Введение
Пандемия новой коронавирусной инфекции (COVID-19), вызываемой коронавирусом SARS-CoV-2, сформировала новые взгляды на патогенез вирусного заболевания и тактику его лечения. COVID-19 является в первую очередь инфекцией дыхательных путей, но клинические наблюдения и лабораторные данные указывают, что ее следует рассматривать как системное заболевание, затрагивающее сердечно-сосудистую, желудочно-кишечную, нервную, иммунную системы [1]. Европейская ассоциация терапевтов отмечает, что у пациентов с COVID-19 формируются значительные изменения в кроветворной системе и гемостазе: на ранних стадиях заболевания выявлялся тромбоцитоз, далее сменяющийся тромбоцитопенией [2].
Уровень тромбоцитопении тесно связан с тяжестью течения COVID-19: более выраженное снижение количества тромбоцитов отмечено в случае летальных исходов [3] и может иметь прогностическое значение в оценке течения заболевания [4]. Согласно многомерному анализу, отношение количества тромбоцитов к количеству лимфоцитов во время пикового уровня тромбоцитов оказалось независимым прогностическим фактором для длительной госпитализации. На 7—14-й день после появления начальных симптомов обнаруживаются клинические проявления заболевания с выраженным системным повышением уровня провоспалительных цитокинов, принятым называть цитокиновым штормом.
Цитокиновый шторм — самоусиливающийся процесс высвобождения провоспалительных цитокинов, ассоциирующийся с риском развития диссеминированного внутрисосудистого свертывания (ДВС-синдромом), которое представляет собой активацию каскада коагуляции с отложением многочисленных тромбоцитарно-фибриновых тромбов в микроциркуляторном русле. Высказано предположение, согласно которому высокое отношение тромбоциты/лимфоциты свидетельствует о более интенсивном цитокиновом шторме, вызванном усиленной активацией тромбоцитов [5]. При COVID-19 уровни маркеров ДВС-синдрома значительно коррелируют с заболеваемостью и смертностью [6]. Повышение активности тромбоцитов и развитие тромбоцитопении при COVID-19, как полагают, связаны с цитокиновым штормом, увеличением аутоиммунной активности и повреждением легких. Согласно временным методическим рекомендациям по профилактике, диагностике и лечению новой коронавирусной инфекции (COVID-19) [7], необходимо одновременно снижать риски тромбозов применением антикоагулянтов, а риски развития цитокинового шторма применением глюкокортикоидов (ГК).
Цель работы: проанализировать патофизиологические особенности тромбоцитарного звена гемостаза и механизмы действия экзогенных ГК при COVID-19.
Физиология тромбоцита
Тромбоциты - безъядерные клеточные производные, цитоплазма которых содержит массу гранул (до 200) различного строения. Структуры, имеющие строение гранул, называются грануломером, негранулярные компоненты цитоплазмы - гиаломером. Грануломер содержит митохондрии, отдельные рибосомы, единичные короткие цистерны гранулярной эндоплазматической сети, элементы комплекса Гольджи. Грануломер содержит ферменты гликолиза, цикла Кребса, ферменты антиоксидантной защиты (супероксиддисмутаза, каталаза), гликоген. Энергетический обмен тромбоцита включает аэробный гликолиз, митохондриальную цепь окислительного фосфорилирования, а также внемитохондриальное окислительное фосфорилирование, которое участвует в получении энергии, необходимой для быстрой активации тромбоцитов [8]. На мембране имеются рецепторы факторов свертывания крови, серотонина (5-НТ1А), гормонов (инсулина, вазопрессина), а2- и в2-адренорецепторы. В цитоплазме находятся внутриклеточные рецепторы к ГК, что чрезвычайно важно в понимании их взаимодействия. Обнаружена мембранная фосфолипаза А2, участвующая в выделении свободной арахидоновой кислоты для последующего синтеза тромбоксана А2 (TxA2). Приблизительно 95% серотонина циркулирующей крови хранится в гранулах тромбоцитов вместе с АТФ, АДФ и Ca2+ [9]. Путем активного транспорта транспортный белок SERT переносит серотонин, содержащийся в венах желудочно-кишечного тракта, в тромбоциты и далее транспортирует его в плотные секреторные гранулы. Выход серотонина из плотных гранул в местах повреждения эндотелия способствует аутоактивации тромбоцитов и поддерживает тромбообразование [10].
