Ангиопоэтин-1 как маркер эндотелиальной дисфункции и фактор риска острого почечного повреждения у больных COVID-19: ретроспективное когортное исследование

Список сокращений:

Ang-1 – angiopoietin-1, ангиопоэтин-1

AUC – area under curve, площадь под ROC-кривой

COVID-19 – COrona VIrus Disease 2019, коронавирусное заболевание 2019 года

SARS-CoV-2 – Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus 2, коронавирус тяжелого острого респираторного синдрома – 2

АГ – артериальная гипертензия

ДИ – доверительный интервал

ИВЛ – искусственная вентиляция легких

ЛДГ – лактатдегидрогеназа

ОПП – острое почечное повреждение

ОШ – отношение шансов

СД2 – сахарный диабет 2-го типа

СРБ – С-реактивный белок

ФК – функциональный класс

ФП – фибрилляция предсердий

ХБП – хроническая болезнь почек

ХСН – хроническая сердечная недостаточность

Весной 2020 года Всемирной организацией здравоохранения была объявлена пандемия коронавирусного заболевания (COrona VIrus Disease 2019, COVID-19), вызванного коронавирусом тяжелого острого респираторного синдрома – 2 (Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus 2, SARS-CoV-2). С тех пор вирус стремительно распространялся по планете, став вызовом как для систем здравоохранения многих стран мира, так и для их социально-экономических институтов [1].

Основными органами-мишенями для вируса являются легкие, кишечник и почки [2]. Одно из серьезных осложнений инфекции – острое почечное повреждение (ОПП), имеющее неблагоприятное прогностическое значение в отношении исхода заболевания [3–5].

Частота развития ОПП у пациентов с COVID-19, получающих лечение в стационаре, составляет, по данным разных авторов, от 0,5 до 37% [4–6]. По данным крупного метаанализа, в который было включено в общей сложности около 50 тысяч пациентов с COVID-19 со всего мира, ОПП развилось у 10,6% пациентов, из них 17,9% потребовалась заместительная почечная терапия; летальность пациентов с ОПП составила 26,7% [7]. В другом исследовании ОПП было выявлено у 36,6% пациентов, при этом 89,7% из них получали лечение в условиях отделений интенсивной терапии и респираторную поддержку посредством механической вентиляции легких [4].

Следует отметить, что ОПП чаще осложняет течение COVID-19 у пожилых пациентов с множеством сопутствующих заболеваний. В некоторых исследованиях установлено, что факторами риска развития ОПП при COVID-19 являются возраст старше 65 лет, тяжелое течение инфекции, потребность в искусственной вентиляции легких (ИВЛ) и вазопрессорах, а также наличие у пациентов ряда сопутствующей патологии, например сахарного диабета 2-го типа (СД2) и сердечно-сосудистых заболеваний: хронической сердечной недостаточности (ХСН) и артериальной гипертензии (АГ) [7–9].

Несмотря на то что ОПП считается одним из основных осложнений COVID-19, ведущие механизмы повреждения почек остаются до конца не изученными. Обсуждают прямое цитопатическое воздействие вируса на почечный эпителий, влияние системного воспаления, коагулопатии и гипоксического повреждения почечной паренхимы [10][11]. Полагают, что эти факторы могут действовать опосредованно через эндотелиальную дисфункцию, которая вносит вклад в патогенез не только легочного, но и почечного повреждения.

Одним из маркеров эндотелиальной дисфункции является ангиопоэтин-1 (angiopoietin-1 (Ang-1)) [12][13]. В некоторых работах доказана прогностическая роль Ang-1 в прогрессировании почечного повреждения. Например, у пациентов с СД2, даже при сохранной функции почек, было выявлено статистически значимое повышение уровня Ang-1 в сыворотке, что позволяет обсуждать его в качестве раннего маркера диабетической нефропатии [14]. В других работах концентрация Ang-1 в сыворотке крови имела прогностическое значение в отношении 28-дневной смертности у пациентов с сепсисом, поступивших в отделения интенсивной терапии [15][16]. Обсуждается неблагоприятное прогностическое значение повышения ангиопоэтинов сыворотки как маркеров повреждения эндотелия и у больных COVID-19 [17].

