Діагностичне значення змін параметрів гемокоагуляції та ендотеліальної дисфункції в прогнозуванні розвитку функціональних змін серцево- судинної системи у хворих із Long-COVID

Abstract

Дисертаційна робота містить новий підхід до розв’язання наукового завдання, діагностики тривалого постковідного стану - Long-COVID і передбачає визначення концентрації ендотеліну-1 у сироватці для оцінки виразності хронічного запалення з ендотеліальною дисфункцією та прогнозування розвитку функціональних порушень серцево - судинної системи. Доведено доцільність розрахунку інтегративних показників ендогенної інтоксикації, активності запалення та неспецифічної реактивності для оцінки ступеню запальної реакції з розвитком ендотеліальної дисфункції. Обґрунтовано доцільність визначення ендотеліну-1 у сироватці крові, як біологічного маркера ендотеліальної дисфункції, для прогнозування функціональних змін серцево - судинної системи. З метою діагностики Long-COVID, прогнозування функціональних змін серцево - судинної системи, на підставі вивчення клініко - епідеміологічних характеристик, лабораторних показників (гематологічних, показників коагуляції), розрахункових інтегративних показників та концентрації ендотеліну-1, до дослідження були залучені пацієнти за наступних умов: перенесена протягом останніх 12 місяців гостра коронавірусна хвороба, яка були підтверджена методом ПЛР, вік від 18 до 60 років, відсутність відхилень у клінічному аналізі крові та коагулограмі до захворювання на COVID-19. Пацієнти не були залучені у випадку відомостей у анамнезі про захворювання крові або розлади коагуляції, які були пов’язані з іншими причинами, вживання препаратів, які впливають на згортальну функцію крові, гострі захворювання. У всіх учасників дослідження було отримано інформовану згоду на участь у дослідженні у відповідності до Гельсінської декларації Всесвітньої медичної асоціації «Етичні принципи медичних досліджень за участю людини у якості об'єкта дослідження». З урахуванням критеріїв залучення та вилучення до групи досліджуваних увійшло 77 пацієнтів, які перехворіли на COVID-19 та до групи порівняння 68 практично здорових осіб. Обидві групи були співставні за віком, статтю, станом щеплюваності проти COVID-19 та палінням. Усім учасникам проведено опитування, зібраний анамнез, проведено фізікальне обстеження, лабораторне дослідження - клінічний аналіз крові, гематологічне - визначення показників коагуляції та концентрації ендотеліну-1 у сироватці крові імуноферментним методом. Для кожного учасника розраховано інтегративні показники ендогенної інтоксикації, активності запалення та неспецифічної реактивності. 33 пацієнтам з групи дослідження проведено електрокардіографію. Учасникам з групи порівняння електрокардіографію проведено під час медичного огляду, який вони проходили в Університетській клініці СумДУ. З метою вивчення клінічних, гематологічних особливостей, змін інтегративних показників та концентрації ендотеліну-1 учасники групи дослідження були розподілені на 4 підгрупи залежно від терміну після перенесеної гострої коронавірусної хвороби: підгрупа А - до 3 місяців, B - 3-6 місяців, C - 6-12 місяців, D - 12 та більше місяців. Встановлено, що скарги, які відносяться до виявів Long- COVID надавали більшість досліджуваних (84,4 %). Кількість жінок серед них у 1,2 раза переважала кількість чоловіків. Достовірного зв’язку між наявністю симптомів та статтю не встановлено. Віковий склад осіб, які надавали скарги, був різним залежно від статі - так, жінки, переважно відносились до категорії 51-60 років, а чоловіки - 20-30 років. Загалом, серед усіх, хто виказував скарги, переважали 41-60 річні особи, так, у період до 3 місяців після гострої хвороби вони складали 54,5 %, 3- 6 місяців - 57,5 %, 6-12 місяців - 66,6%, 12 місяців і більше - 75%. Основними скаргами у групі досліджуваних були ті, що належать до кардіоваскулярних, загальних, нервово - психічних та респіраторних. З кардіоваскулярних переважали скарги на: відчуття серцебиття у спокої та запаморочення; з загальних - на слабкість та головний біль; з нервово-психічних - на погіршення настрою та тривогу; з респіраторних - на задишку. Найчастішими скаргами були слабкість (46,8 %), відчуття тривоги (44,2 %), погіршення настрою (41,6 %), головний біль (28,6 %), безсоння (27,3 %), відчуття серцебиття у спокої (23,4 %), задишка (23,4 %). При аналізуванні показників отриманих під час дослідженя загального аналізу крові, встановлено, що більшість знаходилась у межах норми. Вміст лейкоцитів у крові обстежуваних був вище, ніж у групі порівняння (підгрупа B - на 16,1 %, p=0,002). Особливо це стосувалось фракції сегментоядерних нейтрофілів, яких було більше на 7,3 % у цей період. У підгрупі D – збільшена кількість лімфоцитів (p=0,039) та підвищена ШОЕ (p=0,004). У підгрупах А та B та загалом у групі досліджуваних кількість еритроцитів перевищувала аналогічний показник групи порівняння (p<0,001, p=0,039 та p=0,017 відповідно). Рівень гемоглобіну був вище лише у підгрупі A (p<0,001). Індекси ендогенної інтоксикації були підвищені, виразніше у підгрупі В: лейкоцитарний індекс інтоксикації (ЛІІ) - p=0,011; індекс зсуву лейкоцитів (ІЗЛК) - p=0,006; індекс співвідношення нейтрофілів та лімфоцитів (ІСНЛ) - p=0,002; показник інтоксикації (ПІ) - p=0,001; гематологічний показник інтоксикації (ГПІ) - p=0,005. На відміну від цього, інтегративні показники активності запалення загалом у групі дослідження та у пігрупі B були меншими за аналогічні у групі порівняння, а у підгрупі D достовірно переважали: лімфоцитарно - гранулоцитарний індекс (ІЛГ) - p<0,001; індекс співвідношення лейкоцитів та ШОЕ (ІЛШОЕ) - p=0,033; загальний індекс (ЗІ) - p=0,001. Подібні зміни спостерігались серед показників неспецифічної реактивності: коефіціент резистентності (КР) - p=0,029; лімфоцитарний індекс (Ілімф) - p=0,012; індекс алергізації (ІА) - p=0,037. Показники коагуляції були вищими у досліджуваних пацієнтів, особливо в підгрупі B: протромбіновий час (ПТЧ) - p<0,001, міжнародне нормалізоване відношення (МНВ) - p=0,012; активований частковий тромбопластиновий час (АЧТЧ) - p=0,005. На відміну від цього, протромбіновий індекс (ПТІ), навпаки, був меншим у цей період (p=0,007). Ініші показники (протромбін по Квіку, фібриноген) не мали достовірної різниці з групою порівняння. Рівень ендотеліну-1, який достовірно був вищим загалом у групі обстежуваних у 1,4 раза (p<0,001), у підгрупі B мав ще більшу різницю - у 1,5 раза (p<0,001). Кореляційний зв’язок між наявністю симптомів Long-COVID та показниками клінічного аналізу