pulmoПульмонологияPULMONOLOGIYA0869-01892541-9617Scientific and Practical Journal “PULMONOLOGIYA” LLC10.18093/0869-0189-2021-31-5-588-597pulmo-2879Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯORIGINAL STUDIESИзменения микроциркуляции в легких у пациентов, перенесших COVID-19Changes in pulmonary microcirculation after COVID-19https://orcid.org/0000-0002-7982-3805ЗолотницкаяВ. П.ZolotnitskayaValentina P.

Золотницкая Валентина Петровна – д. б. н., старший научный сотрудник Научно-исследовательского института пульмонологии

SPIN-код: 9168-0286

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6–8

тел.: (812) 338-63-13

Valentina P. Zolotnitskaya, Doctor of Biology, Senior Researcher, Research Institute of Pulmonology

SPIN-code: 9168-0286

ul. L’va Tolstogo 6 – 8, Saint-Petersburg, 197089

tel.: (812) 338-63-13

zolotnitskaja68@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4678-3904ТитоваО. Н.TitovaOlga N.

Титова Ольга Николаевна – д. м. н., профессор, директор Научно-исследовательского института пульмонологии

SPIN-код: 4801-4985

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6–8

тел.: (812) 338-68-40

Olga N. Titova, Doctor of Medicine, Professor, Director of Research Institute of Pulmonology

SPIN-code: 4801-4985

ul. L’va Tolstogo 6 – 8, Saint-Petersburg, 197089

tel.: (812) 338-68-40

titova-on@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1166-9717КузубоваН. А.KuzubovaNataliya A.

Кузубова Наталия Анатольевна – д. м. н., заместитель директора по научной работе Научно-исследовательского института пульмонологии

SPIN-код: 4461-0180

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6–8

тел.: (812) 338-66-06

Nataliya A. Kuzubova, Doctor of Medicine, Deputy Director for Research, Research Institute of Pulmonology

SPIN-code: 4461-0180

ul. L’va Tolstogo 6 – 8, Saint-Petersburg, 197089

tel.: (812) 338-66-06

kuzubova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2482-7435АмосоваО. В.AmosovaOlga V.

Амосова Ольга Викторовна – ординатор кафедры рентгенологии и радиационной медицины

SPIN-код: 9577-4967

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6–8

тел.: (812) 338-63-01

Olga V. Amosova, Resident of the Department of Radiology and Radiation Medicine

SPIN-code: 9577-4967

ul. L’va Tolstogo 6 – 8, Saint-Petersburg, 197089

tel.: (812) 338-63-01

amosova-ol@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8322-4509СперанскаяА. А.SperanskayaAleksandra A.

Сперанская Александра Анатольевна – д. м. н., профессор кафедры рентгенологии и радиационной медицины с рентгенологическим и радиологическим отделениями

SPIN-код: 8245-2730

197022, Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, 6–8

тел.: (812) 338-63-03

Aleksandra A. Speranskaya, Doctor of Medicine, Professor, Department of Radiology and Radiation Medicine with X-ray and Radiological Departments

SPIN-code: 8245-2730

ul. L’va Tolstogo 6 – 8, Saint-Petersburg, 197089

tel.: (812) 338-63-03

a.spera@mail.ruФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова» Министерства здравоохраненияРоссияFederal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Academician I.P.Pavlov First St. Petersburg State Medical University”, Ministry of HealthcareRussian Federation202120102021315588597Copyright © Золотницкая В.П., Титова О.Н., Кузубова Н.А., Амосова О.В., Сперанская А.А., 20212021Золотницкая В.П., Титова О.Н., Кузубова Н.А., Амосова О.В., Сперанская А.А.Zolotnitskaya V.P., Titova O.N., Kuzubova N.A., Amosova O.V., Speranskaya A.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.pulmonology.ru/pulm/article/view/2879

Наиболее уязвимой тканью при воздействии вируса SARS-CoV-2 является эндотелий. Системная дисфункция эндотелия, развитие эндотелита обусловливает основные проявления заболевания и системное нарушение микроциркуляции в различных органах. Наиболее ярко клиническая картина проявляется при поражении микроциркуляторного звена легких, являясь мотивацией для выполнения однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭКТ) легких с целью выявления нарушений микроциркуляции.

