На сегодняшний день болезни системы органов кровообращения остаются основной причиной заболеваемости и смертности как в Российской Федерации, так и во всём мире, несмотря на пандемию новой коронавирусной инфекции COVID-19 [1-3]. Особое место в структуре заболеваемости занимают жизнеугрожающие состояния, где счёт идёт на минуты - это острый коронарный синдром, и инфаркт миокарда в том числе. Их дебют, течение у пациентов с перенесённой инфекцией SARS-CoV-2 весьма многогранны и сложно прогнозируемы. Поэтому перед учёными всего мира была поставлена задача поиска новых стратегий лечения, определения исходов заболевания данной когорты пациентов.
С точки зрения генетики, человек – неидеальная живая структура для исследований. Это объясняется и невозможностью экспериментального скрещивания, и малым количеством потомков с поздним включением репродуктивной функции, и большим хромосомным рядом [1]. Поэтому цитогенетический, близнецовый, генеалогический, популяционно-статистический, биохимический – оптимальные методы для проведения исследований человеческой особи [1].
С помощью молекулярно-генетических исследований удалось внести существенный вклад в исследование различных острых и хронических заболеваний [4]. Именно молекулярно-генетические исследования совершили прорыв в определении причин болезней многих заболеваний человека. Их значимость, влияние генов на различные заболевания, структуру и связь с огромным количеством патологий нельзя недооценивать [5].
В эпоху борьбы с пандемией общепринятой мировой тенденцией остаётся изучение однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП), помимо изучения только лишь генов. Ученые всего мира – биологи, вирусологи, биохимики, генетики - углубились в проблему на молекулярно–генетическом уровне [6].
Цель исследования: провести анализ научных исследований, монографий, посвященных молекулярно-генетическим маркерам кардиоваскулярной болезни у пациентов, перенесших новую коронавирусную инфекцию COVID-19.
Так, например, особое внимание уделяется гену АСE2 (ангиотензинпревращающий фермент). Ген ACE2 охватывает 39,98 т.п.н. геномной ДНК и содержит 18 экзонов. Он картирован на хромосоме X в положении Xp22.8 [7]. Экспрессия данного гена происходит в кишечнике, сосудах, легких, сердце, почках, надпочечниках, щитовидной железе, мышцах. ACE2 кодирует белок, состоящий из 805 аминокислот. Также известно, что ACE2 – это пептидаза, экспрессируемая на поверхности эпителиальных клеток легких и других тканей, которая регулирует ренин-ангиотензин-альдостероновую систему, тем самым контролируя артериальное давление [7]. У всех людей экспрессия клеточного ACE2 разная. Но учёными было доказано, что сверхэкспрессия ACE2 может стать причиной более тяжёлых форм новой коронавирусной инфекции COVID-19 у пациентов с поражением сердечно-сосудистой системы [6]. Кроме того, недавно были описаны новые полиморфизмы ACE2 в популяциях человека. Например, исследовались однонуклеотидные полиморфизмы rs73635825 (S19P) и rs143936283 (E329G), и они показали значительную устойчивость к новой коронавирусной инфекции SARS-CoV-2 [8].
Как уже было сказано, ACE2 регулирует работу РААС, а значит влияет на работу сосудов и обладает антифибротическим действием. Нарушение ACE2 приводит к повышению уровня ангиотензина II и нарушению сердечной деятельности. Сообщалось о снижении уровня сердечного ACE2 при гипертонической болезни и сахарном диабете II типа (низкая экспрессия мРНК ACE2 была связана с АГ, дислипидемией и/или сердечной недостаточностью) [9]. Полиморфизм гена ACE2 был впервые задокументирован в китайской популяции, и было выявлено, что мутация rs2158083 в значительной степени связана с патологическими изменениями артериального давления, и мутация ACE2 rs21068809 (C>T) чаще всего была связана с клиническими проявлениями артериальной гипертензии [10].
Предположительно на течение и исход заболевания новой коронавирусной инфекции COVID-19 у пациентов с поражением сердечно-сосудистой системы влияет полиморфизм гена ACE2, а на восприимчивость к SARS-СoV-2 – уровень экспрессии мРНК ACE2 человека и полиморфизм белка ACE2 [11]. Что касается самого вируса SARS-CoV-2, то, когда данный вирус связывается с рецептором ACE2, то образуется мембранно-ассоциированная часть, которая, вероятно, подвергается трансконформационным модификациям после связывания, что позволяет слиться с мембраной [11].