крові не встановлено. Між симптомами та показниками неспецифічної реактивності виявлявся слабкий негативний зв’язок лише для індексу співвідношення еозинофілів та лімфоцитів (ІСЕЛ) як загалом серед досліджуваних (ρ Спірмена = -0,24; p = 0,038), так і у підгрупі B (ρ Спірмена = -0,27; p = 0,050). Рівень ендотеліну-1 не мав зв’язку з симптомами Long-COVID. При визначенні кореляції між концентрацією ендотеліну-1 та окремими групами скарг встановлено зв’язок лише зі скаргами, які свідчили про порушення когнітивних функцій, який у підгрупі B був слабким негативним (ρ Спірмена = -0,37; p = 0,009), а у D - сильним позитивним (ρ Спірмена = 0,79; p = 0,034). Зв’язок з показниками згортання крові був лише з фібриногеном у групі досліджуваних загалом (слабкий позитивний, ρ Спірмена = 0,28; p = 0,010), у підгрупах A (помірний позитивний, ρ Спірмена = 0,60; p=0,031) та B (слабкий позитивний, ρ Спірмена = 0,40; p=0,004). Показники ендогенної інтоксикації, активності запалення та неспецифічної реактивності мали кореляційний зв’язок з рівнем ендотеліну-1 переважно у підгрупі D. Сильний негативний зв’язок був у ІЗЛК (ρ Спірмена = -0,81; p = 0,027) та ІСНЛ (ρ Спірмена = -0,87; p = 0,010); сильний позитивний зв’язок у ІЛГ (ρ Спірмена = 0,79; p = 0,036), ЗІ (ρ Спірмена = 0,89; p = 0,007), КР (ρ Спірмена = 0,89; p = 0,007), Ілімф (ρ Спірмена = 0,78; p = 0,038), ІА (ρ Спірмена = 0,79; p = 0,036). Показник реактивної відповіді нейтрофілів (РВН) мав сильний негативний зв’язок у підгрупі C (ρ Спірмена = 0,90; p = 0,037). У підгрупі A помірний негативний кореляційний зв’язок мали індекс імунореактивності (ІІР) (ρ Спірмена = -0,62; p = 0,024) та індекс співвідношення лімфоцитів і моноцитів (ІСЛМ) (ρ Спірмена = -0,61; p = 0,027). Водночас, результати лінійного регресивного аналізу свідчили про те, що лише зміни ІСНЛ, ІЛГ, ЗІ, КР, Ілімф, ІА мають статистично значущий вплив на зміни рівня ендотеліну-1. Також встановлено, що рівень ендотеліну-1 має помірний прямий зв’язок зі змінами на електрокардіограмі (ρ=0,50; p=0,004). Проведено ROC-аналіз зметою оцінки значущості визначення ендотеліну-1 для прогнозу виникнення таких змін. Точка відсічення дорівнювала 5,6 pg/ml, за якої досягається максимальний баланс між чутливістю та специфічністю. За результатами аналізу - чутливість (Se): 86,7%, специфічність (Sp): 64,7%, AUC=0,788, що означає гарні прогностичні можливості даної моделі. При проведенні аналізу методом логістичної регресії встановлено, що зміна концентрації ендотеліну-1 на 1 pg/ml збільшує у 2,2 раза ризик виникнення змін на електрокардіограмі, які свідчать про залучення у патологічний процес міокарда. Таким чином, зміни інтегративних показників ендогенної інтоксикації, активності запалення та неспецифічної реактивності та їх кореляційний зв’язок з рівнем ендотеліну-1 дозволяють використовувати їх з метою оцінки ендотеліальної дисфункції у пацієнтів, які перехворіли на COVID-19 12 місяців тому. Використання ендотеліну-1, як маркера ендотеліальної дисфункції дозволяє прогнозувати функціональні зміни серцево-судинної системи, які можуть свідчити про розвиток міокардиту. Отримані результати дослідження уточнюють та доповнюють матеріали проведених досліджень щодо клініко - епідеміологічних особливостей перебігу Long-COVID.