Целью работы явилась оценка изменений в микроциркуляторном русле легких у пациентов без заболеваний органов дыхания в анамнезе, перенесших COVID-19, на разных сроках от начала заболевания.

Материалы и методы

Материалы и методы. Проанализированы данные ОФЭКТ, выполненные у пациентов (n = 136) с доказанной перенесенной с мая 2020 по июнь 2021 г. коронавирусной инфекцией разной степени тяжести.

 Результаты

 Результаты. У всех обследованных выявлены изменения микроциркуляции в легких в постковидном периоде (ПКП). Степень выраженности нарушений микроциркуляции имела достоверную зависимость (rs = 0,76; p = 0,01) от степени поражения легочной паренхимы и среднюю корреляционную зависимость (rs = 0,48; p = 0,05) от сроков ПКП и степени остаточных изменений по данным компьютерной томографии (КТ) (rs = 0,49; p = 0,01). На всех этапах ПКП у пациентов с сохраняющимися клиническими жалобами наблюдались изменения в микроциркуляторном звене легких, что может свидетельствовать о развитии васкулита. Несмотря на положительный регресс изменений, к 3–6-му месяцу ПКП по данным КТ у 30–36 % пациентов развивается фиброз легких. Подобные изменения выявлены у 19,1 % обследованных.

Заключение

Заключение. У всех обследованных в ПКП, независимо от степени тяжести по данным КТ, выявляются нарушения микроциркуляции. Прогрессирующее снижение микроциркуляции в нижних отделах легких, появление локальных зон гипоперфузии с критически низким накоплением радиофармпрепарата, длительное время сохраняющиеся участки уплотнения легочной ткани по типу «матового стекла», ретикулярные изменения и развитие тракционных бронхоэктазов, снижение диффузионной способности легких и альвеолярного объема могут свидетельствовать о формировании фиброзных изменений с последующим исходом в вирус-ассоциированное интерстициальное заболевание легких.

The endothelium is a tissue most vulnerable to the SARS-CoV-2 virus. Systemic endothelial dysfunction leads to the development of endothelitis which causes the main manifestations of the disease and systemic disturbance of microcirculation in various organs. Pulmonary microcirculatory damage, the most striking clinical manifestation, was the reason to perform SPECT to detect microcirculation disorders.

Aim

Aim. To assess microcirculatory changes in the lungs of patients who had no previous respiratory diseases and had a COVID-19 infection at different times from the onset of the disease.

Methods

Methods. SPECT data were analyzed in 136 patients who had a proven coronavirus infection of varying severity from May 2020 to June 2021.

Results

Results. All patients showed changes in microcirculation in the lungs in the post-COVID period. The severity of microcirculation disorders had a significant correlation (rs = 0.76; p = 0.01) with the degree of damage to the pulmonary parenchyma and an average correlation (rs = 0.48; p = 0.05) with the timing of the post-COVID period and the degree of residual lesions on CT (rs = 0.49; p = 0.01). The examined patients with persistent clinical complaints had pulmonary microcirculatory lesions, which may indicate the development of vasculitis, at all stages of the post-COVID period. Despite regression of the lesions confirmed by CT in 3 to 6 months after the acute COVID-19 infection, specialists from Russian and other countries report that 30–36% of patients develop pulmonary fibrosis. Similar changes were identified in 19.1% of the examined patients in our study.

