидемической терапии, доля пациентов, принимающих статины, не изменилась (табл. 2), как и уровни холестерина липопротеинов низкой плотности (табл. 3).

Тест Фридмана показал наличие различий в уровне СКФ (χ²=12,98, df=2, p=0,002) во время госпитализации, на первом и втором визите. При post hoc анализе обнаружено, что СКФ была выше при госпитализации (101,3±13,2 мл/мин/1,73 м²), чем на первом (92,5±15,8 мл/мин/1,73 м², p=0,001) и втором (84,6±17,3 мл/мин/1,73 м², p=0,001) визитах, т. е. происходило постепенное ее снижение от госпитализации к второму визиту. Важно отметить, что ни у одного из пациентов острого повреждения почек в острой фазе заболевания не было.

Имелись различия в уровне VCAM-1 (χ²=13, df=2, p=0,002), который был выше во время госпитализации (176,4 (64,58;340,53) нг/мл) как при сравнении с первым визитом (79,2 (37;121,05) нг/мл, p=0,001), так и со вторым (52,9 (27,43;87,1) нг/мл, p=0,001). Различий между уровнями VCAM-1 на первом и втором визите не было (табл. 3). Так как vWF во время госпитализации не определяли, имелись данные об его уровнях только на первом и втором визитах, которые значимо не отличались.

У 9 пациентов на первом визите и у 6 на втором кфСПВ составила >10 м/с (рис. 1). СЛСИ оказался повышенным у 15 пациентов на первом и втором визитах. У 2 пациентов выявлено снижение ЛПИ <0,9; у 1 из этих пациентов было известно о наличии облитерирующего атеросклероза артерий нижних конечностей до госпитализации с COVID-19. Повышение ЛПИ >1,3 наблюдалось лишь у 1 пациента на первом визите и у 1 на втором. Значения LnRHI, соответствующие эндотелиальной дисфункции, отмечались у 11 пациентов на первом визите и у 9 на втором. Показатели артериальной жесткости и эндотелиальной функции по данным PAT не отличались между визитами, как при сравнении их абсолютных значений, так и при сравнении распространенности патологических изменений (табл. 4, рис. 1).

В связи с тем, что между визитами не было различий в показателях артериальной жесткости и эндотелиальной функции, дальнейшие расчеты выполнялись для первого визита. При корреляционном анализе выявлен ряд ассоциаций различной силы и направленности (рис. 2). С целью выявления предикторов повышения артериальной жесткости и эндотелиальной функции показатели со статистически значимыми значениями коэффициентов корреляции включались в множественный линейный регрессионный анализ. Для предотвращения мультиколлинеарности в анализ не включались предикторы, имеющие высокую парную корреляцию или высокий показатель коэффициента инфляции дисперсии.

Предикторами повышения кфСПВ были возраст, текущее курение, САД и наличие СД 2 типа. С повышением СЛСИ было ассоциировано наличие АГ и снижение СКФ, со снижением lnRHI — мужской пол.

Пациенты, госпитализированные с COVID-19, не отличались от контрольной группы пациентов, не болевших СOVID-19, по полу, статусу курения, наличию АГ и СД 2 типа, но были старше и имели более низкую СКФ и АД (табл. 5). Доступным для анализа показателем артериальной жесткости был СЛСИ, кроме того, был оценен ЛПИ. Между группами не было различий по СЛСИ, однако ЛПИ на втором визите был выше, чем в контрольной группе (p=0,002).

В связи с тем, что группы отличались по возрасту и уровню АД, эти показатели необходимо было учесть, как вмешивающиеся факторы при оценке возможных ассоциаций COVID-19 с артериальной жесткостью (CКФ не включалась в анализ из-за высокой корреляции с возрастом) — для этого был проведен односторонний ковариационный анализ (табл. 6). При сравнении артериальной жесткости, с коррекцией на возраст и САД, между контрольной группой и СOVID-19 группой, обнаружено, что перенесенная СOVID-19 ассоциирована с увеличением СЛСИ на первом визите, но на втором визите этого уже не наблюдалось. Перенесенная СOVID-19 также ассоциирована с нарастанием ЛПИ, что было отмечено на обоих визитах, и становилось более статистически значимо на втором.

