Динамика и прогностическая значимость качественных и количественных характеристик красной крови у пациентов с новой коронавирусной инфекцией

Slesareva T.A., Kuzmina A.A., Alekseenko A.V., Tarasova O.L., Dyleva Yu.A., Belik E.V., Uchasova E.G., Bazdyrev E.D., Hoffman L.S., Gruzdeva O.V. Dynamics and prognostic repeatability of qualitative and quantitative blood characteristics in patients with new coronavirus infection. The Siberian Journal of Clinical and Experimental Medicine. 2024;39(3):105–114.

Новая коронавирусная инфекция (НКИ) – это заболевание, вызываемое новым, неизвестным до 2019 г. патогеном – вирусом Sars-Cov2, основное клиническое проявление которого выражается в развитии тяжелого острого респираторного синдрома [1]. При неблагоприятном течении COVID-19 может привести к сепсису, септическому шоку и синдрому полиорганной дисфункции, при этом механическая вентиляция легких или экстракорпоральная мембранная оксигенация имеют низкую терапевтическую эффективность [2]. Патофизиологические предпосылки, лежащие в основе ухудшения и низкой эффективности обычных методов лечения, неясны и требуют дальнейшего изучения.

В качестве одного из состояний, усугубляющих течение НКИ, рассматривается анемия. Имеющиеся публикации свидетельствуют о том, что низкая концентрация гемоглобина у пациентов с COVID-19 была связана с неблагоприятным течением инфекции, а также летальным исходом [3, 4].

На сегодняшний день для оценки красного ростка кроветворения у пациента с НКИ врачи-клиницисты используют такие параметры общего анализа крови, как концентрация гемоглобина, количество эритроцитов и эритроцитарные индексы1. Но применение этих показателей имеет ограничения временем жизни эритроцита и не отражает полной картины заболевания. Поэтому для оценки красной крови при остром инфекционном процессе представляется целесообразным использовать параметры, характеризующие вновь синтезированные красные кровяные тельца, – ретикулоциты. Современные методы гематоцитометрии позволяют получать информацию о степени их зрелости, насыщенности гемоглобином отдельно от эритроцитов, что дает возможность провести полную оценку изменений красного кровяного ростка за 2–3 дня, предшествующих исследованию.

Цель: динамическое наблюдение за изменением количественных и качественных характеристик эритроцитов и ретикулоцитов для выявления параметров, характеризующих тяжелое течение НКИ у пациентов с кардиоваскулярной патологией.

Материал и методы

В исследование вошли 94 человека с подтвержденным диагнозом НКИ, госпитализированные в отделение для лечения пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями (ССЗ) и COVID-19 на базе ГБУЗ КККД имени академика Л.С. Барбараша в период с февраля по март 2022 г. В таблице 1 представлена клиническая характеристика включенных в выборку больных. Количество мужчин преобладало над количеством женщин. Наиболее распространенными сопутствующими нозологиями являлись гипертоническая болезнь, ишемическая болезнь сердца, хроническая сердечная недостаточность и атеросклероз коронарных артерий.

Таблица 1. Половозрастная и анамнестическая характеристика пациентов Table 1. Gender and age and medical history of patients
Характеристики пациентов	Всего n = 94
Пол:
Мужской , n (%)	67 (68)
Женский, n (%)	26 (32)
Возраст, лет, Ме [25%; 75%]	71 (62–78)
ИБС, n (%)	60 (64)
Стенокардия:
Прогрессирующая, n (%)	12 (12)
ФК 1, n (%)	4 (4)
ФК 2, n (%)	14 (15)
ФК 3, n (%)	2 (2)
Инфаркт миокарда, n (%)	23 (25)
АГ, n (%)	86 (92)
ФП, n (%)	12 (13)
ОНМК, n (%)	29 (31)
ХИГМ, n (%)	14 (15)
Атеросклероз коронарных артерий, n (%)	46 (49)
Сахарный диабет 2-го типа, n (%)	28 (30)
Пороки сердца, n (%)	8 (8,6)
Ожирение, n (%)	8 (8,6)
Заболевания ЖКТ, n (%)	43 (46)
Урологические заболевания, n (%)	43 (46)

Примечание: ИБС – ишемическая болезнь сердца, ФК – функциональный класс, ХСН – хроническая сердечная недостаточность, АГ – артериальная гипертензия, ФП – фибрилляция предсердий, ОНМК – острое нарушение мозгового кровообращения, ХИГМ – хроническая ишемия головного мозга, ЖКТ – желудочно-кишечный тракт.