Conclusion

Conclusion. Microcirculation disorders are detected in all patients in the post-COVID period, irrespective of the severity according to CT. Progressive decrease in microcirculation in the lower parts of the lungs, local zones of hypoperfusion with the critically low accumulation of radiopharmaceuticals, persistent areas of compaction of the lung tissue (so-called “ground glass”), reticular changes, and the development of traction bronchiectasis, a decrease in the diffusion capacity of the lungs and alveolar volume may indicate fibrotic lesions with subsequent development of virus-associated interstitial lung disease.

вирус SARS-CoV-2дисфункция эндотелиямикроциркуляцияоднофотонная эмиссионная компьютерная томография легкихSARS-CoV-2 virusendothelial dysfunctionmicrocirculationsingle-photon emission computed tomography of the lungsReferencesHamming I., Timens W., Bulthuis M.L.C. et al. Tissue distribution of ACE2 protein, the functional receptor for SARS coronavirus. A first step in understanding SARS pathogenesis. J. Pathol. 2004; 203 (2): 631–637. DOI: 10.1002/path.1570.Hamming I., Timens W., Bulthuis M.L.C. et al. Tissue distribution of ACE2 protein, the functional receptor for SARS coronavirus. A first step in understanding SARS pathogenesis. J. Pathol. 2004; 203 (2): 631–637. DOI: 10.1002/path.1570.Chen L., Li X., Chen M. et al. The ACE2 expression in human heart indicates new potential mechanism of heart injury among patients infected with SARS-CoV-2. Cardiovasc. Res. 2020; 116 (6): 1097–1100. DOI: 10.1093/cvr/cvaa078.Chen L., Li X., Chen M. et al. The ACE2 expression in human heart indicates new potential mechanism of heart injury among patients infected with SARS-CoV-2. Cardiovasc. Res. 2020; 116 (6): 1097–1100. DOI: 10.1093/cvr/cvaa078.Bombardini T., Picano E. Angiotensin-converting enzyme 2 as the molecular bridge between epidemiologic and clinical features of COVID-19. Can. J. Cardiol. 2000; 36 (5): 784.e1–784.e2. DOI: 10.1016/j.cjca.2020.03.026.Bombardini T., Picano E. Angiotensin-converting enzyme 2 as the molecular bridge between epidemiologic and clinical features of COVID-19. Can. J. Cardiol. 2000; 36 (5): 784.e1–784.e2. DOI: 10.1016/j.cjca.2020.03.026.Li X.C., Zhang J., Zhuo J.L. The vasoprotective axes of the renin-angiotensin system: physiological relevance and therapeutic implications in cardiovascular, hypertensive and kidney diseases. Pharmacol. Res. 2017; 125 (Pt A): 21–38. DOI: 10.1016/j.phrs.2017.06.005.Li X.C., Zhang J., Zhuo J.L. The vasoprotective axes of the renin-angiotensin system: physiological relevance and therapeutic implications in cardiovascular, hypertensive and kidney diseases. Pharmacol. Res. 2017; 125 (Pt A): 21–38. DOI: 10.1016/j.phrs.2017.06.005.Zhang H., Penninger J.M., Li Y. et al. Angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) as a SARS-CoV-2 receptor: molecular mechanisms and potential therapeutic target. Intensive Care Med. 2020; 46 (4): 586–590. DOI: 10.1007/s00134-020-05985-9.Zhang H., Penninger J.M., Li Y. et al. Angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) as a SARS-CoV-2 receptor: molecular mechanisms and potential therapeutic target. Intensive Care Med. 2020; 46 (4): 586–590. DOI: 10.1007/s00134-020-05985-9.Hoffmann M., Kleine-Weber H., Schroeder