Обсуждение

Через 10-16 мес. после перенесенной COVID-19 среднетяжелого и тяжелого течения эндотелиальная дисфункция по данным PAT наблюдалась у 21% пациентов, а повышенная артериальная жесткость, т. е. кфСПВ >10 м/с — у 17% и СЛСИ >9 — у 28%. Однако как при сравнении абсолютных значений показателей сосудистой функции, так и при сравнении распространенности их патологических значений на промежутке времени от 10-16 мес. до 14-23 мес. после госпитализации, динамика отсутствует. Артериальная жесткость, оцененная с помощью объемной сфигмографии, при учете возраста и АД как вмешивающихся факторов выше у госпитализированных с COVID-19 пациентов, чем у пациентов, не болевших COVID-19, но эта разница со временем становится статистически незначимой.

Уровни VCAM-1 значительно снизились от острой фазы заболевания до первого визита, между первым и вторым визитом статистически значимой разницы не было. Известно, что в острой фазе COVID-19 повреждение эндотелия начинается немедленно в ответ на инфицирование SARS-CoV-2, что индуцирует инфильтрацию клеток через стенку сосуда, процесс, в котором VCAM-1 и ICAM-1 играют критическую роль [19, 20]. Теоретически острый процесс может перейти в подострый или хронический. Хроническое воспаление также сопровождается повышением VCAM-1 и наблюдается при многих хронических заболеваниях, в т. ч. при АГ, СД, сердечной недостаточности и атеросклерозе [21]. Несмотря на это, VCAM-1 считается лишь потенциальным биомаркером сердечно-сосудистых заболеваний, для него не определены такие характеристики, как специфичность, пороговые значения для каждого заболевания и стандартизация измерений. По этим причинам значительно более низкие уровни VCAM-1 в отдаленном периоде СOVID-19 и отсутствие изменений через некоторое время не свидетельствуют о нормализации эндотелиальной функции, а лишь о ее значительном улучшении.

Уровни vWF не отличались на первом и втором визитах, но мы не определяли vWF в период госпитализации и в контрольной группе, поэтому мы не можем подобно VCAM-1 проследить динамику изменений этого показателя от острого периода, а также сопоставить его уровни при отсутствии перенесенного заболевания. В исследовании Lambadiari V, et al. (2021) сообщалось о том, что у пациентов с COVID-19 через 4 мес. после заражения по сравнению с пациентами с АГ различий в уровнях vWF не было, но они были выше, чем у контрольной здоровой группы [13]. Повышение vWF было ассоциировано с нарушением функции эндотелиального гликокаликса, что подтверждало наличие остаточного повреждения эндотелия через 4 мес. после заражения COVID-19.

У пациентов наблюдалось прогрессирующее снижение СКФ от госпитализации до второго визита. В других исследованиях также было выявлено небольшое снижение СКФ у пациентов после COVID-19 по сравнению с неболевшими им, даже после учета факторов риска развития ХБП [22]. Более того, все больше данных свидетельствует о снижении функции почек в период наблюдения от 6 до 12 мес. даже у пациентов без каких-либо признаков острого повреждения почек в остром периоде. Небольшое снижение СКФ после воздействия потенциально травмирующего фактора не обязательно отражает прогрессирующее или персистирующее заболевание почек, тем не менее, необходимы крупные проспективные исследования с длительными периодами наблюдения, оценивающие функцию почек не только по расчетной СКФ, но и по другим параметрам, включая биопсию, определение уровня цистатина С и прямое измерение СКФ [23].

