Повреждение сердца при COVID-19: патологоанатомическое исследование

С декабря 2019 года коронавирусная болезнь 2019 (COVID-19), вызванная коронавирусом тяжелого острого респираторного синдрома 2 (SARS-CoV-2), привела к значительной заболеваемости и смертности во всем мире. На 21 апреля 2020 года в Италии и США было зарегистрировано более 187 000 и 855 000 случаев подтвержденного заболевания COVID-19 соответственно, при этом один из самых высоких показателей смертности в мире, который составляет более 25 000 человек в Италии и 47 000 человек в США. Эпидемиологическое моделирование по нескольким группам указывает на масштабы проблемы: только в США может быть более 200 000 смертей при большом проценте инфицированного населения. Смертность от COVID-19 связана с наличием тяжелого респираторного заболевания, хотя недавние исследования показывают, что у 20-30% пациентов есть признаки связанного с COVID-19 повреждения сердца, определяемого как снижение фракции выброса или повышение уровня тропонина I (1,2) . Неофициальные данные предполагают наличие аномальных результатов ЭКГ, совместимых с ишемией миокарда, но остается неясным, связано ли это с эпикардиальным коронарным тромбозом, миокардитом или тромбозом микрососудов, хотя все они были постулированы (3). Несмотря на это, у пациентов с повреждением сердца смертность выше, чем у пациентов без него, и у некоторых из этих пациентов была описана внезапная сердечная смерть (1). Две трети пациентов с сердечно-сосудистым анамнезом были более склонны к развитию сердечных осложнений (4). В отдельных сообщениях описывался молниеносный миокардит на фоне высокой вирусной нагрузки с результатами вскрытия, соответствующими воспалительным мононуклеарным инфильтратам (5). Однако систематических аутопсий пациентов, умерших от COVID-19, никогда не проводилось. Больница Папы Джованни XXIII в Бергамо лечила около 2000 пациентов с COVID-19 и проводила систематические вскрытия сердца 60 пациентов, которые умерли или поступили с картиной повреждения сердца или без нее и были положительными на COVID-19. Имеются подробные клинические данные обо всех этих пациентах.

Предыстория Многое в патогенезе SARS-CoV-2 и сердце остается неизвестным. Ангиотензин (АТ), превращающий фермент 2 (АПФ2), известен как клеточный рецептор как для SARS-CoV, так и для SARS-CoV-2, а также как эндогенный контррегулятор ренин-ангиотензиновой системы (РАС). ACE2 повсеместно экспрессируется с самыми высокими уровнями, обнаруженными в сердечно-сосудистой системе (кардиомиоциты, сердечные фибробласты, гладкомышечные клетки сосудов и эндотелиальные клетки), а также в кишечнике, почках и легких. В целом, потеря ACE2 повышает восприимчивость к сердечно-сосудистым заболеваниям, таким как инфаркт миокарда и гипертония, в то время как увеличение функции ACE2 продемонстрировало защитную роль в различных моделях сердечно-сосудистых заболеваний (6). Бифункциональная роль ACE2 как рецептора для SARS-COV-2, а также как защитного фактора от сердечно-сосудистых заболеваний означает, что необходимо тщательное понимание роли ACE2 при SARS-CoV-2. В этом предложении исследователи изучат сердечные ткани пациентов, умирающих от COVID-19, и изучат влияние инфекции на экспрессию ACE2 в различных сердечных клетках. Исследователи также оценят и подтвердят этот гипотетический механизм проникновения вируса с помощью ACE2 и трансмембранной сериновой протеазы, которая способствует проникновению SARS-COV-2 в клетки посредством отдельных механизмов.

Цели исследования:

1. Опишите сердечные патологические данные из серии 60 пациентов, умерших от COVID-19, с использованием образцов сердца, отправленных в учреждение CVPath из больницы Папы Джованни XXIII, Бергамо, Италия, для изучения корреляций между клиническими факторами риска и миокардитами и отличия от других вирусных миокардитов;
2. Понимать взаимосвязь между вирусной нагрузкой в ​​тканях сердца и степенью повреждения, наблюдаемого на гистологических срезах миокарда; и
3. Совместная локализация SARS-CoV-2 с помощью гибридизации RNAscope in situ с его входным рецептором ACE2 и сериновой протеазой TMPRSS2 (трансмембранная сериновая протеаза типа II) в различных типах клеток, обнаруженных в сердце, таких как эндотелиальные, гладкомышечные, миокардиальные, фибробластные и воспалительные клетки, чтобы лучше понять патогенез заболевания.

