CC BY
14
УДК 616.13+575.1 DOI: 10.21668^еа№^к/2023.2.12
Научная статья
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РИСКА РАЗВИТИЯ ПРОТРОМБОГЕННОЙ ГОТОВНОСТИ ПРИ ИНФЕКЦИИ СОУГО-19 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГЕНЕТИЧЕСКОГО ТЕСТИРОВАНИЯ
Н.А. Воробьева, А.И. Воробьева, А.С. Воронцова
Северный государственный медицинский университет, Россия, 163000, г. Архангельск, Троицкий пр., 51
Инфекция COVID-19 представляет особую опасность в отношении развития декомпенсации исходных хронических заболеваний, специфического поражения сердечно-сосудистой системы, высокого риска развития неблагоприятных исходов в виде тромботических событий. Патогенез коронавирусной инфекции сложен и до сих пор не изучен, что во многом зависит от особенностей вируса и исходного состояния системы гемостаза пациента.
Осуществлен анализ молекулярно-генетических маркеров системы гемостаза у пациентов с новой коронавирусной инфекцией COVID-19 как прогностического триггера риска развития протромботической готовности.
Объект исследования - госпитализированные пациенты с инфекцией COVID-19. Проведен молекулярно-генетический анализ основных генов факторов системы гемостаза - факторы V (rs6025), II (rsl 799963), I (rs1800790), VII (rs6046), XIIIA1 (rs5985)), IGN A2 (rs1126643), IGN B3 (rs5918), PAI-1 (rs1799889). Оценка степени выраженности тромбинемии определялась с помощью теста генерации тромбина на автоматическом коагулометре Ceveron®alpha с TGA-модулем.
Полиморфизм в генах PAI-1, протромбина (FII), фибриногена (FI) определял высокий уровень тромбинемии по показателям теста кинетики тромбина (эндогенного тромбинового потенциала (AUC), пиковой концентрации тромбина (Peak thrombin), времени достижения пика генерации тромбина (tPeak), уровня фибриногена и D-димера у пациентов с COVID-19 в течение всего периода госпитализации. Показано, что повышенная генерация тромбина, проявляющаяся повышенным уровнем эндогенного тромбинового потенциала (AUC), может являться прогностическим признаком протромботического состояния у пациентов с генетическим полиморфизмом в генах PAI-1 и фибриногена.
Полученные результаты свидетельствуют о генетической детерминации состояния протромботической готовности при наличии у пациентов с новой коронавирусной инфекцией аллельных вариантов в генах PAI-1, протромбина (фактора II) и фибриногена (фактора I).
Ключевые слова: COVID-19, генотип, риск, мутация, тромбинемия, полиморфизм, тромбин, тромбоз.
Читать онлайн
Пандемия ССУГО-19 привела к кризису в области здравоохранения, унесшему миллионы жизней по всему миру. Клинические симптомы инфекции варьируются от легких до критических, наиболее частым тяжелым проявлением является пневмония с острым респираторным дистресс-синдромом и органной недостаточностью. Новая вспышка коронавирусной инфекции в случае тяжелого течения представляет особую опасность и в отношении развития декомпенсации исходных хро-
нических заболеваний, специфического поражения сердечно-сосудистой системы, высокого риска развития неблагоприятных исходов в виде тромботиче-ских событий [1]. Данные зарубежных и отечественных исследований свидетельствуют о высокой частоте развития тромботических событий у госпитализированных пациентов с СОУГО-19 некритического течения, несмотря на проведение стандартной тромбопрофилактики. Патогенез коронавирусной инфекции сложен и до сих пор не изучен, что во
© Воробьева Н.А., Воробьева А.И., Воронцова А.С., 2023
Воробьева Надежда Александрова - доктор медицинских наук, профессор, заслуженный врач РФ, заведующий кафедрой клинической фармакологии и фармакотерапии (e-mail: nadejdav0@gmail.com; тел.: 8 (921) 246-28-06; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6613-2485).
Воробьева Алена Ивановна - научный сотрудник Центральной научно-исследовательской лаборатории (e-mail: greeenhamster@rambler.ru; тел.: 8 (911) 223-98-85; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4817-6884).
Воронцова Александра Сергеевна - младший научный сотрудник Центральной научно-исследовательской лаборатории (e-mail: baklab1gkb@yandex.ru; тел.: 8 (991) 113-83-76; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3643-0515).
многом зависит от особенностей самого вируса и исходного состояния системы гемостаза пациента [2]. Известно, что провоспалительные цитокины при инфекции СОУГО-19 стимулируют экспрессию тканевого тромбопластина на иммунных клетках и инициируют активацию свертывания крови. Дисфункция эндотелия, вызванная воспалением, дополнительно ускоряет протромботическую готовность, повышенную генерацию тромбина, угнетает активность фибринолиза за счет уменьшения активности активатора плазминогена урокиназного типа и повышения высвобождения ингибитора активатора плазминогена 1-го типа (РА1-1) [3-7].
В настоящее время активно рассматриваются вопросы генетической предрасположенности к тяжелому течению коронавирусной инфекции. Так, ранее было показано, что изменения в гене ангио-тензинпревращающего фермента 2 (АПФ2), меняющие структуру данного рецептора могут облегчить или усложнить вирусу проникновение в клетку. Существуют отдельные данные, свидетельствующие, что дефицит функции белка АроЕ при SARS-CoV-2 может способствовать прогрессированию заболевания и развитию ряда осложнений, обсуждается влияние генов гистосовместимости 1-го типа на течение ковид-инфекции [8-11].