Цель нашего исследования: определить роль Ang-1, маркера эндотелиальной дисфункции, в развитии ОПП у госпитализированных пациентов с COVID-19.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Проведение клинического исследования одобрено Локальным этическим комитетом Сеченовского университета на заседании от 09.12.2021 (протокол № 22-21). Исследование проведено с соблюдением принципов Хельсинкской декларации Всемирной медицинской ассоциации «Рекомендации для врачей, занимающихся биомедицинскими исследованиями с участием людей» (1964 г., с последующими дополнениями, включая версию 2000 г.)  и  отраженных в ГОСТ 42-511-99 «Правила проведения качественных клинических испытаний в Российской Федерации» и действующих нормативных требованиях.

В наше ретроспективное когортное исследование включены пациенты с COVID-19, госпитализированные в Клинику им. Е.М. Тареева Университетской клинической больницы № 3 Сеченовского университета с 1 октября 2020 по 1 февраля 2021 г. Диагноз COVID-19 был установлен на основании положительного результата полимеразной цепной реакции мазка из рото- и носоглотки на SARS-COV-2 и/или типичной рентгенологической картины по данным компьютерной томографии органов грудной клетки.

ОПП диагностировали по динамике креатинина сыворотки крови в соответствии с критериями kdigo 2012 г.¹. В обследуемую когорту вошли 76 пациентов с COVID-19, отобранные из основной группы, описанной в нашем предыдущем исследовании [18]. Из данной когорты 44 пациента вошли в группу с ОПП, развившимся во время госпитализации, к этим больным подобраны 32 пациента с нормальной функцией почек, сопоставимые по полу, возрасту, тяжести состояния при поступлении.

При поступлении оценивали демографические показатели – пол, возраст, наличие сопутствующих заболеваний: АГ, ишемической болезни сердца (инфаркта миокарда в анамнезе), фибрилляции предсердий (ФП), ХСН и ее функциональный класс (ФК) по NYHA (New York Heart Association, Нью-Йоркская кардиологическая ассоциация), СД2, хронической болезни почек (ХБП) и ее стадию, тяжесть поражения легких по данным компьютерной томографии. При поступлении и в динамике оценивали лабораторные показатели: лимфоциты, тромбоциты, уровни: С-реактивного белка (СРБ), ферритина, лактатдегидрогеназы (ЛДГ), креатинина, D-димера, фибриногена.

Уровень Ang-1 в сыворотке крови определяли при поступлении в стационар методом иммуноферментного анализа Human ELISA kit (CN-SEA008Hu) на Cloud-Clone Corp. (Китай). Чувствительность метода составила 0,09 нг/мл, разброс определения: 0,24–15,00 нг/мл.

Статистическая обработка данных

Данные представлены в виде медианы и интерквартильного размаха (25-й; 75-й процентили). Нормальность распределения оценивали методом Колмогорова – Смирнова. Различия между группами анализировали непараметрическими методами с использованием U-критерия Манна – Уитни и Краскела – Уоллиса. Для сравнения качественных признаков применяли метод хи-квадрат и точный тест Фишера. Для определения корреляционных взаимосвязей между показателями использовали расчет коэффициента ранговой корреляции Спирмена (rs).

Расчет отношений шансов (ОШ) и 95% доверительного интервала (ДИ) для факторов, ассоциированных с развитием ОПП, проводили с помощью логистической регрессионной модели. В логистическую регрессионную модель оценки риска ОПП включили следующие показатели: сопутствующие заболевания – АГ, ХСН, ФП, максимальные уровни: СРБ, ферритина, D-димера, ЛДГ; минимальные уровни: фибриногена, числа лимфоцитов, тромбоцитов; концентрация Ang-1 при поступлении; потребность в ИВЛ. Проведен ROC-анализ и вычислена площадь под ROC кривой (area under curve, AUC).