The dissertation contains a new approach to solving a scientific problem, diagnosis of long-term post-COVID condition and provides for the determination of endothelin-1 concentration in serum to assess the severity of chronic inflammation with endothelial dysfunction and to predict the development of functional disorders of the cardiovascular system. The expediency of calculating integrative indicators of endogenous intoxication, inflammation activity and nonspecific reactivity to assess the degree of inflammatory response with the development of endothelial dysfunction has been proved. The expediency of determining endothelin-1 in the blood serum as a biological marker of endothelial dysfunction for predicting functional changes in the cardiovascular system has been substantiated. For the purpose of diagnosing Long-COVID, predicting functional changes in the cardiovascular system, based on the study of clinical and epidemiological characteristics, laboratory (clinical, hematological) parameters, calculated integrative indicators and endothelin-1 concentration, patients were included in the study under the following conditions: acute coronavirus disease within the last 12 months, confirmed by PCR, age from 18 to 60 years, no abnormalities in clinical blood count and coagulation before COVID-19. Patients were not enrolled if they had a history of blood diseases or coagulation disorders associated with other causes, use of drugs that affect blood coagulation, or acute illnesses. All study participants obtained informed consent to participate in the study in accordance with the World Medical Association's Declaration of Helsinki “Ethical Principles for Medical Research Involving Human Subjects”. Taking into account the inclusion and exclusion criteria, the study group included 77 patients with COVID-19 and the comparison group included 68 healthy individuals. Both groups were comparable in terms of age, gender, COVID-19 vaccination status, and smoking habits. All participants were interviewed, anamnesis was taken, a physical examination was performed, and laboratory tests were performed - clinical blood count, hematology - to determine coagulation parameters and to determine the concentration of endothelin-1 in the blood serum by enzyme-linked immunosorbent assay. For each participant, integrative indicators of endogenous intoxication, inflammation and nonspecific reactivity were calculated. 33 patients from the study group underwent electrocardiography. Participants in the comparison group underwent electrocardiography during a medical examination at the University Clinic of Sumy State University. In order to study clinical, hematological features, changes in integrative parameters and endothelin-1 concentration, the study group participants were divided into 4 subgroups depending on the period after acute coronavirus disease: subgroup A - up to 3 months, B - 3-6 months, C - 6-12 months, D - 12 months or more. It was found that complaints related to Long-COVID manifestations were provided by the majority of subjects (84.4%). The number of women among them was 1.2 times higher than the number of men. There was no significant relationship between the presence of symptoms and gender. The age composition of people who submitted complaints varied by gender: women were mostly in the 51-60 age group, and men were in the 20-30 age group. In general, 41-60 year olds prevailed among all those who submitted complaints, thus, in the period up to 3 months after an acute illness, they accounted for 54.5%, 3-6 months - 57.5%, 6-12 months - 66.6%, 12 months and more - 75%. The main complaints in the study group were those related to cardiovascular, general, neuropsychiatric, and respiratory complaints. Cardiovascular complaints were dominated by: palpitations at rest and dizziness; general complaints - weakness and headache; neuropsychiatric complaints - mood and anxiety; respiratory complaints - shortness of breath. The most frequent complaints were weakness (46.8%), anxiety (44.2%), mood deterioration (41.6%), headache (28.6%), insomnia (27.3%), palpitations at rest (23.4%), shortness of breath (23.4%). When analyzing the results of the complete blood count, it was found that most of them were within the normal range. The content of leukocytes in the blood of the subjects was higher than in the comparison group (subgroup B - by 16.1%, p=0.002). This was especially true for the segmented neutrophil fraction, which was 7.3% higher during this period. In subgroup D - elevated number of lymphocytes (p=0.039) and ESR (p=0.004). In subgroups A and B and in the study group as a whole, the number of red blood cells exceeded the same indicator of the comparison group (p<0.001, p=0.039 and p=0.017, respectively). The hemoglobin level was higher only in subgroup