При этом важно отметить, что роли наследственной тромбофилии высокого риска при инфекции, вызванной вирусом SARS-CoV-2, не уделяется должного внимания. Ранее было показано, что наследственно детерминированные тромбофилии высокого риска, такие как мутация фактора II (протромбина), фактора V Лейдена, а также аллельные варианты в гене РА1-1, могут не проявлять себя в течение всей жизни, но при таких триггерах, как травма, тяжелая инфекция, сепсис, беременность, могут манифестировать органными нарушениями, прогрессированием тромбине-мии, тромбозами различной локализации, а в тяжелых случаях - развитием синдрома полиорганной недостаточности (СПОН) [7, 12, 13]. Следует отметить, что результаты молекулярно-генетического анализа для выявления протромбогенного полиморфизма в генах системы гемостаза могут влиять на интенсивность и длительность антитромботической терапии [7, 14-16].
В настоящее время используемые и доступные лабораторные тесты не позволяют объективно и достоверно прогнозировать риск развития и тяжесть состояния тромбинемии при инфекции СО'УТЭ-^ на фоне генетической предрасположенности и, как следствие, выбрать соответствующий оптимальный режим антитромботической профилактики или терапии.
Цель исследования - анализ молекулярно-генетических маркеров системы гемостаза у пациентов с новой коронавирусной инфекцией СО'УТО-^
как прогностического триггера риска развития про-тромботической готовности.
Материалы и методы. Проспективное клини-ко-лабораторное исследование выполнено в период пандемии Ш\ТО-19 (апрель 2020 г. - май 2021 г.) на базе Регионального центра антитромботической терапии ГБУЗ АО «Первая городская клиническая больница им. Е.Е. Волосевич» (г. Архангельск) с включением 100 пациентов со среднетяжелым и тяжелым течением новой коронавирусной инфекции.
Критериями включения в исследование явились: подтвержденная методом ПЦР-анализа инфекция СО'УТО-^; госпитализация в ковидное отделение; письменное добровольное информированное согласие на участие в исследовании; возраст старше 18 лет. Критерии невключения: отказ от участия в исследовании; возраст младше 18 лет. Дизайн исследования был одобрен локальным этическим комитетом Северного государственного медицинского университета (протокол № 2/20 от 23.04.2020).
Лабораторные исследования выполнены на базе Регионального центра антитромботической терапии и бактериологической лаборатории ГБУЗ АО «Первая ГКБ им. Е.Е. Волосевич» (Архангельск). Отбор образцов плазмы осуществляли трижды: первая точка - при госпитализации пациента в стационар до назначения антитромботической терапии, вторая точка - на 3-5-е сутки госпитализации на фоне антитромботической терапии низкомолекулярными гепаринами (НМГ), третья - на 9-10-е сутки госпитализации на фоне антитромботической терапии НМГ.
Материалом для молекулярно-генетического анализа протромбогенного статуса явилась венозная кровь, полученная путем венепункции локтевой вены объемом 4,5 мл в вакуумный вакутейнер с ЭДТА (этилендиаминуксусная кислота). В качестве материала исследования использовался образец геномной ДНК, полученной из лейкоцитов периферической крови. Для генотипирования полиморфизма и мутаций системы гемостаза использовался метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) с последующим рестрикционным анализом продукта.
Для анализа коагуляционных показателей (ва-кутейнер с цитратом натрия) полученные образцы крови центрифугировали при скорости 3000 об./мин в течение 15 мин. Исходя из временных методических рекомендаций версии 11, действующих на период проведения исследования, определяли про-тромбиновое время (ПВ), D-димер, активированное частичное тромбопластиновое время (АЧТВ), фибриноген на автоматическом анализаторе Sysmex CS-2000i (Sysmex, Япония) в течение 30 мин с момента забора крови в вакутейнер1.
1 Профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19): Временные методические рекомендации. Версия 11 (07.05.2021) [Электронный ресурс] / утв. Заместителем Министра здравоохранения Российской Федерации Е.Г. Камкиным // Минздрав РФ. - URL: http://nasci.ra/?id=40123&download=1 (дата обращения: 30.03.2022).
■ КТ-1 ■ КТ-2 КТ-3 ■ КТ-4
Рис. 1. Класс тяжести течения коронавирусной инфекции по данным томографии легких
Дополнительно для оценки степени выраженности тромбинемии определяли показатели кинетики тромбина на автоматическом коагулометре Ceveron® alpha с TGA-модулем с использованием реагентов Ceveron TGA High (Technoclone GmbH, Австрия). Измерены и проанализированы время лаг-фазы (tLag), время образования пика тромбина (tPeak), пик тромбина (Peak), эндогенный тромбино-вый потенциал (AUC).
Статистический анализ выполнен с использованием программы SPSS Statistics, версия 20.0, и калькулятора MedCalc. Количественные переменные представлены как Me (median) и 25, 75-й процентили, качественные данные - в виде относительной частоты и 95%-ного доверительного интервала для доли. Сравнение количественных данных между зависимыми группами проводилось с помощью двухвыбо-рочного критерия Вилкоксона. Критический уровень статистической значимости (р) принимался равным 0,05. Использованы методы корреляционного анализа (коэффициенты линейной корреляции Пирсона и ранговой корреляции Спирмена), регрессионного анализа (множественная линейная регрессия и множественная логистическая регрессия).
Результаты и их обсуждение. Анализ тяжести течения новой коронавирусной инфекции показал, что медианный возраст пациентов, включенных в исследование, составил 63 [31; 85] года, из них женщин - 60 %, 4-й класс тяжести коронавирусной пневмонии наблюдался в 56 % случаев (рис. 1). У госпитализированных пациентов с внегоспиталь-ными пневмониями картина по данным СКТ соответствовала классификации КТ-4, госпитальные
Динамика рутинных показателей коагулог
пневмонии развились у 1/3 пациентов, где также преобладали пациенты с КТ-4.