Степень тяжести НКИ устанавливалась на основании клинических, инструментальных и лабораторных методов исследования, согласно Временным методическим рекомендациям «Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции», Версия 15 (22.02.2022)1. Анемия диагностировалась на основании критериев, рекомендованных экспертами Всемирной организации здравоохранения. У женщин: концентрация гемоглобина (Hb) менее 120 г/л, у мужчин: концентрация Hb < 130 г/л2.

Клинический анализ крови проводили на первый, третий и седьмой дни госпитализации. Исследовалась цельная кровь с К2ЭДТА на гематологическом анализаторе Sysmex XN-1000. Оценивались показатели: концентрация гемоглобина (HGB), абсолютное количество эритроцитов (RBC), нормобластов (NRBC), ретикулоцитов (RET), средний объем эритроцита (MCV), средняя концентрация гемоглобина в эритроцитах (MCH), концентрация гемоглобина в ретикулоцитах (Ret-He) и эритроцитах (Rbc-He), разница между концентрациями гемоглобина ретикулоцитов и эритроцитов (Delta-Hb), фракция незрелых ретикулоцитов (IFR%).

Статистическую обработку данных и графическое представление результатов проводили с использованием стандартного пакета статистических методов программы IBM SPSS STATISTIC 27. Данные представлены в виде медианы, 25% и 75% процентиля: Ме [25%; 75%]. Для сравнения качественных признаков использовали критерий χ ² Пирсона. При оценке различий количественных признаков при сравнении двух независимых групп с отличным от нормального распределения применяли непараметрический U -тест Манна – Уитни, а для зависимых выборок – критерий Уилкоксона. Для выявления статистически значимых взаимосвязей количественных показателей использовали коэффициент корреляции Спирмена. Прогностическое значение изучаемых показателей оценивали с помощью регрессионного анализа. Критический уровень значимости р < 0,05.

Результаты

В исследуемую выборку вошли пациенты с различной степенью тяжести НКИ, из них 71 человек переносил инфекцию в легкой степени, 6 человек – в среднетяжелой, 10 – в тяжелой и 7 – в крайне тяжелой степени (рис. 1).

Для определения диагностически значимых показателей клинического анализа крови пациенты были разделены на 2 группы сравнения: 1-я группа (благоприятного течения) – 71 человек с легкой степенью инфекции, 2-я группа (неблагоприятного течения) – 23 человека со среднетяжелой, тяжелой и крайне тяжелой степенью НКИ. Данные о клинической характеристике исследуемых пациентов представлены в таблице 2. Среди больных, переносивших инфекцию в тяжелой форме, встречаемость мужчин и женщин была одинаковой. Эти пациенты были старше тех, кто переносил заболевание легко. Коморбид-ная патология присутствовала у всех исследуемых.

По результатам клинического анализа крови было установлено, что в целом по группе на протяжении семидневного наблюдения у 60% пациентов отмечалась анемия. Частота встречаемости анемии не зависела от пола и возраста и была выше среди пациентов с тяже- лой формой инфекции в первый день госпитализации (рис. 2).

Таблица 2. Клинико-анамнестические данные пациентов в зависимости от степени тяжести новой коронавирусной инфекции

Table 2. Clinical and anamnestic data of patients depending on the severity of novel coronavirus infection