Белок ACE2, расположенный на поверхности альвеолярных эпителиальных клеток легких, чувствителен к вирусу SARS-CoV-2, в связи с чем дыхательные пути человека достаточно легко инфицируются [12]. Можно предположить, что уровень экспрессии ACE2 коррелирует с восприимчивостью к инфекции SARS-CoV-2 [12]. По-видимому, у мужчин более высокая экспрессия ACE2 в легких, чем у женщин, а у азиатских людей экспрессия ACE2 выше, чем у представителей европеоидной расы и афроамериканцев, о чём свидетельствуют результаты мировых исследований [13]. Поскольку ACE2 кодируется геном, расположенным на Х-хромосоме, а мужчины экспрессируют больше ACE2, чем женщины, можно предположить, что в зависимости от аллеля, экспрессируемого женщинами, они могут считаться менее чувствительными к наиболее серьезным побочным эффектам инфекции [12; 13]. По данным мировых исследований уже можно сделать вывод, что мужской пол является фактором риска у лиц с поражением сердечно-сосудистой системы и перенесённой новой коронавирусной инфекцией COVID-19 [14]. Мужчины составляют от 66% до 75% наиболее тяжелых случаев COVID-19 [14]. При тяжелом течении COVID-19 присутствие вирусного рецептора в тканях, отличных от легких, может объяснить полиорганную недостаточность, которую мы зачастую наблюдаем в клинической практике [14].
Проводилась серия исследований среди 318 пациентов (средний возраст составил 59,6±17,3 года, из них мужчин 62,6%) с новой коронавирусной инфекцией COVID-19 с поражением сердечно-сосудистой системы [15]. Далее эти пациенты были сгруппированы в зависимости от тяжести проявления вирусной инфекции: амбулаторные (n = 104, 32,7%), госпитализированные в стационар (n = 73, 23,0%), в отделение интенсивной терапии (ОИТ) (n = 84, 26,4%) и умершие (n = 57, 17,9%) [15]. Было выбрано 8 однонуклеотидных полиморфизмов: rs2074192, rs1978124, rs2106809, rs2285666 гена ACE2; rs5183, rs5185, rs5186 гена AGTR1; rs4646994 гена ACE [15]. По результатам исследования, четыре ОНП в ACE2 были связаны с тяжестью заболевания, а rs2074192 и rs1978124, наоборот, продемонстрировали защитный эффект, предполагая сверхдоминантную модель наследования (G/A против GG-AA, ОШ = 0,32, 95% ДИ = 0,12-0,82; p = 0,016 и A/G против AA-GG, ОШ = 0,37, 95%ДИ: 0,14-0,96, р = 0,038 соответственно) [15]. Однонуклеотидные полиморфизмы rs2106809 и rs2285666 ассоциировались с повышенным риском госпитализации и тяжестью течения заболевания при рецессивных моделях наследования (C/C vs. T/C-T/T, ОШ = 11,41, 95% ДИ: 1,12-115,91; p = 0,012) и (A/A против GG-G/A, ОШ = 12,61, 95% ДИ: 1,26–125,87; р = 0,0081) [15]. Как и ожидалось, пожилой возраст (ОШ = 1,47), мужской пол (ОШ = 1,98) и сопутствующие заболевания (ОШ = 2,52) увеличивали риск госпитализации в отделение интенсивной терапии или смерти по сравнению с более благоприятным амбулаторным течением [15]. Многофакторный анализ продемонстрировал роль определенных генотипов (ACE2) в тяжести течения COVID-19 (ОШ: 0,31, ОШ 0,37 для rs2074192 и rs1978124 и ОШ = 2,67, ОШ = 2,70 для rs2106809 и rs2285666 соответственно) [15]. Равновесие Харди - Вайнберга в госпитализированной группе для I/D ОНП при АПФ не показало ассоциацию с заболеванием (p<0,05) [15]. Также никакой связи между заболеванием COVID-19 и различными ОНП гена AGTR1 не было выявлено при многофакторном анализе, следовательно, генотип A/A для rs5183 показал более высокий риск госпитализации у пациентов с сопутствующими заболеваниями [15]. Таким образом было определено, что различные генетические варианты ACE2 были связаны с тяжелым течением и группами смерти пациентов с COVID-19 [15]. А полиморфизмы ACE2 в популяции могут моделировать тяжесть инфекции COVID-19 независимо от других известных маркеров, таких как пол, возраст и сопутствующие заболевания [15].