Как демонстрирует реальная клиническая практика, лабораторная диагностика протромботи-ческой готовности (тромбинемии) определяет решающую роль как в патогенезе, так и в интенсивной терапии инфекции COVID-19. В настоящее время лабораторными критериями ковид-ассоциированной коагулопатии и воспаления являются лабораторные маркеры, рекомендованные научными обществами [17, 18]. При этом следует учитывать, что рекомендуемые стандартные или рутинные гемостазиологи-ческие тесты, такие как протромбиновое время, активированное частичное тромбопластиновое время, уровень D-димера, фибриногена, не способны выявить состояние протромботической готовности при новой коронавирусной инфекции, а также спрогнозировать тяжесть протромботического состояния. Анализ динамики рутинных лабораторных показателей системы гемостаза у пациентов с COVID-19 представлен в табл. 1.
Было выявлено, что уровень D-димера статистически значимо повышался к четвертым суткам госпитализации, несмотря на проводимую анти-тромботическую терапию НМГ, уровни фибриногена и ферритина снижались только к десятым суткам терапии (рис. 2, 3). При этом важно отметить, что указанные лабораторные тесты относятся к лабораторным маркерам диагностики как состояния гиперкоагуляции, так и системного воспаления [19, 20], рутинные клотинговые тесты (АЧТВ, МНО) не показали диагностической значимости для выявления состояния тромбинемии.
Нами выдвигалась гипотеза, согласно которой клиническому проявлению тромбинемии у части пациентов с инфекцией COVID-19 может предшествовать наличие наследственного генетически детерминированного тромбофилического состояния, характеризующегося повышенным риском развития протромбогенной готовности на фоне носительства полиморфизма в генах фибриногена, протромбина и PAI-1, связанное с регуляцией кинетики (генерации) тромбина. В связи с этим мы посчитали возможным в группе пациентов с диагнозом новой коронавирусной инфекции провести молекуляр-но-генетическое исследование на предмет наличия генетического полиморфизма в системе гемостаза, указывающего на наследственно детерминированное тром-бофилическое состояние.
Таблица 1 ммы у пациентов с COVID-19 (Me [0i-03])
Показатель Сутки госпитализации
первые четвертые десятые
Тромбоциты, 109/л 246 [85-407] 287 [70-615] 319[179-500]*
АЧТВ, с 34,7 [30-47] 36,8 [30-49] 34,2 [23-79]
Фибриноген, г/л 5,4 [2,3-6,8] 5,8 [3,2-6,5] 4,4 [2,8-7,2]**
D-димер, мг/мл 1,16 [0,2-7,0] 1,6 [0,3-5,5]* 1,2 [0,1-4,2]**
МНО, ед. 1,02 [0,8-1,0] 1,1 [0,9-1,1] 1,2 [1,0-1,2]
П р и м е ч а н и е : *р < 0,05 - различия статистически значимы по сравнению с первыми сутками; **р < 0,05 - различия статистически значимы по сравнению с четвертыми сутками.
Рис. 2. Динамика показателей D-димера (мг/л), фибриногена (г/л) за время госпитализации: первые, четвертые, десятые сутки (п = 100)
Рис. 3. Динамика показателей ферритина (нг/мл), СРБ (мг/л) за время госпитализации: первые, четвертые, десятые сутки (п = 100)
Исходя из основной цели нашего исследования, был выполнен молекулярно-генетический анализ основных генов факторов системы гемостаза, детерминирующих коагуляционное звено (Factor V (rs6025), Factor II (rs1799963), Factor I (rs1800790), Factor VII (rs6046), Factor XIII A1 (rs5985)), тромбо-цитарное звено (IGN A2 (rs1126643), IGN B3 (rs5918)) и активность фибринолиза (PAI-1 (rs1799889)), рекомендуемых для проведения персонифицированной фармакотерапии (табл. 2) [21]. Данные проведенного молекулярно-генетического тестирования показали, что самым распространенным генетическим полиморфизмом по всем исследуемым генам системы гемостаза в данной выборке пациентов явился «дикий тип», и только в гене PAI-1 (rs1799889) преобладал гетерозиготный полиморфизм - в 49 % и гомозиготный - в 34 % случаев (табл. 2).
Следующим этапом исследования явился анализ взаимосвязи генетического полиморфизма факторов системы гемостаза (FII 20210 G > A (rs1799963), FV 1691 G > A (rs6025), PAI-1 675 5G > 4G (rs1799889)) с тяжестью ковид-ассоциированной коагулопатии с использованием рекомендуемых рутинных тестов. Анализ показал статистически значимый рост уровня фибриногена к четвертым суткам (более 6,0 г/л; р < 0,001) на фоне носительства гетерозиготного ал-лельного варианта в генах PAI-1, фактора V и II. При этом уровень D-димера изменялся недостоверно с
тенденцией к повышению у большинства пациентов независимо от генотипа исследуемых факторов системы гемостаза (табл. 3).
Согласно Международной классификации болезней 10-го пересмотра (МКБ-10) к наследственным тромбофилиям высокого риска относятся мутации в генах факторов II и V. В связи с этим нами проведен анализ наличия возможной взаимосвязи генетического полиморфизма в генах факторов протромбина FII 20210 G > А, V Лейден G > А с уровнем тромбинемии у пациентов с СОУЮ-19. Анализ подтвердил, что уровень тромбинемии был выше у пациентов с наличием генетического полиморфизма в указанных генах (рис. 4).