Методы:

Исследование было одобрено этическим комитетом больницы Папы Джованни XXIII и Институтом CVPath IRB (Institutional Review Board).

Все образцы фиксируют в 10% забуференном формалине. Сердца будут отправлены в CVPath в соответствии со всеми международными правилами доставки и рекомендациями Центров по контролю и профилактике заболеваний США (www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/hcp/guidance-postmortem). образцы.html). Образцу присваивается уникальный идентификатор, и после удаления сгустков крови из полостей сердца взвешивают, а желудочки сердца разрезают параллельно заднему атриовентрикулярному соединению, чтобы определить отсутствие какого-либо некроза или фиброза. Легочная эмболия и любые аномалии правого желудочка оцениваются, чтобы исключить какую-либо относительную причину смерти. Сердце взвешивают и делают рентгенографию, и если наблюдается какое-либо обызвествление, эпикардиальные коронарные артерии удаляют неповрежденными вдали от сердца, а сегменты декальцинируют в соответствии со степенью обызвествления. Остальные артерии подвергают заливке парафином с интервалом 3-4 мм, чтобы исключить какой-либо значительный атеросклероз (стеноз площади поперечного сечения 75 %) или какой-либо тромбоз.

В общей сложности шесть срезов миокарда (передний, задний и боковой ЛЖ (левый желудочек), межжелудочковая перегородка, передняя и задняя стенки правого желудочка) обычно берут поперечно, заливают в парафин и окрашивают гематоксилином и эозином (H&E) для гистологическая оценка. Если наблюдается специфическая патология, будут представлены дополнительные срезы для определения этиологии результатов. Гистологическое исследование проводится для исключения любого инфильтративного или воспалительного процесса или любого расстройства мышечных волокон миокарда, интрамиокардиального заболевания мелких сосудов интерстициального или очагового фиброза. Наличие любого кардиомиопатического процесса будет исключено макроскопическим и гистологическим исследованием. Если посмертный интервал короткий, будет проведено исследование с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ) для определения наличия вируса и типа клеток, в которых находится вирус.

Корреляции результатов вскрытия будут проводиться с доступными анонимными клиническими данными, включая ЭКГ, эхокардиографию и катетеризацию сердца (при наличии). Сердечные патологические характеристики COVID-19 будут сравниваться с 60 случаями вирусного миокардита, которые ранее были зарегистрированы в реестре CVPath. ОТ-ПЦР (полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией), специально разработанная для SARS-CoV-2, будет проводиться на РНК, выделенной из образцов миокарда, для количественного определения количества вируса в миокарде для каждого образца. Образцы РНК также будут взяты из коронарных артерий. Расчетная вирусная нагрузка будет коррелировать с показателями повреждения миокарда, включая некроз миокарда, инфаркт миокарда, миокардит, количество воспалительных клеток, тип и т. д.

РНКоскоп In-situ гибридизация. Выявление SARS-CoV-2 in situ с помощью ACE2 и TMPRSS2 в эндотелиальных (VE-кадгерин), миокардиальных (Cx43 и Myh6), гладкомышечных клетках (SM22 альфа) и лимфоцитах (CD3, CD4, CD8) будет проводиться с использованием РНКоскопа. анализ с помощью RNAscope Probe-V-nCoV2019-S-sense и Probe-V-nCoV2019-S (расширенная диагностика клеток) в соответствии с протоколами производителя. Корреляция будет сделана с конкретными типами клеток, указанными двойной иммунофлуоресценцией, как описано ранее (7).

Это исследование позволит лучше понять патологию повреждения сердца у пациентов с COVID-19. Это откроет двери для разработки новых терапевтических возможностей для лечения этих пациентов во время эпидемии беспрецедентного масштаба и размаха.