Метаболические особенности тромбоцитов и участие их в системе гемостаза изучаются на протяжении более 150 лет. Хорошо изученной функцией тромбоцитов является поддержка гемостаза [11]. Исследования патофизиологии гемостаза представлены в фундаментальных исследованиях и учебниках [12-15]. Тромбоциты синтезируются в костном мозге путем фрагментации цитоплазмы мегакариоцитов. При тромбоцитопении число, размер и плоидность мегакариоцитов возрастают, что способствует повышению образования тромбоцитов. Этот процесс контролируется тромбопоэтином, который непрерывно синтезируется в печени и почках, связывается с циркулирующими тромбоцитами. Рецептор тромбопоэтина кодируется протоонкогеном MPL. Доказано наличие сайтов экстрамедуллярного образования тромбоцитов: основным резервуаром резидентных мегакариоцитов и гемопоэтических клеток-предшественниц определены легкие. В исследованиях показано, что в легких мышей производится приблизительно до 50% всех тромбоцитов [10]. Результатом этого процесса является присутствие тромбоцитов в малом круге кровообращения, на 30% большее, чем в большом [16]. Именно это обстоятельство может сыграть решающую роль в развитии осложнений при COVID-19.
Особенности метаболизма тромбоцитов при COVID-19
В условиях COVID-19 взаимодействие вирусов с мегакариоцитами приводит к усиленной экспрессии генов интерферона I типа, активации протеаз. В легких мегакариоциты могут инфицироваться SARS-CoV-2. В тяжелых случаях протекания болезни обнаружено, что тромбоциты содержат вирусную РНК и белок E, который образует в клетке ионный канал, повышающий активность виропорина, а также участвующий в сборке самого вируса и опосредующий экзоцитоз вирусных частиц [17].
Основное изменение метаболизма тромбоцитов при COVID-19 - гиперактивация. Одни из ранних явлений - стимуляция протеинкиназы С посредством связанных с G-белками рецепторов, активация фосфолипаз, стимуляция самосборки актина и миозина, образование ТхА2 [18]. Значение имеет также фактор активации тромбоцитов (PAF) - фосфолипидный медиатор воспаления, образующийся в результате активации тромбоцитов, индуцирующий клеточную активацию и дозозависимую агрегацию. Рецепторы к PAF связаны с Gq-белком, их стимуляция активирует фосфолипазу С, увеличивая внутриклеточный уровень инозитолтрифосфата и свободного кальция [19]. Его способность вызывать вторую волну агрегации и секрецию реализуется путем активации циклооксигеназного пути синтеза эйкозаноидов с образованием ТхА2 [18].
Секреция и агрегация тромбоцитов, а также образование тромбов из тромбоцитов в решающей степени зависят от повышения концентрации цитозольного Са2+ в результате его внутриклеточного высвобождения с последующим депо-управляемым входом Са2+ (SOCE) через активированные каналы высвобождения Са2+ (CRAC) [20]. Механизм депо-управляемого кальциевого входа заключается в высвобождении ионов кальция из внутриклеточных депо и последующем притоке ионов через плазматическую мембрану [21]. Депо-управляемый кальциевый вход частично достигается за счет порообразующей единицы Orai1 и ее молекулы-регулятора стромального взаимодействия (STIM). Транскрипция Orai1 и STIM1 стимулируется ядерным фактором каппа B (NF-KB). Киназа 1, индуцируемая сывороткой и ГК (SGK1), повышает активность NF-KB в мегакариоцитах и таким образом увеличивает экспрессию Orai1 и SOCE в тромбоцитах. SGK1, являясь мощным регулятором Са2+-зависимой сигнализации тромбоцитов и образования тромбов, по-видимому, участвует в регуляции активации тромбоцитов, а также принимает участие в клинических состояниях, связанных с гиперагрегацией тромбоцитов и повышенным риском тромбообразования [20].