S. SARS-CoV-2 cell entry depends on ACE2 and TMPRSS2 and is blocked by a clinically proven protease inhibitor. Cell. 2020; 181 (2): 271–280.e278. DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.052.Hoffmann M., Kleine-Weber H., Schroeder S. SARS-CoV-2 cell entry depends on ACE2 and TMPRSS2 and is blocked by a clinically proven protease inhibitor. Cell. 2020; 181 (2): 271–280.e278. DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.052.Raj V.S. Mou H., Smits S.L. et al. Dipeptidyl peptidase 4 is a functional receptor for the emerging human coronavirus-EMC. Nature. 2013; 495 (7440): 251–254. DOI: 10.1038/nature12005.Raj V.S. Mou H., Smits S.L. et al. Dipeptidyl peptidase 4 is a functional receptor for the emerging human coronavirus-EMC. Nature. 2013; 495 (7440): 251–254. DOI: 10.1038/nature12005.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.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.Петрищев Н.Н., Халепо О.В., Вавиленкова Ю.А., Власов Т.Д. COVID-19 и сосудистые нарушения (обзор литературы). Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2020; 19 (3): 90–98. DOI: 10.24884/1682-6655-2020-19-3-90-98.Petrishchev N.N., Khalepo O.V., Vavilenkova Yu.A., Vlasov T.D. [COVID-19 and vascular disorders (literature review)]. Regionarnoe krovoobrashchenie i mikrotsirkulyatsiya. 2020; 19 (3): 90–98. DOI: 10.24884/1682-6655-2020-19-3-90-98 (in Russian).Teuwen L.A., Geldhof V., Pasut A., Carmeliet P. COVID-19: the vasculature unleashed. Nat. Rev. Immunol. 2020; 20 (7): 389–391. DOI: 10.1038/s41577-020-0343-0.Teuwen L.A., Geldhof V., Pasut A., Carmeliet P. COVID-19: the vasculature unleashed. Nat. Rev. Immunol. 2020; 20 (7): 389–391. DOI: 10.1038/s41577-020-0343-0.Xu P., Zhou Q., Xu J. Mechanism of thrombocytopenia in COVID-19 patients. Ann. Hematol. 2020; 99 (6): 1205–1208. DOI: 10.1007/s00277-020-04019-0.Xu P., Zhou Q., Xu J. Mechanism of thrombocytopenia in COVID-19 patients. Ann. Hematol. 2020; 99 (6): 1205–1208. DOI: 10.1007/s00277-020-04019-0.Воробьев П.А., Момот А.П., Зайцев А.А. и др. Синдром диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови при инфекции COVID-19. Терапия. 2020; (5): 25–34. DOI: 10.18565/therapy.2020.5.25-34.Vorob’ev P.A., Momot A.P., Zaytsev A.A. et al. [Disseminated intravascular blood coagulation syndrome in case of COVID-19 infection]. Terapiya. 2020; (5): 25–34. DOI: 10.18565/therapy.2020.5.25-34 (in Russian).Галстян Г.М. Коагулопатия при COVID-19. Пульмонология. 2020; 30 (5): 645–657. DOI: 10.18093/0869-0189-2020-30-5-645-657.Galstyan G.M. [Coagulopathy in COVID-19]. Pul’monologiya. 2020; 30 (5): 645–657. DOI: 10.18093/0869-0189-2020-30-5-645-657 (in Russian).Hunt B., Retter A., McClintock C. Practical guidance for the prevention of thrombosis and management of coagulopathy and disseminated intravascular coagulation of patients infected with COVID-19. Thrombosis UK. March 25, 2020. Available at: https://thrombosisuk.org/downloads/T&H%20and%20COVID.pdfHunt B., Retter A., McClintock C. Practical guidance for the prevention of thrombosis and management of coagulopathy and disseminated intravascular coagulation of patients infected with COVID-19. Thrombosis UK. March 25, 2020. Available at: https://thrombosisuk.org/downloads/T&H%20and%20COVID.pdfAckermann M., Verleden S.E., Kuehnel M. et al. Pulmonary vascular endothelialitis, thrombosis, and angiogenesis in Covid-19. N. Engl. J. Med. 2020; 383 (2): 120–128. DOI: 10.1056/NEJMoa2015432.Ackermann M., Verleden S.E., Kuehnel M. et al. Pulmonary vascular endothelialitis, thrombosis, and angiogenesis in Covid-19. N. Engl. J. Med. 2020; 383 (2): 120–128. DOI: 10.1056/NEJMoa2015432.