A (p<0.001). Indices of endogenous intoxication were increased, especially in subgroup B: leukocyte intoxication index (LII) - p=0.011; leukocyte shift index (LSI) - p=0.006; neutrophil-lymphocyte ratio index (NLR) - p=0.002; intoxication index (II) - p=0.001; hematological intoxication index (HI) - p=0.005. In contrast, integrative indicators of inflammation activity in the study group and in subgroup B were lower than those in the comparison group, and in subgroup D they significantly prevailed: lymphocytegranulocyte index (LGI) - p<0.001; leukocyte - ESR ratio (LRR) - p=0.033; total index (TI) - p=0.001. Similar changes were observed among the indicators of nonspecific reactivity: resistance coefficient (RC) - p=0.029; lymphocyte index (ILmph) - p=0.012; allergy index (AI) - p=0.037. Coagulation indices were higher in the study patients, especially in subgroup B: prothrombin time (PT) - p<0.001, international normalized ratio (INR) - p=0.012; activated partial thromboplastin time (APTT) - p=0.005. In contrast, the prothrombin index (PTI), on the contrary, was lower during this period (p=0.007). Other indicators (Quick prothrombin, fibrinogen) did not have a significant difference with the comparison group. The level of endothelin-1, which was significantly higher in the overall group of subjects by 1.4 times (p<0.001), in subgroup B had an even greater difference - by 1.5 times (p<0.001). There was no correlation between the presence of Long-COVID symptoms and clinical blood test results. There was a weak negative correlation between symptoms and nonspecific reactivity indices only for the eosinophil-lymphocyte ratio (ELR) both in the general population (Spearman's ρ = -0.24; p = 0.038) and in subgroup B (Spearman's ρ = - 0.27; p = 0.050). Endothelin-1 levels were not associated with Long-COVID symptoms. When determining the correlation between the concentration of endothelin-1 and individual groups of complaints, a relationship was established only between complaints indicating cognitive impairment, which in subgroup B was weakly negative (Spearman's ρ = -0.37; p = 0.009), and in D - strongly positive (Spearman's ρ = 0.79; p = 0.034). Only fibrinogen was associated with blood coagulation indices in the group of subjects as a whole (weak positive, Spearman's ρ = 0.28; p = 0.010), in subgroups A (moderately positive, Spearman's ρ = 0.60; p = 0.031) and B (weak positive, Spearman's ρ = 0.40; p = 0.004). Indicators of endogenous intoxication, inflammatory activity, and nonspecific reactivity were correlated with endothelin-1 levels mainly in subgroup D. A strong negative correlation was observed in the LSI (Spearman's ρ = -0.81; p = 0.027) and NLR (Spearman's ρ = -0.87; p = 0.010); a strong positive correlation in the LGI (Spearman's ρ = 0.79; p = 0.036), TI (Spearman's ρ = 0.89; p = 0.007), RC (Spearman's ρ = 0.89; p = 0.007), ILmph (Spearman's ρ = 0.78; p = 0.038), and AI (Spearman's ρ = 0.79; p = 0.036). The neutrophil reactive response (NRR) had a strong negative association in subgroup C (Spearman's ρ = 0.90; p = 0.037). In subgroup A, the immunoreactivity index (IRI) (Spearman's ρ = -0.62; p = 0.024) and the lymphocyte-monocyte ratio (LRM) (Spearman's ρ = -0.61; p = 0.027) had a moderate negative correlation. At the same time, the results of linear regression analysis showed that only changes in NLR, LGI, TI, RC, ILmph, and AI had a statistically significant effect on changes in endothelin-1 levels. It was also found that the level of endothelin-1 has a moderate direct relationship with changes in the electrocardiogram (ρ=0.50; p=0.004). A ROC analysis was performed to assess the significance of endothelin-1 determination in predicting the occurrence of such changes. The cutoff point was 5.6 pg/ml, which achieves the maximum balance between sensitivity and specificity. According to the results of the analysis, sensitivity (Se): 86.7%, specificity (Sp): 64.7%, AUC=0.788, which means good predictive capabilities of this model. The logistic regression analysis revealed that a change in endothelin-1 concentration by 1 pg/ml increases the risk of changes in the electrocardiogram indicating myocardial involvement in the pathological process by 2.2 times. Thus, changes in integrative indicators of endogenous intoxication, inflammation, and nonspecific reactivity and their correlation with endothelin-1 levels allow them to be used to assess endothelial dysfunction in patients who had COVID-19 12 months ago. The use of endothelin-1 as a marker of endothelial dysfunction allows predicting functional changes in the cardiovascular system that may indicate the development of myocarditis. The results of the study clarify and supplement the materials of the conducted studies on the clinical and epidemiological features of the course of Long-COVID.