Расчет абсолютного риска (Hazard ratio) летального исхода и 95% ДИ проводили в зависимости от наличия и стадии ОПП с помощью регрессии Кокса.

Минимальным порогом статистической значимости считали р < 0,05.

Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью программы IBM SPSS v.23.0 (SPSS: An IBM Company, США).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Среди 44 пациентов из группы 1 у 27 (61%) диагностирована стадия 1, у 10 (23%) – стадия 2, у 7 (16%) – стадия 3 ОПП. Лечение гемодиализом не потребовалось ни одному пациенту.

Характеристика обследованных пациентов представлена в таблице 1.

Статистически значимых различий по частоте СД2, ожирения, ХБП, перенесенного инфаркта миокарда между группами не установлено. Среди сопутствующих заболеваний у пациентов с ОПП чаще выявлялась ФП (34% vs 9%, p < 0,05). В группе 1 отмечены более высокие показатели маркеров воспаления (СРБ, ЛДГ), D-димера и креатинина и более низкое число лимфоцитов, тромбоцитов и уровня фибриногена во время госпитализации. В группе 1 большее количество пациентов нуждались в назначении антибактериальных, генно-инженерных биологических препаратов, диуретиков, инотропной поддержке. В этой группе статистически значимо чаще требовались ИВЛ, перевод в отделение реанимации и интенсивной терапии и чаще наблюдался летальный исход. Группы не различались по площади вовлечения легочной ткани, оцененной по данным компьютерной томографии легких при поступлении, частоте назначения глюкокортикостероидов, ингибиторов ангиотензин-превращающего фермента / блокаторов рецепторов ангиотензина II.

Концентрация Ang-1 в сыворотке крови была статистически значимо выше у пациентов с ОПП различных стадий, чем в группе с сохранной функцией почек (рис. 1).

Медиана времени от момента госпитализации / определения Ang-1 в сыворотке крови до развития ОПП составила 6 (1,0; 11,25) дней. Высокий уровень Ang-1 при поступлении предсказывал перевод пациентов на ИВЛ и прогнозировал летальный исход. Так, у пациентов, переведенных впоследствии на ИВЛ, концентрация Ang-1 при поступлении составила 1,88 (1,73; 2,12) нг/мл, а в подгруппе без ИВЛ 1,60 (1,38; 1,83) нг/мл, р = 0,017. У умерших пациентов уровень Ang-1 в сыворотке крови при поступлении был статистически значимо более высоким, чем у выживших – 1,91 (1,71; 2,32) нг/мл vs 1,58 (1,34; 1,67) нг/мл соответственно
(p = 0,0001).

В группе пациентов с ОПП выявлены прямые статистически значимые корреляции между концентрацией Ang-1 и максимальными уровнями СРБ, ЛДГ и D-димера, уровнем креатинина при поступлении и его максимальными значениями, потребностью в ИВЛ, летальным исходом; обратные корреляции установлены с минимальным количеством лимфоцитов, тромбоцитов и уровнем фибриногена. Установлена прямая корреляционная связь между концентрацией Ang-1 и стадиями ОПП (rs = 0,323; р < 0,01). В группе пациентов без ОПП статистически значимых корреляций концентрации Ang-1 с другими показателями выявлено не было (табл. 2).

Регрессионный анализ

При проведении монофакторного логистического регрессионного анализа значимое влияние на развитие ОПП имели: наличие ФП, потребность в ИВЛ, повышение Ang-1 более 1,66 нг/мл, снижение лимфоцитов менее 0,6×109/л, а также снижение фибриногена менее 2,5 г/л (табл. 3).

Для определения прогностической значимости концентрации Ang-1 в сыворотке крови в отношении риска развития ОПП был проведен ROC-анализ. Для прогнозирования ОПП точка разделения (cut-off) концентрации Ang-1 составила 1,66 нг/мл с чувствительностью 66% и специфичностью 70%, AUC 0,696 (95% ДИ 0,579–0,814), p = 0,004 (рис. 2).