Регрессионный анализ независимых предикторов тромбинемии и зависимой переменной D-димера при госпитализации (первые сутки) показал, что риск повышения уровня D-димера более 0,5 мг/л возрастал у пациентов с наличием генетического полиморфизма в генах РА1-1 (гетерозиготный аллельный вариант -в 95 % ДИ: 1,4 [0,6-2,13], р = 0,001; гомозиготный -в 95 % дИ: 2,0 [0,3-1,5], р = 0,008) и гетерозиготного полиморфизма в гене фактора II (протромбин) (табл. 4).
По данным многофакторного анализа, на повышение уровня D-димера выше референсных значений достоверно влияло наличие генетического полиморфизма в гене РАЫ и уровень ферритина выше 200 пг/мл (табл. 5).
Таблица 2
Распространенность генетических полиморфизмов генов системы гемостаза у пациентов с инфекцией
ТО^-19, п = 100
Исследуемый ген Генотип Частота встречаемости, % 95 % ДИ
Factor XIII A1 (rs5985) 103 (G/G) 47,0 41,0 53,8
103 (G/T) 40,0 33,7 46,0
103(T/T) 12,0 10,0 15,4
IGN A2 (rs1126643) 807 (C/C) 43,0 45,0 59,0
807 (C/T) 38,0 31,5 44,0
807 (T/T) 19,0 17,0 22,4
IGN B3 (rs5918) 1565 (Т/Т) 66,0 60,0 73,0
1565 (Т/С) 26,0 19,0 31,0
1565 (С/С) 12,0 10,0 15,4
Factor V (rs6025) 1691 (G/G) 91,0 89,2 92,8
1691 (G/A) 6,0 4,2 7,8
1691 (A/A) 0 -
Factor II (rs1799963) 20210 (G/G) 93,0 90,6; 94,0
20210 (G/A) 2,0 1,2; 4,4
20210 (A/A) 0 -
PAI-1 (rs1799889) -675 5G/5G 17,0 11,95; 22,51
-675 4G/5G 49,0 42,2; 56,1
675 4G/4G 34,0 30,8; 40,8
Factor I (rs1800790) 455 G/G 57,0 51,0; 63,8
-455 G/A 37,0 30,7; 42,9
-455 A/A 6,0 3,7; 9,4
Factor (VII rs6046) 10976 G/G 72,0 65,1; 78,2
10976 G/A 23,0 17,0; 29,8
10976 A/A 5,0 3,5; 7,9
Таблица 3
Уровень тромбинемии в зависимости от наличия аллельных вариантов в генах факторов II, V, РА1-1
Генетический полиморфизм Сутки госпитализации
первые 1 четвертые | десятые первые 1 четвертые | десятые
D-димер, мг/л (Ме) Фибриноген, г/л (Ме)
PAI-I675 5G > 4G (rs1799889)
5G/5G (n = 17) 0,9 1,5 3,2 4,9 4,6 4,0
4G/5G (n = 49) 1,4 1,5 1,5 5,5 5,0 4,6
4G/4G (n = 34) 0,9 0,9 0,7 5,3 5,7 4,1
FV 1691 G > A (rs6025)
GG (n = 91) 1,3 1,8 1,2 5,4 5,0 4,5
GA (n = 6) 0,7 0,5 1,1 5,9 6,7 3,7
FII 20210 G > A (rs1799963)
GG (n = 93) 0,6 1,5 3,03 5,0 5,15 4,4
GA (n = 2) 2,6 0,2 0,4 6,0 6,7
Рис. 4. Уровень D-димера и фибриногена при поступлении при наличии полиморфизма в гене FII 20210 G > А
и в гене FV 1691 G > А
Таблица 4
Линейный регрессионный анализ (D-димер и генетический полиморфизм)
Независимый предиктор D-димер
ß р 95 % ДИ
FV (ге6025) дикий тип 1Д 0,1 -2,4; 2,27
- гетерозиготный полиморфизм 0,7 0,2 0,1; 1,1
- гомозиготный полиморфизм 1,0 0,3 0,31; 1,5
РА1-1 (ге1799889) дикий тип 0,9 0,1 -0,43; 1,2
- гетерозиготный полиморфизм 1,4 0,001 0,61; 2,13
- гомозиготный полиморфизм 2,0 0,008 0,31; 1,5
FП (ге1799963) дикий тип 1,0 0,6
- гетерозиготный полиморфизм 0,3 0,01 0,3; 1,9
Таблица 5
Регрессионный анализ независимых предикторов тромбинемии и зависимой переменной D-димера
при поступлении (первые сутки)
Предиктор тромбинемии ОШ [95 % ДИ] р
Наличие генетического полиморфизма в гене РА1-1 (ге1799889) 1,2 [0,1-2,5] 0,005
Уровень ферритина более 200 пг/л 2,4 [1,1-5,4] 0,036
Уровень СРБ более 5,0 мг/л 0,1 [0,01-0,7] 0,999
Таблица 6
Показатели теста кинетики тромбина у пациентов с СОУГО-19 на момент включения в исследование
до назначения антикоагулянтной терапии
Анализируемый показатель Me [Q1; Q3] Референсный показатель
Время инициации свертывания (Tlag), мин 2,46 [1,3-4,2] 7,8-13,6
Эндогенный тромбиновый потенциал (AUC, пМ), нМоль/мин 4425,1 [3400-5070] 1379,4-1735,9
Пиковое количество тромбина в образце (Peak), нМоль/мин 862,43 [680,4-1040] 98,4-153,7
Время достижения пика (tPeak), мин 5,87 [4,4-7,5] 16,7-23,2
Для объективизации лабораторной оценки состояния тромбинемии был использован тест генерации (кинетики) тромбина (ТГТ), который отражает количество генерируемого тромбина, кинетику его образования, и, таким образом, оценивается состояние протромбогенной готовности [22, 23]. Результаты анализа теста кинетики тромбина в нашем исследовании указывали на повышение прокоагулянтного потенциала крови у пациентов с СОУГО-19 уже при госпитализации в стационар. Так, было установлено, что у пациентов в первые сутки госпитализации статистически значимо изменялись все показатели кинетики тромбина, что свидетельствовало о значимой активации тромбина и состоянии тромбинемии -протромботической готовности (табл. 6).