Выявленные предикторы повышения кфСПВ и СЛСИ согласуются с ранее проведенными исследованиями. Известно, что на кфСПВ влияют многие клинические факторы, такие как возраст, АД и другие факторы сердечно-сосудистого риска [10]. АД, вероятно, не являлось предиктором повышения СЛСИ из-за его меньшей подверженности влиянию АД во время измерения [12]. Aydın E, et al. (2022) в проспективном исследовании случай-контроль показали, что СЛСИ был выше у пациентов в остром периоде COVID-19, чем в контрольной группе и имел прогностическое значение [24]. Однако важно отметить, что СЛСИ, в отличие от кфСПВ не входит ни в одни клинические рекомендации для оценки риска сердечно-сосудистых осложнений, в т. ч. в связи с отсутствием крупных исследований по его прогностической значимости. Несмотря на то, что после учета вмешивающихся факторов в нашем исследовании СЛСИ был выше у пациентов, госпитализированных с COVID-19 через 10-16 мес. после заболевания, чем у пациентов, не болевших COVID-19, у нас не складывается впечатление о повышении сердечно-сосудистых рисков у этих пациентов через 1 год после заболевания, в т. ч. из-за малой выборки, исходно небольшой статической значимости и исчезновения последней при повторном обследовании через 4-7 мес. Тем не менее снижение СЛСИ может свидетельствовать об улучшении артериальной жесткости, что несомненно является благоприятным паттерном.

Несмотря на то, что участники нашего исследования, не болевшие COVID-19, имели более высокое АД и были моложе, перенесенная COVID-19 была связана с повышением ЛПИ даже после коррекции на эти факторы. Кроме того, размер эффекта, согласно значениям частичного эта-квадрата, увеличивался на визитах от среднего к большому. ЛПИ, как правило, снижается в общей популяции с возрастом при воздействии основных сердечно-сосудистых факторов риска, включая курение, АГ, дислипидемию и СД, и отражает наличие значимого атеросклероза артерий нижних конечностей [18]. Повышение же ЛПИ >1,3 предполагает наличие несжимаемых кальцинированных артерий и, как и низкий ЛПИ, связано с более высокими сердечно-сосудистыми рисками [25]. В нашем исследовании проводился линейный регрессионный анализ, и несмотря на то, что ассоциация COVID-19 с повышением ЛПИ есть, она не является патологической, учитывая, что ЛПИ >1,3 наблюдался лишь у 1 пациента, т. е. об увеличении сердечно-сосудистых рисков у пациентов говорить нельзя, но неизвестно, будет ли и далее прогрессировать повышение ЛПИ. Механизм данной ассоциации в нашем исследовании, возможно, также обусловлен неучтенными вмешивающимися факторами, в т. ч. такими как длительность АГ, стаж курения и другие сопутствующие заболевания, которые мы не учитывали.

Ограничения исследования. Помимо уже перечисленных ограничений нашего исследования, главным из которых является малый размер выборки, следует также упомянуть несколько других важных ограничений. У пациентов, госпитализированных с COVID-19, не было данных об эндотелиальной функции и артериальной жесткости до перенесенного заболевания; хотя мы попытались решить эту проблему подбором пациентов контрольной группы, у которых, однако, была оценена лишь артериальная жесткость, результаты могли бы быть более надежны при наличии данных о сосудистой функции у одних и тех же пациентов до, во время и после острой фазы COVID-19. Кроме того, несмотря на применение нами современных методов оценки эндотелиальной функции, "золотого стандарта" для ее оценки на данный момент не существует, что могло отразиться на чувствительности выявления нарушенной функции эндотелия.

Заключение

У пациентов после перенесенной COVID-19, потребовавшей госпитализации, при наблюдении в течение 1,5-2 лет наблюдается снижение плазменного показателя эндотелиальной дисфункции VCAM-1. Динамика изменений эндотелиальной функции и артериальной жесткости не наблюдается в долгосрочном периоде с 10 до 23 мес. после COVID-19, как при сравнении абсолютных значений, так и при оценке распространенности патологических изменений, что может быть следствием обратимости этих изменений или недостаточного периода наблюдения.

В исследовании "случай-контроль" получены данные об ассоциации COVID-19 с повышением СЛСИ на первом визите, что является признаком повышения артериальной жесткости, но исчезновении этой ассоциации на втором визите. Перенесенная COVID-19 связана с повышением ЛПИ, что может являться следствием кальцинирования сосудов.

Отношения и деятельность. Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Соглашение № 075-15-2022-301 от 20.04.2022).