Для ACE2 rs2285666 генотип GG или аллель G был значительно связан с почти двукратным увеличением риска заражения SARS-CoV-2 и трехкратным увеличением риска развития серьезного заболевания или летального исхода от COVID-19 у пациентов с сердечно-сосудистой патологией [16].
Что касается однонуклеотидных полиморфизмов и их связи с сердечно-сосудистыми заболеваниями, то российскими учеными был определён способ риска развития инфаркта миокарда с подъёмом сегмента ST с помощью генетических маркеров [17]. Также было проведено исследование, в которое были включены 210 пациентов с острым инфарктом миокарда с подъёмом сегмента ST, последовательно поступивших в региональный сосудистый центр города Новосибирска [18]. Отобраны 4 однонуклеотидных полиморфизма, которые показали свою ассоциацию с риском развития сердечно-сосудистых заболеваний: rs2820315 гена LMOD1 (Leiomodin 1, картирован на хромосоме 1), rs9349379 гена PHACTR1 (регулятор 1 актина и фосфатазы, локализован на хромосоме 6p24.1), rs867186 гена PROCR (Protein C receptor, расположен на хромосоме 20q11.22), rs1799883 гена FABP2 (Fatty acid-bindingprotein 2, локализован на хромосоме 4q26) [18]. По результатам данного исследования было выявлено, что носительство генотипа CC rs2820315 гена LMOD ассоциировано с повышенным риском развития ОИМпST в 1,87 раза (95% ДИ 1,286-2,722, р=0,016) [18]. Носители генотипа СТ полиморфизма rs2820315 имеют сниженный риск развития ОИМпST (ОШ 0,633; 95% ДИ 0,436-0,918, р=0,016) [18].
Другим важным компонентом в выявлении особенностей течения новой коронавирусной инфекции COVID-19 у пациентов с поражением сердечно-сосудистой системы является иммунитет. Иммунитет является очень важной частью в защите хозяина и его взаимодействии с инфекционными заболеваниями [19]. Он включает в себя три отдельных, но взаимосвязанных ключевых аспекта: уязвимость, иммунный ответ и защиту, а также потенциальную иммунную патологию [19]. Поскольку SARS-CoV-2 является новым коронавирусом без предшествующего иммунного ответа, всё население стало восприимчиво к нему практически сразу без коллективного иммунитета [19]. Подобная ситуация происходила в случае пандемий гриппа, таких как пандемии 1918, 1957, 1968 годов и, совсем недавно, пандемия свиного гриппа в 2009 году [19]. Уровни TNFa, ИЛ-6, ИЛ-1b, IFNg, ИЛ-2 и ИЛ-10 были зарегистрированы как воспалительные цитокины при COVID-19 [19]. NK-клетки также реагируют и генерируют цитокины, такие как ИЛ-12 и ИЛ-2, а также IFNg, TNFa и ИЛ-6, причем все эти цитокины амплифицируются в цитокиновом шторме COVID-19 [19].
Стоит отметить, какую важную роль играет ИЛ-6. ИЛ-6 является одним из наиболее известных провоспалительных цитокинов [20]. Повышенный уровень регистрируется у пациентов с COVID-19, особенно с тяжелым или критическим течением заболевания [20]. С каждым годом копятся данные о значимости ИЛ-6 в качестве прогностического маркера при COVID-19 [20]. Поскольку ИЛ-6 является лекарственной мишенью для некоторых воспалительных заболеваний, фармакологические блокаторы сигнального пути ИЛ-6 были переназначены для сдерживания аномального высвобождения цитокинов, вызванного SARS-CoV-2 [20].