Заключительным этапом данного исследования явился анализ взаимосвязи полиморфизма генов системы гемостаза с тестом кинетики тромбина как прогностического триггера риска развития протром-ботической готовности на фоне новой коронавирус-ной инфекции СОУГО-19. Корреляционный анализ времени инициации свертывания (Т^) с генотипом
фактора I (фибриноген) показал отрицательную умеренную взаимосвязь, то есть наличие гетерозиготного полиморфизма в гене фибриногена ассоциировано с уменьшением времени задержки свертывания. Наличие гетерозиготного и гомозиготного полиморфизма в гене фибриногена было ассоциировано с увеличением пиковой концентрации тромбина (Peak), которая была достоверно выше, в отличие от таковой у пациентов без данного генетического полиморфизма (рис. 5).
Наличие гетерозиготного и гомозиготного полиморфизма в гене PAI-1 было ассоциировано с уменьшением времени достижения пика тромбина (tPeak), то есть у пациентов с альтернативным полиморфизмом в гене PAI-1 пик тромбина достигался быстрее (рис. 6).
Корреляционный анализ уровня эндогенного потенциала тромбина (AUC) и генотипов генов факторов свертывания I, II и PAI-1 показал, что наличие альтернативного полиморфизма в гене фибриногена, PAI-1 было ассоциировано с повышением эндогенного потенциала тромбина (рис. 7).
Рис. 5. Корреляционный анализ времени инициации свертывания (tLag), пиковой концентрации тромбина (Peak thrombin, nmol/l) с генотипом фактора I свертывания (фибриноген)
Рис. 6. Корреляционный анализ времени достижения пика генерации тромбина ^Реак, мин) с наличием генетического полиморфизма в гене РА1-1: 1 - дикий тип; 2 - гетерозиготный аллельный вариант;
3 - гомозиготный аллельный вариант
Рис. 7. Корреляционный анализ уровня эндогенного потенциала тромбина (AUC) и генотипов генов PAI-1, факторов свертывания II и I: 1 - дикий тип; 2 - гетерозиготный аллельный вариант; 3 - гомозиготный аллельный вариант
Выводы. Таким образом, полиморфизм в генах PAI-1, протромбина (FII), фибриногена (FI) определял высокий уровень тромбинемии по показателям теста кинетики тромбина (эндогенного тромби-нового потенциала (AUC), пиковой концентрации тромбина (Peak thrombin), времени достижения пика генерации тромбина (tPeak), уровня фибриногена и D-димера) у пациентов с COVID-19 в течение всего периода госпитализации. Полученные результаты свидетельствуют о генетической детерминации со-
стояния протромботической готовности при наличии у пациентов с новой коронавирусной инфекцией аллельных вариантов в генах PAI-1, протромбина (фактора II) и фибриногена (фактора I). Продемонстрировано, что повышенная генерация тромбина, проявляющаяся повышенным уровнем эндогенного тромбинового потенциала (AUC), может являться прогностическим признаком протромботического состояния у пациентов с генетическим полиморфизмом в генах PAI-1 и фибриногена.
Проведенное пилотное исследование показало, что молекулярно-генетическое тестирование на наличие наследственно детерминированной тромбинемии может рассматриваться в качестве прогностического маркера риска развития состояния тромбинемии -протромботической готовности у пациентов со сред-нетяжелым и тяжелым течением новой коронавирус-ной инфекции. Данные настоящего проспективного клинического исследования демонстрируют полезность предложенного молекулярно-генетического скрининга состояния тромбинемии при инфекции СО'УГО-^. Врач-клиницист «красной» зоны ковид-ного госпиталя получает дополнительный объективный показатель, указывающий на возможность прогнозирования состояния тромбинемии на фоне острого воспаления при инфекции СО'УТЭ-^.
Скрининг наличия генетического полиморфизма в медицине критических состояний необхо-
дим при проведении патогенетически оправданной антитромботической терапии, а также в превентивных целях. Полученные результаты указывают на возможные молекулярные механизмы состояния тромбинемии при инфекции СО'УГО-^ и свидетельствуют о целесообразности широкого внедрения методов ДНК-диагностики в клиническую практику для оценки тяжести и прогнозирования протромбо-генного состояния.
По результатам проведенного исследования получен патент на изобретение № 2789822 от 10 февраля 2023 г.
Финансирование. Исследование выполнено в рамках государственного задания - Рег. № НИОКТР 121030300111-7.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией статьи.