Адгезия к поврежденной поверхности, активация, участие в распространении коагуляционного процесса, взаимодействие с другими клетками приводят к формированию тромбов. Важными индукторами тромбоцитарной активности являются коллаген, тромбин, фактор фон Виллебранда [11, 13]. Проникновение SARS-CoV-2 в эндотелиальные клетки вызывает их повреждение, миграцию тромбоцитов в места инфекции. Активация, агрегация, и дегрануляция тромбоцитов, поддержка ими коагуляционного процесса могут ухудшать течение болезни. Состояние гиперкоагуляции сопутствует COVID-19, тромбозы не только развиваются в острую фазу заболевания, но и выступают как постковидный синдром.
Тромбоциты контролируют состояние эндотелия, развиваются из общей клетки-предшественника костно-мозгового происхождения. Среди многочисленных факторов роста в а-гранулах тромбоцитов присутствует набор медиаторов, предназначенных для влияния на рост эндотелиальных клеток [14, 22].
В месте повреждения сосуда происходит стимуляция коагуляции, что приводит к образованию тромбина в небольших количествах, достаточных для активации тромбоцитов, но не для развития коагуляцинного процесса [23]. Активированные тромбином тромбоциты выделяют АДФ, активирующий метаболизм арахидоновой кислоты, сопровождающийся синтезом TxA2. Аутокринное связывание АДФ и ТхА2 со своими рецепторами способствует процессам активации тромбоцита [10]. Активация тромбоцитов сопровождается также формированием прокоагулянтной поверхности, на которой происходят сборка коагуляционных комплексов, усиление свертывания, формирование достаточного количества тромбина для преобразования фибриногена в фибрин [23].
Венозные тромботические осложнения при COVID-19 (тромбоэмболия легочной артерии и тромбоз глубоких вен) могут наблюдаться с частотой до 20—30% в зависимости от степени тяжести состояния пациента [6]. Артериальные тромбозы также нередки у пациентов с COVID-19, в частности, регистрируется инфаркт миокарда: повышение кардиоспецифичного тропонина I обнаруживается у 10% пациентов с подтвержденным диагнозом SARS-CoV-2, причем частота выявления повышенного уровня тропонина возрастает по мере состояния тяжести больного [24]. Отмечено, что коронарный тромбоз может возникать даже у пациентов без сердечного анамнеза или сопутствующих заболеваний [25-27].
Механизмы развития тромбоцитопении и гиперактивации тромбоцитов при COVID-19
Механизмы развития тромбоцитопении при COVID-19 и одновременное повышение активности тромбоцитов усиливают цитокиновый шторм, увеличивают аутоиммунную активность и повреждение легких.
Независимо от природы стимулирующего фактора на ранних этапах активации тромбоцитов наблюдается гиперполяризация мембраны митохондрий, которая сопровождается повышением уровня активных форм кислорода в цитоплазме [28], вызывающих перестройку цитоскелета и изменение клеточной морфологии, что подтверждает роль активных форм кислорода в регуляции процесса активации тромбоцитов [29]. В поздние этапы спустя 24 часа выявлены повышенная экспрессия CD47 (рецептор тромбоспондина), адгезивных молекул, агрегация тромбоцитов, деполяризация митохондрий и экстернализация фосфатидилсерина, который рассматривается в качестве раннего маркера апоптоза. В дальнейшем развитии апоптоза фосфатидилсерин перемещается с внутренней стороны липидного бислоя на наружную, что приводит к распознаванию апоптотических клеток фагоцитами [30]. Деполяризация мембраны митохондрий служит ключевым этапом активации апоптоза тромбоцитов. Стимулирующее влияние оказывают пероксид водорода, тромбин, коллаген, стрессовые факторы тромбоцитов [31]. Процессы воспаления вызывают в тромбоцитах усиление перекисного окисления липидов вплоть до образования малонового диальдегида [32]. Прогностически неблагоприятным было количество тромбоцитов менее 100*109/л; у наиболее тяжелых пациентов их уровень варьировался от 35 до 29*109/л. Количество тромбоцитов рекомендовано использовать в качестве показателя тяжести заболевания при госпитализации [6].