Устюжанин Д.В., Белькинд М.Б., Гаман С.А. и др. КТ-кар- тина коронавирусной болезни: результаты по итогам работы COVID-центра на базе НМИЦ кардиологии. Российский электронный журнал лучевой диагностики. 2020; 10 (2): 27–38. DOI: 10.21569/2222-7415-2020-10-2-27-38.Ustjuzhanin D.V., Bel’kind M.B., Gaman S.A. et al. [CT findings of coronavirus disease: results by experience of the COVID-center in the National Medical Research Center of Cardiology]. Rossiyskiy elektronnyy zhurnal luchevoy diagnostiki. 2020; 10 (2): 27–38. DOI: 10.21569/2222-7415-2020-10-2-27-38 (in Russian).Agricola E., Beneduce A., Esposito A. et al. Heart and lung multimodality imaging in COVID-19. JACC Cardiovasc. Imaging. 2020; 13 (8): 1792–1808. DOI: 10.1016/j.jcmg.2020.05.017.Agricola E., Beneduce A., Esposito A. et al. Heart and lung multimodality imaging in COVID-19. JACC Cardiovasc. Imaging. 2020; 13 (8): 1792–1808. DOI: 10.1016/j.jcmg.2020.05.017.Shi H., Han X., Jiang N. et al. Radiological findings from 81 patients with COVID-19 pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study. Lancet Infect. Dis. 2020; 20 (4): 425–434. DOI: 10.1016/S1473- 3099(20)30086-4.Shi H., Han X., Jiang N. et al. Radiological findings from 81 patients with COVID-19 pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study. Lancet Infect. Dis. 2020; 20 (4): 425–434. DOI: 10.1016/S1473-3099(20)30086-4.Петриков С.С., Попова И.Е., Муслимов Р.Ш. и др. Возможности компьютерной томографии в оценке степени поражения легких у больных COVID-19 в условиях динамического наблюдения. Российский электронный журнал лучевой диагностики. 2020; 10 (2): 14–26. DOI: 10.21569/2222-7415-2020-10-2-14-26.Petrikov S.S., Popova I.E., Muslimov R.Sh. et al. [Computer tomography in assessing and monitoring the degree of lung ingury due to COVID-19]. Rossiyskiy elektronnyy zhurnal luchevoy diagnostiki. 2020; 10 (2): 14–26. DOI: 10.21569/2222-7415-2020-10-2-14-26 (in Russian).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/CH-200895.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/CH-200895.Goshua G., Pine A.B., Meizlish M.L. et al. Endotheliopathy in COVID-19-associated coagulopathy: evidence from a single-centre, cross-sectional study. Lancet Haematol. 2020; 7 (8): e575–582. DOI: 10.1016/S2352-3026(20)30216-7.Goshua G., Pine A.B., Meizlish M.L. et al. Endotheliopathy in COVID-19-associated coagulopathy: evidence from a single-centre, cross-sectional study. Lancet Haematol. 2020; 7 (8): e575–582. DOI: 10.1016/S2352-3026(20)30216-7.Sun P., Qie S., Liu Z. et al. Clinical characteristics of hospitalized patients with SARS-CoV-2 infection: A single arm meta-analysis. J. Med. Virol. 2020; 92 (6): 612–617. DOI: 10.1002/jmv.25735.Sun P., Qie S., Liu Z. et al. Clinical characteristics of hospitalized patients with SARS-CoV-2 infection: A single arm meta-analysis. J. Med. Virol. 