Список литературы
1. Risks of deep vein thrombosis, pulmonary embolism, and bleeding after COVID-19: nationwide self-controlled cases series and matched cohort study / I. Katsoularis, O. Fonseca-Rodriguez, P. Farrington, H. Jerndal, E. Häggström Lundevaller, M. Sund, K. Lindmark, A.-M. Fors Connolly // BMJ. - 2022. - Vol. 377. - P. e069590. DOI: 10.1136/bmj-2021-069590
2. COVID-19 and Thrombotic or Thromboembolic Disease: Implications for Prevention, Antithrombotic Therapy, and Follow-up: JACC State-of-the-Art Review / B. Bikdeli, M.V. Madhavan, D. Jimenez, T. Chuich, I. Dreyfus, E. Driggin, C. Der Nigoghossian, W. Ageno [et al.] // J. Am. Coll. Cardiol. - 2020. - Vol. 75, № 23. - P. 2950-2973. DOI: 10.1016/j.jacc.2020.04.031
3. Risk factors associated with acute respiratory distress syndrome and death in patients with coronavirus disease 2019 pneumonia in Wuhan, China / C. Wu, X. Chen, Y. Cai, J. Xia, X. Zhou, S. Xu, H. Huang, L. Zhang [et al.] // JAMA Intern. Med. - 2020. - Vol. 180, № 7. - P. 934-943. DOI: 10.1001/jamainternmed.2020.0994
4. Soares M.P., Teixeira L., Moita L.F. Disease tolerance and immunity in host protection against infection // Nat. Rev. Immunol. - 2017. - Vol. 17, № 2. - P. 83-96. DOI: 10.1038/nri.2016.136
5. Kabouridis P.S., Jury E.C. Lipid rafts and T-lymphocyte function: implications for autoimmunity // FEBS Lett. -2008. - Vol. 582, № 27. - P. 3711-3718. DOI: 10.1016/j.febslet.2008.10.006
6. Mannucci P.M., Franchini M. Classic thrombophilic gene variants // Thromb. Haemost. - 2015. - Vol. 114, № 5. -Р. 885-889. DOI: 10.1160/TH15-02-0141
7. Role of functional plasminogen-activator-inhibitor-1 4G/5G promoter polymorphism in susceptibility, severity, and outcome of meningococcal disease in Caucasian children / E. Haralambous, M.L. Hibberd, P.W.M. Hermans, N. Ninis, S. Nadel, M. Levin // Crit. Care Med. - 2003. - Vol. 31, № 12. - P. 2788-2793. DOI: 10.1097/01.CCM.0000100122.57249.5D
8. Receptor recognition by the Novel Coronavirus from Wuhan: an analysis based on decade-long structural studies of SARS Coronavirus / Y. Wan, J. Shang, R. Graham, R.S. Baric, F. Li // J. Virol. - 2020. - Vol. 94, № 7. - P. e00127-20. DOI: 10.1128/JVI.00127-20
9. Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19 / Z. Varga, A.J. Flammer, P. Steiger, M. Haberecker, R. Andermatt, A.S. Zinkernagel, M.R. Mehra, R.A. Schuepbach [et al.] // Lancet. - 2020. - Vol. 395, № 10234. - P. 1417-1418. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30937-5
10. Moore J.B., June C.H. Cytokine release syndrome in severe COVID-19 // Science. - 2020. - Vol. 368, № 6490. -P. 473-474. DOI: 10.1126/science.abb8925
11. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China / C. Huang, Y. Wang, X. Li, L. Ren, J. Zhao, Y. Hu, L. Zhang, G. Fan [et al.] // Lancet. - 2020. - Vol. 395, № 10223. - P. 497-506. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30183-5
12. Воробьева Н.А., Недашковский Э.В. К вопросу об оптимизации интенсивной терапии острого ДВС-синдрома // Анестезиология и реаниматология. - 2003. - № 4. - С. 50-54.
13. Воробьева Н.А. Место генетических полиморфизмов системы гемостаза в генезе тромбофилических состояний // Вестник Поморского университета. - 2004. - № 2 (6). - С. 14-21
14. Association of mannose-binding lectin polymorphisms with sepsis and fatal outcome, in patients with systemic inflammatory response syndrome / P. Garred, J.J. Strom, L. Quist, E. Taaning, H.O. Madsen // J. Infect. Dis. - 2003. - Vol. 188, № 9. - P. 1394-1403. DOI: 10.1086/379044
15. TNF and TNFR polymorphisms in severe sepsis and septic shock: a prospective multicentre study / A.C. Gordon, A.L. Lagan, E. Aganna, L. Cheung, C.J. Peters, M.F. McDermott, J.L. Millo, K.I. Welsh [et al.] // Genes Immun. - 2004. -Vol. 5, № 8. - P. 631-640. DOI: 10.1038/sj.gene.6364136
16. Воробьева Н.А., Капустин С.И. Роль генетического мониторинга системы гемостаза при тяжелом течении острого ДВС-синдрома // Экология человека. - 2005. - № 12. - С. 25-30.
17. Временные рекомендации Международного общества специалистов по тромбозу и гемостазу (ISTH) по выявлению и коррекции коагулопатии у пациентов с COVID-19: дайджест // Атеротромбоз. - 2020. - № 1. - С. 6-8. DOI: 10.21518/2307-1109-2020-1-6-8
18. Шатохин Ю.В., Снежко И.В., Рябикина Е.В. Нарушение гемостаза при коронавирусной инфекции // ЮжноРоссийский журнал терапевтической практики. - 2021. - Т. 2, № 2. - С. 6-15. DOI: 10.21886/2712-8156-2021-2-2-6-15
19. Linkins L.A., Takach Lapner S. Review of D-dimer testing: good, bad, and ugly // Int. J. Lab. Hematol. - 2017. -Vol. 39, Suppl. 1. - Р. 98-103. DOI: 10.1111/ijlh.12665
20. Thachil J., Lippi G., Favaloro E.J. D-dimer testing: laboratory aspects and current issues // Methods Mol. Biol. -2017. - Vol. 1646. - Р. 91-104. DOI: 10.1007/978-1-4939-7196-1_7
21. Colucci G., Tsakiris D.A. Thrombophilia screening revisited: an issue of personalized medicine // J. Thromb. Thrombolysis. - 2020. - Vol. 49, № 4. - P. 618-629. DOI: 10.1007/s11239-020-02090-y
22. Thrombin generation, a function test of the haemostatic-thrombotic system / H.C. Hemker, R. Al Dieri, E. De Smedt, S. Béguin // Thromb. Haemost. - 2006. - Vol. 96, № 5. - P. 553-561.