Предлагается три основных механизма снижения содержания тромбоцитов: старение вследствие потери сиаловых кислот; апоптоз и разрушение макрофагами; повышенное потребление в растущем тромбе [6]. В качестве альтернативы индуцированная SARS-CoV-2 выработка аутоантител против поверхностных антигенов тромбоцитов может вызывать повышенное разрушение тромбоцитов [33]. У пациентов с COVID-19 гипоксия может способствовать развитию тромбоцитопатии как прямо, так и косвенно. На момент госпитализации 58% пациентам с COVID-19 с тромбоцитопенией требовалась кислородная поддержка по сравнению с 41% пациентов, у которых количество тромбоцитов на момент госпитализации было в нормальных пределах [34].
Обнаружено, что тромбоциты имеют множество рецепторов, обязательных для проникновения вируса. Инфицирование тромбоцитов ведет к их апоптозу. Кроме того, тромбоциты обладают свойствами клеток врожденного иммунитета и проникновение вируса может происходить как часть опосредованного тромбоцитами противовирусного ответа на SARS-CoV-2 [6]. Апоптоз тромбоцитов влечет за собой выделение массы провоспалительных и прокоагулянтных факторов. Еще одним механизмом гиперактивации тромбоцитов при COVID-19 может быть формирование иммунных комплексов и развитие тромбоцитопении. Аналогичный механизм развития характерен для гепарин-индуцированной, включающей образование комплексов (гепарин — тромбоцитарный фактор 4 - антитело), которые распознают рецептор FcYRIIa на поверхности тромбоцитов, вызывая активацию и клиренс тромбоцитов [35].
Эффекты глюкокортикоидов
Механизмы развития тромбоцитопении при COVID-19 и одновременное повышение активности тромбоцитов включают цитокиновый шторм, увеличение аутоиммунной активности и повреждение легких. В рамках концепции «цитокинового шторма» уровень провоспалительных медиаторов ассоциируется с неблагоприятным прогнозом при COVID-19. ГК блокируют синтез провоспалительных медиаторов, существенно снижая их уровень [36].
Среди используемых в терапии ГК у дексаметазона есть ряд преимуществ по сравнению с гидрокортизоном и преднизолоном: более длительное действие, более высокая противовоспалительная активность (в 30 и 7,5 раз соответственно), меньшая минерало-кортикоидная активность (в 20 и 16 раз соответственно). ГК уменьшают количество эозинофилов, моноцитов и лимфоцитов в периферической крови, одновременно увеличивая содержание эритроцитов, ретикулоцитов, нейтрофилов и тромбоцитов [37].
ГК подавляют воспаление, уменьшая процессы повреждения легких, способны воздействовать на процесс повреждения легких, снижая развитие дыхательной недостаточности и уменьшая риск летального исхода. Основной механизм действия ГК на все свои клетки-мишени, в частности на тромбоциты, заключается в связывании с внутриклеточными рецепторами, регулирующими трансляцию структурных генов, транскрипцию на рибосомах и синтез специфичных для клетки-мишени белков, в т.ч. липокортина. Липокортин угнетает фосфолипазу А2, подавляет высвобождение арахидоновой кислоты и синтез эндоперекисей, простагландинов, лейкотриенов, способствующих процессам воспаления [38]. Данный механизм действия ГК характеризуется низкой скоростью ввиду необходимости синтеза достаточного количества белков.
Ряд внегеномных эффектов ГК развиваются быстрее и заключаются во взаимодействии с факторами транскрипции и ингибиторными белками. Последние служат регулятором генов, принимающих участие в иммунном ответе и воспалении, включая гены цитокинов (интерлейкинов-1, -2, -3, -4, -5, фактора некроза опухоли-а, гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора, воспалительного белка макрофагов и др.), а также их рецепторов. Итогом этого взаимодействия становится торможение транскрипции провоспалительных и иммуномодулирующих генов [37].