Характеристики пациентов	Легкая степень n = 71	Тяжелая степень n = 23	р
Пол: Мужской, n (%)	39 (55)	15 (65)	0,1
Женский, n (%)	32 (45)	8 (35)
Возраст, лет, Ме [25%; 75%]	70 (58–76)	74 (66–80)	0,04
ИБС, n (%)	47 (66)	13 (57)	0,6
Стенокардия, n (%)	10 (14)	2 (8, 6)	0,67
Прогрессирующая, n (%)	3 (4)	1 (4, 3)	0,87
ФК 1, n (%)	13 (18)	1 (4, 3)	0,07
ФК 2, n (%)	1 (1,4)	1 (4,3)	0,12
ФК 3, n (%)	18 (25)	5 (21)	0,8
Инфаркт миокарда, n (%)	18 (25)	5 (21)	0,8
ХСН, n (%)	38 (53)	15 (65)	0,57
АГ, n (%)	63 (88)	22 (96)	0,88
ФП, n (%)	8 (11)	4 (17)	0,45
ОНМК, n (%)	19 (26)	10 (43)	0,12
ХИГМ, n (%)	6 (8, 4)	8 (35)	0,09
Атеросклероз коронарных артерий, n (%)	33 (46)	13 (56)	0,65
Сахарный диабет 2-го типа, n (%)	19 (26)	9 (39)	0,6
Пороки сердца, n (%)	6 (8,5)	2 (8,6)	0,99
Ожирение, n (%)	7 (9,8)	1 (4,3)	0,07
Заболевания ЖКТ, n (%)	36 (51)	7 (30)	0,08
Урологические заболевания, n (%)	32 (45)	12 (52)	0,86

Примечание: ИБС – ишемическая болезнь сердца, ФК – функциональный класс, ХСН – хроническая сердечная недостаточность, АГ – артериальная гипертензия, ФП – фибрилляция предсердий, ОНМК – острое нарушение мозгового кровообращения, ХИГМ – хроническая ишемия головного мозга, ЖКТ – желудочно-кишечный тракт.

Рис. 1. Тяжесть течения новой коронавирусной инфекции среди исследуемых пациентов

Fig. 1. Severity of the course of novel coronavirus infection among studied patients

Критический уровень значимости р < 0,05. Статистический метод – критерий χ² .

С третьего дня наблюдения распространенность анемии в группе с тяжелым течением уменьшилась ( p = 0,02) и не отличалась от группы легкого течения. К седьмым суткам сниженные уровни гемоглобина наблюдались у половины пациентов как в группе легкого, так и тяжелого течения (см. рис. 2).

На рисунке 3 представлена динамика изменений количества эритроцитов, гемоглобина и эритроцитарных индексов в госпитальном периоде. В первый день госпитализации отмечалось снижение количества эритроцитов и гемоглобина у больных с тяжелым течением инфекции относительно группы легкого течения. На третий и седьмой дни статистически значимых различий по данным параметрам между группами пациентов не установлено.

Рис. 2. Распространенность анемии среди больных новой коронавирусной инфекцией в зависимости от степени тяжести

Примечание: критический уровень значимости р < 0,05. Статистический метод – критерий χ ² , НКИ – новая короновирусная инфекция.

Fig. 2. Prevalence of anemia among patients with novel coronavirus infection depending on the severity

Note: the critical significance level is p < 0.05.

Statistical method – criterion χ ² .

Стелен» тяжести Covid-19

■ Легкое течение ■ Тяжелое течение

Рис. 3. Изменение количества эритроцитов, гемоглобина и эритроцитарных индексов у больных новой коронавирусной инфекцией в зависимости от степени тяжести в первый, третий и седьмой дни госпитализации

Примечание: критический уровень значимости р < 0,05. Статистический метод – критерий Манна – Уитни.

Fig. 3. Change in the number of erythrocytes, hemoglobin and erythrocyte indices in patients with novel coronavirus infection depending on the severity on the first, third and seventh day of hospitalization

Note: the critical significance level is p < 0.05. Statistical method – criterion Mann – Whitney.

Медианы по показателям среднего объема эритроцита (MCV) и средней концентрации гемоглобина (MCH) в первый и седьмой дни наблюдения не различались между группами пациентов. К третьему дню в группе с тяжелым течением болезни отмечалось увеличение MCV и MCH, тогда как в группе с благоприятным развитием инфекции эти параметры оставались стабильными.

На рисунке 4 изображено изменение параметров, отражающих количество ретикулоцитов, концентрацию гемоглобина в ретикулоцитах (Ret-He) и эритроцитах (Rbc-He) у пациентов с НКИ.