В регрессионной модели Кокса присоединение ОПП повышало абсолютный риск летального исхода (Hazard ratio) в общей группе пациентов с COVID-19: в 5,159 раза (95% ДИ 1,839–14,469), p = 0,002; при ОПП 1 стадии – в 1,346 раза (95% ДИ 0,523–3,467), p = 0,201; ОПП 2-й стадии – в 3,25 раза (95% ДИ 1,06–9,967), p = 0,039 и ОПП 3-й стадии – в 6 раз (95% ДИ 1,722–49,840), p = 0,047.

ОБСУЖДЕНИЕ

По данным нашего исследования, у пациентов с COVID-19 при развитии ОПП преобладает первая стадия: 61% от всех пациентов с ОПП, отражающая небольшое повышение креатинина сыворотки крови (не более чем в 2 раза от исходного уровня). Хотя в целом присоединение ОПП имеет неблагоприятное влияние на течение болезни, именно тяжелое повреждение почек – вторая и третья стадии ОПП – ассоциированы с более высоким риском летального исхода в этой когорте. По данным мировых исследований и опубликованного нами ранее исследования в российской когорте, частота развития ОПП среди больных COVID-19 составляет от 29 до 43,5% [19] и значимо не меняется в зависимости от циркулирующего штамма вируса и течения болезни, что может быть связано с более широким применением иммуносупрессивных препаратов, в том числе кортикостероидов и генно-инженерных биологических препаратов для лечения COVID-19 [20][21].

Вторая и третья стадии ОПП в нашем исследовании повышали абсолютный риск летального исхода в 3,3 и 6,0 раза соответственно, что сопоставимо с данными мировой литературы. Например, Н. Ali и соавт. [6] выявили, что развитие тяжелого повреждения почек повышает смертность в 4,2 раза. По данным L. Lin и соавт. [7], присоединение ОПП повышало риск неблагоприятного исхода в 11 раз. До настоящего времени неизвестны ведущие механизмы почечного повреждения при COVID-19 и факторы риска этого осложнения.

Предполагают, что развитие ОПП ассоциировано с рядом сопутствующих заболеваний, таких как АГ, СД2 и ХБП С3а–С5. В самом крупном исследовании, в которое было включено 13 тысяч пациентов с ОПП, наиболее значимыми сопутствующими заболеваниями являлись: СД2 (24,7%), ХБП (17,5%) и ожирение (14,2%) [22]. По данным проспективного исследования RECOVERY Collaborative Group [23][24], наличие ХБП С3а–С5 повышало риск развития ОПП в 1,6 раза. В исследовании J.S. Hirsch и соавт. [4] независимыми факторами риска развития ОПП являлись АГ (ОШ 1,25; 95% ДИ 1,04–1,50) и СД2 (ОШ 1,76; 95% ДИ 1,49–2,07). В работе S. Genovesi и соавт. [25] одним из частых сопутствующих заболеваний была ФП (6%). Авторы показали, что она повышает риск развития ОПП в 2,2 раза, и полагают, что это может быть связано с нестабильностью гемодинамики, приводящей к снижению фракции выброса левого желудочка и в итоге к снижению перфузии почечной ткани. В нашей когорте с ОПП преобладали больные с АГ, ФП, ХСН высоких функциональных классов.

По данным монофакторного анализа, риск ОПП повышался при снижении числа лимфоцитов периферической крови. В ряде работ продемонстрирована ассоциация лимфопении с тяжестью вирусной инфекции, в частности выраженностью дыхательной недостаточности [26]. Кроме того, риск ОПП, по нашим данным, повышался при снижении уровня фибриногена, что также согласуется с данными мировой литературы [27].

Среди механизмов почечного повреждения при COVID-19 обсуждают непосредственное влияние самого вируса и опосредованное воздействие факторов воспаления, отражающих цитокиновый шторм, однако в нашей регрессионной модели показатели воспаления (СРБ, ферритин) не продемонстрировали себя как значимые факторы риска ОПП. Поэтому вопрос о ведущем механизме ОПП – важном предикторе смерти больных COVID-19, остается дискуссионным.