ГК способны оказывать действие на PAF. Исследование, проведенное еще в 1999 г., указывает, что дексаметазон ингибировал раннее повышение уровня PAF в плазме в зависимости от дозы и времени. Кроме того, он предотвращал и последующие PAF-опосредованные патологические явления, такие как симптомы анафилактического шока, симптомы диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови и кровоизлияния в мозговое вещество почек. Также дексаметазон значительно ингибировал липополисахарид-индуцированную активацию ядерного фактора кВ [39]. Как было изложено выше, от активности NF-кВ зависит экспрессия Orai1 и SOCE, а ткже последующая активация тромбоцитов [19]. Кроме того, известно, что PAF является сильнодействующим эндогенным пирогенным веществом, опосредющим повышение температуры и последующую лихорадку [40]. Подавление влияния данного фактора за счет использования ГК может приводить не только к опосредованной NF-кВ гиперактивации тромбоцитов, но и к снижению температуры у пациентов с COVID-19.
ГК, в т.ч. и дексаметазон, широко применялись при схожих с COVID-19 заболеваниями, такими как тяжелый грипп, тяжелый острый респираторный синдром, ближневосточный острый респираторный синдром и внебольничная пневмония. Проведен анализ состояния 6425 пациентов из 176 лечебных учреждений Национальной службы здравоохранения Великобритании (NHS), представленных двумя группами. Первая группа пациентов принимала дексаметазон перорально или внутривенно (в дозе 6 мг в сутки однократно) на протяжении до 10 дней. Вторая группа получала стандартную терапию, которая не включала применения ГК [41]. Авторы отмечают, что результаты применения дексаметазона нельзя назвать полностью однозначными. Очевидное улучшение отмечено у пациентов, которые получали лечение на протяжении более чем 7 дней после проявления симптомов, т.е. в то время, когда интерстициальное поражение легких встречается наиболее часто. Среди пациентов, помещенных на ИВЛ, смертность в группе получавших дексаметазон была ниже, чем в группе на стандартной терапии (29,3 против 41,4%). Среди пациентов, получавших оксигенотерапию без ИВЛ, процент смертности составил 23,3% в группе с дексаметазоном и 26,2% в группе на стандартной терапии [41]. Среди пациентов, которые не нуждались в кислородной поддержке, уровень смертности в группе пациентов, получавших дексаметазон, был несколько выше, чем у пациентов на стандартной терапии (17,8 против 14,0%). В группе, в которой наблюдались пациенты с острым респираторным дистресс-синдромом на ИВЛ, наблюдалось снижение смертности на 60-й день на 14% среди получавших терапию дексаметазоном, по сравнению с группой стандартной терапии [42]. Снижение смертности среди пациентов c COVID-19 при применении ГК было продемонстрировано в ряде ретроспективных когортных исследований. В национальных клинических руководствах и рекомендациях экспертных сообществ по лечению COVID-19 включена возможность применения дексаметазона при тяжелых формах течения COVID-19, требующих кислородотерапии [36].
Заключение
Действие ГК препятствует увеличению метаболической активности тромтромбоцитов, характерной для течения заболевания COVID-19. Предотвращение цитокинового шторма введением ГК снижает риски гиперактивации тромбоцитов и сопутствующей тромбоцитопении. Влияние ГК на функцинальную активность тромбоцитов выражена как в подавлении высвобождения арахидоновой кислоты, так и в снижении влияния фактора активации тромбоцитов, отвечающего не только за опосредованную NF-KB гиперактивацию тромбоцитов, но и за снижение температуры у пациентов с COVID-19.
Вклад авторов
Изможерова Н.В., Попов А.А., Антропова И.П. — концепция обзора, обзор публикаций, критический пересмотр и редактирование текста, обсуждение результатов, написание статьи, утверждение окончательного варианта рукописи для публикации.
Кадников Л.И. — концепция обзора, обзор публикаций, критический пересмотр и редактирование текста, обсуждение результатов, написание статьи, оформление рукописи для публикации.
Лившиц Я.В., Куштыева А.Д., Никонова А.А. — обзор публикаций, сбор материала, анализ и систематизация данных литературы, написание статьи, обсуждение результатов.
Бахтин В.М. — обзор публикаций, критический пересмотр и редактирование текста, обсуждение результатов, написание статьи.
Шамбатов М.А. — критический пересмотр и редактирование текста, обсуждение результатов, написание статьи.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