Медианы по количеству ретикулоцитов у пациентов обеих групп статистически значимо не различались и находились в пределах референсного диапазона. Значения параметра IRF (фракции незрелых ретикулоцитов) в первый день госпитализации находились на одном уров- не у пациентов обеих групп. К третьему дню у больных с тяжелым течением инфекции отмечалось увеличение данного показателя относительно группы благоприятного течения. Данная тенденция сохранялась и в седьмой день госпитализации.

Параметр, отражающий содержание гемоглобина в ретикулоцитах (Ret-He), имел тенденцию к снижению на протяжении семидневного наблюдения всех исследуемых групп по сравнению с референсным интервалом. Группа пациентов с тяжелым течением инфекции отличалась значимым снижением показателя Ret-He в первый и третий дни наблюдения по сравнению с группой легкого течения.

Концентрация гемоглобина в эритроцитах (Rbc-He) в первый и третий дни у пациентов с тяжелым течением была выше по сравнению с больными, переносившими инфекцию в легкой степени.

Рис. 4. Динамика количества ретикулоцитов, фракции незрелых ретикулоцитов, концентрации гемоглобина в ретикулоцитах и эритроцитах у больных новой коронавирусной инфекцией в зависимости от степени тяжести в первый, третий, седьмой дни госпитализации

Примечание: критический уровень значимости р < 0,05. Статистический метод – критерий Манна – Уитни.

Fig. 4. Dynamics of the number of reticulocytes, fraction of immature reticulocytes, hemoglobin in reticulocytes and erythrocytes in patients with novel coronavirus infection depending on the severity on the first, third and seventh day of hospitalization

Note: the critical significance level is p < 0.05. Statistical method – criterion Mann – Whitney.

Количество ядросодержащих эритроцитов в крови пациентов с тяжелым течением болезни было значительно большим, чем у больных с легкой формой инфекции на всем протяжении наблюдения (рис. 5).

Значения Delta-Hb, отражающего разницу между количеством гемоглобина в эритроцитах и ретикулоцитах, показали значимые отличия при сравнении, и в группе с тяжелым течением данный показатель имел отрицательные значения, что означает недостаточную гемоглобинизацию ретикулоцитов, тогда как у пациен- тов с легкой формой инфекции он был больше нуля (см. рис. 5).

Причина недостаточной гемоглобинизации ретикулоцитов, по-видимому, заключается в снижении биодо-ступного железа в сыворотке крови. Это подтверждается сниженной концентрацией сывороточного железа в обеих группах пациентов при повышенном уровне ферритина. Следует отметить значительное увеличение ферритина в группе пациентов с тяжелым течением по сравнению с группой благоприятного течения (табл. 3).

Рис. 5. Изменение количества Delta-Hb и нормобластов у больных новой коронавирусной инфекцией в зависимости от степени тяжести в первый, третий и седьмой дни госпитализации

Примечание: критический уровень значимости р < 0,05. Статистический метод – критерий Манна – Уитни.

Fig. 5. Change in the number of Delta-Hb and normoblasts in patients with novel coronavirus infection depending on the severity on the first, third and seventh day of hospitalization

Note: the critical significance level is p < 0.05. Statistical method – criterion Mann – Whitney.

Таблица 3. Значения показателей обмена железа и С-реактивного белка у пациентов с новой коронавирусной инфекцией в первый день госпитализации

Table 3. Values of iron and novel coronavirus infection metabolism in patients with novel coronavirus infection on the first day of hospitalization

Показатели в первый день госпитализации	Референсный интервал	Легкая степень	Тяжелая степень	р
Железо, мкмоль/л	5,83–34,5	5,6 (4–8)	4,3 (2,7–6,1)	0,19
Ферритин, мкг/л	Муж.: 20–250 Жен.: 10–120	120 (101,3–301,4)	424 (132,5–603)	0,029
С-реактивный белок, мг/л	< 6	18,7 (7,9–56,2)	122,2 (48,6–197)	0,001

Примечание: критический уровень значимости р < 0,05. Статистический метод – критерий Манна – Уитни.

Изменение обмена железа, вероятно, связано с системным воспалительным ответом, что подтверждается отрицательной корреляционной связью С-реактивного белка с Delta-Hb ( R = –0,45; р = 0,001) и сывороточным железом ( R = –0,3; р = 0,01), а также положительной корреляционной связью между ферритином и С-реактивным белком ( R = 0,58; р = 0,003).