Мы изучили в нашей когорте Ang-1, один из маркеров эндотелиальной дисфункции, и установили, что его уровень при поступлении был статистически значимо выше у пациентов с развитием в дальнейшем ОПП. В регрессионной модели факторами риска ОПП кроме повышенного уровня Ang-1 при поступлении являлись ФП, сниженный уровень фибриногена и числа лимфоцитов, а также потребность в ИВЛ.

Нами также были выявлены статистически значимые корреляции Ang-1 с уровнем СРБ и ЛДГ, а также степенью лимфопении в группе пациентов с ОПП. Ang-1 является антагонистом рецептора Tie-2, принадлежащего к семейству тирозинкиназ, синтезируется перицитами и гладкомышечными клетками сосудов. Ang-1, связываясь с Tie-2, участвует в поддержании стабильности сосудистой стенки, росте и ремоделировании сосудов, а во время воспаления регулирует проницаемость и тонус сосудов посредством оксида азота. Кроме того, Ang-1 является маркером эндотелиальной дисфункции [17][28].

По-видимому, не столько сами факторы воспаления, а индуцированная под действием этих факторов эндотелиальная дисфункция имеет значение в прогрессировании повреждений. Процесс эндотелиальной дисфункции приводит к активации свертывания крови и тромбообразования, о чем также свидетельствует корреляция уровня Ang-1 с концентрацией D-димера, количеством потребляемых тромбоцитов и фибриногена в группе пациентов с ОПП.

Выявление повышенного уровня Ang-1 в нашем исследовании является признаком системной (генерализованной) эндотелиальной дисфункции, лежащей в основе ОПП, и развития тяжелых осложнений COVID-19, приводящих к летальному исходу. При этом полученные нами данные согласуются с результатами работ зарубежных исследователей, выявивших высокую прогностическую значимость уровня Ang-1 в сыворотке в отношении 28-дневной смертности у пациентов с бактериальным сепсисом [16].

Определение Ang-1 в сыворотке крови может использоваться в клинической практике для оценки вероятности развития ОПП в группе больных COVID-19 на этапе госпитализации пациента в стационар. Более того, мы полагаем, что Ang-1 может являться универсальным маркером эндотелиальной дисфункции и фактором риска ОПП у больных с сепсисом, что обосновывает важность проведения дальнейших исследований в этом направлении.

Ограничением нашего исследования являлось небольшое число наблюдений. Ang-1 был исследован только у пациентов, госпитализированных в стационар. Мы не исследовали этот фактор в крови здоровых людей, больных с легким течением COVID-19, а также при переводе пациентов на ИВЛ, что не позволяет экстраполировать полученные данные на всех больных COVID-19.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одним из прогностически значимых осложнений COVID-19 является ОПП. Риск развития этого осложнения определяется несколькими факторами, включающими наличие АГ и ФП, тяжелое течение коронавирусной инфекции и гипоксемию, а также активацию микротромбообразования с потреблением фибриногена. Однако ранним нарушением, ассоциированным с развитием ОПП при COVID-19, может являться системная эндотелиальная дисфункция, которая влияет на почечный и общий прогноз пациента и может быть оценена с помощью определения уровня Ang-1 в сыворотке крови при поступлении.

ВКЛАД АВТОРОВ

А.А. Щепалина провела сбор материала, составление базы данных, статистическую обработку и написание чернового варианта статьи. Н.В. Чеботарева внесла основной вклад в разработку концепции статьи, статистическую обработку данных. Л.А. Акулкина провела сбор литературных данных и их анализ, статистическую обработку данных. М.Ю. Бровко, В.      И. Шоломова и П.П. Потапов проводили сбор первичных данных. Д.С. Валиулина отрабатывала методику определения ангиопоэтина-1 в сыворотке крови у больных covid-19, проводила построение стандартной кривой. С.С. Моисеев предложил идею исследования, разработал концепцию статьи, провел редактирование текста. Все авторы утвердили окончательную версию статьи.