23. Ex vivo thrombin generation patterns in septic patients with and without disseminated intravascular coagulation / L. Carlier, G. Hunault, N. Lerolle, L. Macchi // Thromb. Res. - 2015. - Vol. 135, № 1. - P. 192-197. DOI: 10.1016/j.thromres.2014.11.001
Воробьева Н.А., Воробьева А.И., Воронцова А.С. Прогнозирование риска развития протромбогенной готовности при инфекции COVID-19 с использованием генетического тестирования // Анализ риска здоровью. - 2023. - № 2. -С. 130-139. DOI: 10.21668/health.risk/2023.2.12
Research article
PREDICTING RISKS OF PROTHROMBOTIC READINESS UNDER COVID-19 USING GENETIC TESTING
N.A. Vorobyeva, A.I. Vorobyeva, A.S. Vorontsova
Northern State Medical University, 51 Troitskii Ave., Arkhangelsk, 163000, Russian Federation
COVID-19 poses a significant hazard as regards decompensation of underlying chronic diseases, specific damage to the cardiovascular system, and a high risk of negative health outcomes such as thrombotic events. The coronavirus infection pathogenesis is rather complicated and has not been studied yet; this is largely due to peculiar features of the virus and the initial state of homeostasis in a patient.
In this study, our aim was to analyze molecular-genetic markers of homeostasis in patients with the new coronavirus infection COVID-19 as a prognostic trigger of developing pro-thrombotic readiness.
Hospitalized patients with COVID-19 were chosen as study objects. We performed molecular-genetic analysis of basic genes significant for homeostasis including several factors such as V (rs6025), II (rs1799963), I (rs1800790), VII (rs6046), XIIIA1 (rs5985)), IGN A2 (rs1126643), IGN B3 (rs5918), and PAI-1 (rs1799889). The thrombinemia severity was identified by thrombin generation tests using the Ceveron®alpha automated coagulation analyzer with TGA-module.
Allelic variants of PAI-1, prothrombin (FII), and fibrinogen (FI) determined high thrombinemia as per the thrombin kinetics test (endogenous thrombin potential (AUC), peak thrombin concentration (peak-thrombin), time necessary to reach thrombin peak (tPeak), levels of fibrinogen and D-dimer) in COVID-19 patients during the entire hospitalization. We established that elevated thrombin generation becoming apparent through elevated levels of endogenous thrombin potential (AUC) might be a prognostic indicator of the pro-thrombotic state in patients with genetic polymorphisms of PAI-I and fibrinogen.
The study results indicate that pro-thrombotic readiness is determined genetically in case COVID-19 patients have al-lelic variants in PAI-I, prothrombin (factor II) and fibrinogen (factor I) genes.
Keywords: COVID-19, genotype, risk, mutation, thrombinemia, polymorphism, thrombin, thrombosis.
© Vorobyeva N.A., Vorobyeva A.I., Vorontsova A.S., 2023
Nadezda A. Vorobyeva - Doctor of Medical Sciences, Professor, Honored Doctor of the Russian Federation, Head of the Department of Clinical Pharmacology and Pharmacotherapy (e-mail: nadejdav0@gmail.com; tel.: +7 (921) 246-28-06; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-6613-2485).
Alyona I. Vorobyeva - Researcher at the Central Research Laboratory (e-mail: greeenhamster@rambler.ru; tel.: +7 (911) 223-98-85; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4817-6884).
Aleksandra S. Vorontsova - Junior Researcher at the Central Research Laboratory (e-mail: baklab1gkb@yandex.ru; tel.: +7 (991) 113-83-76; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3643-0515).
UDC 616.13+575.1
DOI: 10.21668/health.risk/2023.2.12.eng
Read online
References
1. Katsoularis I., Fonseca-Rodriguez O., Farrington P., Jerndal H., Häggström Lundevaller E., Sund M., Lindmark K., Fors Connolly A.-M. Risks of deep vein thrombosis, pulmonary embolism, and bleeding after COVID-19: nationwide self-controlled cases series and matched cohort study. BMJ, 2022, vol. 377, pp. e069590. DOI: 10.1136/bmj-2021-069590
2. Bikdeli B., Madhavan M.V., Jimenez D., Chuich T., Dreyfus I., Driggin E., Der Nigoghossian C., Ageno W. [et al.]. COVID-19 and Thrombotic or Thromboembolic Disease: Implications for Prevention, Antithrombotic Therapy, and Follow-up: JACC State-of-the-Art Review. J. Am. Coll. Cardiol., 2020, vol. 75, no. 23, pp. 2950-2973. DOI: 10.1016/j.jacc.2020.04.031
3. Wu C., Chen X., Cai Y., Xia J., Zhou X., Xu S., Huang H., Zhang L. [et al.]. Risk factors associated with acute respiratory distress syndrome and death in patients with coronavirus disease 2019 pneumonia in Wuhan, China. JAMA Intern. Med., 2020, vol. 180, no. 7, pp. 934-943. DOI: 10.1001/jamainternmed.2020.0994
4. Soares M.P., Teixeira L., Moita L.F. Disease tolerance and immunity in host protection against infection. Nat. Rev. Immunol., 2017, vol. 17, no. 2, pp. 83-96. DOI: 10.1038/nri.2016.136