2020; 92 (6): 612–617. DOI: 10.1002/jmv.25735.Ngai J.C., Ko F.W., Ng S.S. et al. The long-term impact of severe acute respiratory syndrome on pulmonary function, exercise capacity and health status. Respirology. 2010; 15 (3): 543–550. DOI: 10.1111/j.1440-1843.2010.01720.x.Ngai J.C., Ko F.W., Ng S.S. et al. The long-term impact of severe acute respiratory syndrome on pulmonary function, exercise capacity and health status. Respirology. 2010; 15 (3): 543–550. DOI: 10.1111/j.1440-1843.2010.01720.x.Hui D.S., Joynt G.M., Wong K.T. et al. Impact of severe acute respiratory syndrome (SARS) on pulmonary function, functional capacity and quality of life in a cohort of survivors. Thorax. 2005; 60 (5): 401–409. DOI: 10.1136/thx.2004.030205.Hui D.S., Joynt G.M., Wong K.T. et al. Impact of severe acute respiratory syndrome (SARS) on pulmonary function, functional capacity and quality of life in a cohort of survivors. Thorax. 2005; 60 (5): 401–409. DOI: 10.1136/thx.2004.030205.Tilocca B., Soggiu A., Sanguinetti M. et al. Comparative computational analysis of SARS-CoV-2 nucleocapsid protein epitopes in taxonomically related coronaviruses. Microbes. Infect. 2020; 22 (4-5): 188–194. DOI: 10.1016/j.micinf.2020.04.002.Tilocca B., Soggiu A., Sanguinetti M. et al. Comparative computational analysis of SARS-CoV-2 nucleocapsid protein epitopes in taxonomically related coronaviruses. Microbes. Infect. 2020; 22 (4-5): 188–194. DOI: 10.1016/j.micinf.2020.04.002.Zuo W., Zhao X., Chen Y.G. SARS coronavirus and lung fibrosis. In: Lal S. (ed.). Molecular biology of the SARS-coronavirus. Berlin, Heidelberg: Springer; 2010: 247–258. DOI: 10.1007/978-3-642-03683-5_15.Zuo W., Zhao X., Chen Y.G. SARS coronavirus and lung fibrosis. In: Lal S. (ed.). Molecular biology of the SARS-coronavirus. Berlin, Heidelberg: Springer; 2010: 247–258. DOI: 10.1007/978-3-642-03683-5_15.Bell T.J., Brand O.J., Morgan D.J. et al. Defective lung function following influenza virus is due to prolonged, reversible hyaluronan synthesis. Matrix Biol. 2019; 80: 14–28. DOI: 10.1016/j.matbio.2018.06.006.Bell T.J., Brand O.J., Morgan D.J. et al. Defective lung function following influenza virus is due to prolonged, reversible hyaluronan synthesis. Matrix Biol. 2019; 80: 14–28. DOI: 10.1016/j.matbio.2018.06.006.Wang J., Wang B.J., Yang J.C. et al. [Research advances in the mechanism of pulmonary fibrosis induced by coronavirus disease 2019 and the corresponding therapeutic measures]. Zhonghua Shao Shang Za Zhi. 2020; 36 (8): 691–697. DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20200307-00132 (in Chinese).Wang J., Wang B.J., Yang J.C. et al. [Research advances in the mechanism of pulmonary fibrosis induced by coronavirus disease 2019 and the corresponding therapeutic measures]. Zhonghua Shao Shang Za Zhi. 2020; 36 (8): 691–697. DOI: 10.3760/cma.j.cn501120-20200307-00132 (in Chinese).He X., Zhang L., Ran Q. et al. Integrative bioinformatics analysis provides insight into the molecular mechanisms of 2019-nCoV. MedRxiv. 2020 [Preprint. Posted: February 05, 2020]. DOI: 10.1101/2020.02.03.20020206.He X., Zhang L., Ran Q. et al. Integrative bioinformatics analysis provides insight into the molecular mechanisms of 2019-nCoV. MedRxiv. 2020 [Preprint. Posted: February 05, 2020]. DOI: 10.1101/2020.02.03.20020206.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.