Для того чтобы установить наиболее чувствительный параметр красной крови, позволяющий оценить клиническое течение НКИ, был проведен логистический ре- грессионный анализ. Установлено, что нормобластемия увеличивает риск неблагоприятного течения болезни в 5 раз, отношение шансов (ОШ) 0,24 (95% доверительный интервал (ДИ) 0,07–0,884). Анализ показал, что отрицательные значения Delta-Hb в 6 раз увеличивают шансы развития тяжелой степени НКИ, ОШ 6,2 (ДИ 95% 2–19) (р = 0,002).

А также данный параметр обладает высокой чувствительностью и специфичностью в определении тяжелого течения болезни (табл. 4).

Таблица 4. Характеристика чувствительности и специфичности параметров клинического анализа крови в определении степени тяжести новой коронавирусной инфекции в первый день госпитализации пациентов

Table 4. Characteristics of the sensitivity and specificity of the parameters of a clinical blood test in determining the severity of novel coronavirus infection on the first day of hospitalization of patients

Независимая переменная	AUC	95% ДИ		р
		Нижняя граница	Верхняя граница
Delta-Hb	0,76	0,63	0,88	0,008
Ret-He	0,63	0,35	0,9	0,323
Ретикулоциты %	0,6	0,3	0,9	0,14
Эритроциты	0,6	0,3	0,9	0,168
Индекс зрелости ретикулоцитов	0,6	0,28	0,9	0,342
Гемоглобин	0,53	0,2	0,8	0,289
MCH	0,2	0	0,5	0,675
Rbc-He	0,22	0	0,4	0,305

Примечание: AUC – площадь под кривой, ДИ – доверительный интервал, Delta-Hb – дельта гемоглобин, Ret-He – концентрация гемоглобина в ретикулоцитах, MCH – средняя концентрация гемоглобина в эритроцитах, Rbc-He – концентрация гемоглобина в эритроцитах. Критический уровень значимости р < 0,05. Статистический метод – ROC-анализ.

Обсуждение

Появление новых лабораторных тестов, облегчающих диагностику состояния пациента, играет важную роль в обеспечении своевременного лечения его заболевания. Данное исследование показало, что параметры клинического анализа красной крови, характеризующие ретикулоциты, можно использовать для стратификации пациентов с НКИ по степени тяжести.

У половины исследуемых пациентов диагностирована анемия в первый день госпитализации. Наши данные подтверждаются европейскими исследованиями, где распространенность анемии среди СOVID-положительных пациентов составила 61% [5].

Среди больных с тяжелым течением анемия выявлялась чаще, чем у пациентов с легкой формой болезни, такие данные соотносятся с результатами метаанализа 189 исследований, проведенного P.E. Taneri и соавт. [2].

Одной из причин анемии, сопровождающей острую вирусную инфекцию, может быть дизэритропоэз. Дифференцировка и созревание клеток эритроидного ряда в костном мозге происходит под действием синтезирующегося в почках и печени эритропоэтина [6]. Хорошо известно, что продукция данного гормона клетками юкстагломерулярного аппарата снижается под действием провоспа-лительных цитокинов, количество которых значительно увеличивается в крови больных с тяжелой формой НКИ [7, 8]. Следовательно, одним из последствий системного воспалительного ответа, сопровождающегося гипер-цитокинемией, может быть блокировка синтеза эритропоэтина, приводящая к гибели дифференцирующихся нормобластов в костном мозге и снижению количества эритроцитов и гемоглобина в периферической крови [9].

На третьи сутки госпитализации отмечено увеличение значения среднего объема эритроцита (MCV) в группе тяжелых пациентов, что, вероятно, связано с появлением в кровяном русле незрелых ретикулоцитов (IRF), объем которых, как известно, больше, чем эритроцитов. Это свидетельствует о восстановлении эритропоэза в ответ на противоспалительную терапию.

Интересно, что значения медиан MCH и Rbc-He оказались большими в группе пациентов с тяжелым течением в сравнении с группой благоприятного течения. Это объясняется тем, что данные параметры характеризуют насыщение гемоглобином популяции эритроцитов, образованных до болезни (время жизни эритроцита составляет 3 мес.), и свидетельствуют о неинформативности данных показателей в оценке тяжести острого инфекционного процесса.