5. Kabouridis P.S., Jury E.C. Lipid rafts and T-lymphocyte function: implications for autoimmunity. FEBS Lett., 2008, vol. 582, no. 27, pp. 3711-3718. DOI: 10.1016/j.febslet.2008.10.006
6. Mannucci P.M., Franchini M. Classic thrombophilic gene variants. Thromb. Haemost., 2015, vol. 114, no. 5, pp. 885-889. DOI: 10.1160/TH15-02-0141
7. Haralambous E., Hibberd M.L., Hermans P.W., Ninis N., Nadel S., Levin M. Role of functional plasminogen-activator-inhibitor-1 4G/5G promoter polymorphism in susceptibility, severity, and outcome of meningococcal disease in Caucasian children. Crit. Care Med., 2003, vol. 31, no. 12, pp. 2788-2793. DOI: 10.1097/01.CCM.0000100122.57249.5D
8. Wan Y., Shang J., Graham R., Baric R.S., Li F. Receptor recognition by the Novel Coronavirus from Wuhan: an analysis based on decade-long structural studies of SARS Coronavirus. J. Virol., 2020, vol. 94, no. 7, pp. e00127-20. DOI: 10.1128/JVI.00127-20
9. Varga Z., Flammer A.J., Steiger P., Haberecker M., Andermatt R., Zinkernagel A.S., Mehra M.R., Schuepbach R.A. [et al.]. Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19. Lancet, 2020, vol. 395, no. 10234, pp. 1417-1418. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30937-5
10. Moore J.B., June C.H. Cytokine release syndrome in severe COVID-19. Science, 2020, vol. 368, no. 6490, pp. 473-474. DOI: 10.1126/science.abb8925
11. Huang C., Wang Y., Li X., Ren L., Zhao J., Hu Y., Zhang L., Fan G. [et al.]. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. Lancet, 2020, vol. 395, no. 10223, pp. 497-506. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30183-5
12. Vorobyova N.A., Nedashkovsky E.V. Optimization of intensive care in acute disseminated intravascular syndrome. Anesteziologiya i reanimatologiya, 2003, no. 4, pp. 50-54 (in Russian).
13. Vorob'eva N.A. Mesto geneticheskikh polimorfizmov sistemy gemostaza v geneze trombofilicheskikh sostoyanii [Role of genetic polymorphisms of the hemostasis system in the genesis of thrombophilic conditions]. Arctic environmental research, 2004, no. 2 (6), pp. 14-21 (in Russian).
14. Garred P., Strom J.J., Quist L., Taaning E., Madsen H.O. Association of mannose-binding lectin polymorphisms with sepsis and fatal outcome, in patients with systemic inflammatory response syndrome. J. Infect. Dis., 2003, vol. 188, no. 9, pp. 1394-1403. DOI: 10.1086/379044
15. Gordon A.C., Lagan A.L., Aganna E., Cheung L., Peters C.J., McDermott M.F., Millo J.L., Welsh K.I. [et al.]. TNF and TNFR polymorphisms in severe sepsis and septic shock: a prospective multicentre study. Genes Immun., 2004, vol. 5, no. 8, pp. 631-640. DOI: 10.1038/sj.gene.6364136
16. Vorobyova N.A., Kapustin S.I. Role of hemostatic system's genetic monitoring during serious proceeding of acute syndrome of disseminated intravascular coagulation. Ekologiya cheloveka, 2005, no. 12, pp. 25-30 (in Russian).
17. The International Society on Thrombosis and Hemostasis (ISTH) interim guidance on recognition and management of coagulopathy in COVID-19: digest. Aterotromboz, 2020, no. 1, pp. 6-8. DOI: 10.21518/2307-1109-2020-1-6-8 (in Russian).
18. Shatohin Yu.V., Snezhko I.V., Ryabikina E.V. Violation of hemostasis in coronavirus infection. Yuzhno-Rossiiskii zhurnal terapevticheskoipraktiki, 2021, vol. 2, no. 2, pp. 6-15. DOI: 10.21886/2712-8156-2021-2-2-6-15 (in Russian).
19. Linkins L.A., Takach Lapner S. Review of D-dimer testing: good, bad, and ugly. Int. J. Lab. Hematol., 2017, vol. 39, suppl. 1, pp. 98-103. DOI: 10.1111/ijlh.12665
20. Thachil J., Lippi G., Favaloro E.J. D-dimer testing: laboratory aspects and current issues // Methods Mol. Biol. -2017. - Vol. 1646. - Р. 91-104. DOI: 10.1007/978-1-4939-7196-1_7
21. Colucci G., Tsakiris D.A. Thrombophilia screening revisited: an issue of personalized medicine // J. Thromb. Thrombolysis. - 2020. - Vol. 49, № 4. - P. 618-629. DOI: 10.1007/s11239-020-02090-y
22. Hemker H.C., Al Dieri R., De Smedt E., Béguin S. Thrombin generation, a function test of the haemostatic-thrombotic system. Thromb. Haemost., 2006, vol. 96, no. 5, pp. 553-561.
23. Carlier L., Hunault G., Lerolle N., Macchi L. Ex vivo thrombin generation patterns in septic patients with and without disseminated intravascular coagulation. Thromb. Res., 2015, vol. 135, no. 1, pp. 192-197. DOI: 10.1016/j.thromres.2014.11.001
Vorobyeva N.A., Vorobyeva A.I., Vorontsova A.S. Predicting risks of prothrombotic readiness under COVID-19 using genetic testing. Health Risk Analysis, 2023, no. 2, pp. 130-139. DOI: 10.21668/health.risk/2023.2.12.eng
Получена: 02.04.2023
Одобрена: 18.05.2023
Принята к публикации: 02.06.2023