В целом исследование эритроцитарного компонента, клеточного состава крови пациентов с НКИ позволило получить следующую картину. В результате гиперактивации иммунной системы в ответ на внедрение вируса в организм возникала гиперцитокинемия, приводящая к снижению эритропоэтина. Эритро- и нормобласты в костном мозге не получали стимуляцию к дифференцировке, в результате чего погибали [6]. Это подтверждает снижение количества эритроцитов и концентрации гемоглобина у больных, в особенности у тех, кто тяжело переносил инфекцию. К третьему дню на фоне противовоспалительной терапии включались механизмы, направленные на восстановление популяции эритроцитов, что подтверждалось увеличением количества незрелых форм ретикулоцитов и MCV. Изменения в группах легкого и тяжелого течения были практически однонаправленны, но более выражены у больных, тяжело переносивших инфекцию.

Появление нормобластов в периферической крови ассоциировалось с тяжелым течением болезни. Патогенез нормобластемии при инфекционных заболеваниях на сегодняшний день остается неизвестным, но имеющиеся исследования свидетельствуют о влиянии гипоксии и про-воспалительных интерлейкинов на ранний выход эритроидных предшественников в периферическую кровь [10, 11]. Возможно, что нормобласты раньше покидают костный мозг в результате незрелости рецепторного аппарата, возникающей из-за ускоренного синтеза эритроцитов [12]. Опубликованные работы на эту тему свидетельствуют о высокой прогностической способности нормобла-стемии относительно развития критического состояния пациентов с патологией, вызванной инфекцией [13].

Действие воспаления, вызванного инфекцией, на эри-ропоэз заключалось не только в изменении количества и морфологии эритроцитов, но и в нарушении синтеза гемоглобина. На основании сниженной концентрации сывороточного железа и гиперферритинемии можно предположить, что произошло нарушение синтеза гема, патогенез которого заключается в блокировке биодоступного железа в клетках ретикуло-эндотелиальной системы под действием гепсидина [5]. Согласно последним публикациям, концентрация данного гормона в крови больных НКИ положительно коррелирует с тяжестью заболевания. [14]. Все дело в том, что синтез гепсидина увеличивается под действием провоспалительных цитокинов, а именно IL-6, IL-1, TNF-α, концентрации которых значительно возрастают при тяжелом течении НКИ [15].

Изменение параметров Ret-He и Delta-Hb ярко характеризовало тяжелое течение НКИ. Данные показатели отражают гемоглобинизацию эритроцитов в предшествующие 2–3 дня (время жизни ретикулоцита), это делает возможным оценку состояния больного в режиме реального времени [16]. Значение гемоглобина ретикулоцитов (Ret-He) в группе тяжелых больных было ниже референсного интервала, а также меньше, чем в группе пациентов с благоприятным течением. Разница между значениями гемоглобина эритроцитов и ретикулоцитов (Delta-Hb) у пациентов с тяжелым течением имела отрицательные значения. Эти данные свидетельствуют о гипохромном характере анемии, тогда как стандартный MCH этого не показал. В крупном европейском исследовании, проведенном Й. Линссен и соавт., отмечалось прогрессивное падение значений Delta-Hb у пациентов в критическом состоянии на протяжении 14 дней, что подтверждает полученные нами результаты [17].

По результатам регрессионного анализа установлено, что наиболее полезным тестом в стратификации пациентов по степени тяжести НКИ был Delta-Hb. Его снижение до отрицательных значений характеризовало тяжелое течение инфекции и отрицательно коррелировало с показателями C-реактивного белка.

Заключение

Таким образом, установлено, что у исследуемых пациентов развивалась анемия, которая имела нормоцитарный, норморегенераторный характер с тенденцией к гипохромии. Тяжелое течение болезни уже в первый день наблюдения характеризовалось снижением гемоглоби-низации ретикулоцитов, что проявлялось уменьшением значений Delta-Hb. Данный параметр характеризует интенсивность воспалительного процесса, и его можно использовать для быстрой стратификации клинического состояния пациентов, так как его измерение не требует дополнительного забора крови и других манипуляций, поскольку выполняется одновременно с общим клиническим анализом крови.