В десяти когортных исследованиях (n=1798) у пациентов, госпитализированных в стационар, изучался иммунологический ответ на SARS-CoV-2 у пациентов с новой коронавирусной инфекцией и сердечно-сосудистой патологией, средний возраст был 54,8 ± 14,4 года, из них 42% были женщинами [21]. Смертность среди пациентов с диагнозом COVID-19 составила 22% [22-24]. В целом во всех включенных исследованиях было выявлено повышение уровня ИЛ-6 у пациентов с COVID-19 [25-27]. Также в других исследованиях были выявлены более высокие уровни ИЛ-6 среди пациентов с более тяжелым течением COVID-19 [28; 29]. По сравнению с пациентами с неосложненным заболеванием уровни ИЛ-6 у пациентов с осложненным COVID-19 были в 2,9 раза выше (шесть исследований; n = 1302 пациента; 95% ДИ, 1,17–7,19; P < 0,001) [28; 29]. Примечательно, что исходные уровни ИЛ-6 положительно коррелировали с двусторонним поражением легких (r = 0,45, P = 0,001) и максимальной температурой тела (r = 0,52, P = 0,001) в ретроспективном когортном исследовании, проведенном учеными [26]. Среди 30 пациентов, у которых оценивался уровень ИЛ-6, до и после лечения у 26 (87%) пациентов было значительно снижено ИЛ-6 в соответствии с улучшением результатов компьютерной томографии легких [28; 29]. Напротив, среди четырех пациентов, у которых наблюдалось прогрессирующее клиническое ухудшение, у трех (75%) отмечалось повышение уровня ИЛ-6 [28; 29]. Точно так же ученые выявили значительно более высокие уровни ИЛ-6 среди пациентов, умерших от COVID-19, по сравнению с выжившими (11,4 ± 8,5 пг/мл против 6,8 ± 3,6 пг/мл, P < 001) [28; 29].
В другом исследовании ученые показали зависимость между уровнями ИЛ-6 у пациентов с COVID-19 и ОРДС, требующих ИВЛ [30]. Результаты показали пропорциональное увеличение уровней IL-6 и фибриногена, демонстрируя связь между воспалением и прокоагулянтными изменениями [30]. Также анализ выявил повышение уровня ИЛ-6, связанное с повышенной смертностью у пациентов с COVID-19 [30]. Таким образом, ИЛ-6 играет важную роль в патогенезе новой коронавирусной инфекции у пациентов с сердечно-сосудистой патологией.
Если говорить о фибриногене, то он также является важной составляющей в особенностях течения новой коронавирусной инфекции у пациентов с поражением сердечно-сосудистой системы. Фибриноген представляет собой гликопротеиновый комплекс, который ферментативно преобразуется тромбином в фибрин во время повреждения ткани, вызывая свертывание крови и остановку кровотечения. Американские ученые исследовали влияние новой коронавирусной инфекции COVID-19 на каскад коагуляции в лабораторных условиях [31]. Они сообщили о высокой экспрессии генов прокоагулянтного фактора фибриногена (FGB, FGG) в мононуклеарных клетках, инфицированных вирусом [31]. В анализе, проведенном китайскими учеными, оценивалась функция свертывания крови у 303 пациентов с новой коронавирусной инфекцией COVID-19 с сердечно-сосудистой патологией [32]. Результаты показали, что уровень фибриногена >7,0 г/л негативно сказывается на исходе: у 5,7% пациентов такой уровень фибриногена отмечался с легким течением заболевания, а у с 19,1% - с тяжелым течением заболевания [32].
Заключение: проанализировав большое количество как зарубежных, так и отечественных исследований, можно сказать, что мы только вступаем на путь поиска ответа лечения у пациентов с перенесённой новой коронавирусной инфекцией COVID-19 с поражением сердечно-сосудистой системы. Очевидно, что исследований по поиску новых генетических маркеров, однонуклеотидных полиморфизмов в мире, а особенно в Российской Федерации, крайне мало, что повышает актуальность данной тематики. Проявление экспрессии генов, большое количество однонуклеотидных полиморфизмов, изменения в гемостазе дают нам возможность для поиска новых возможностей стратегий лечения этой сложной когорты коморбидных пациентов.
Мы с уверенностью уже можем сказать, что ответы на все вопросы будут найдены исключительно в комплексных подходах путем объединения иммунологических идентификаций вируса возбудителя и других экспертных знаний. Эта пандемия не похожа ни на одну другую тем, что она возникла в то же время, когда человечество овладело замечательными молекулярными данными и информационными инструментами. Это серьезное испытание для нашей цивилизации использовать этот потенциал для всеобщего блага. На эти вопросы необходимо ответить с помощью научных и клинических исследований высочайшего качества, поскольку нынешняя пандемия коронавируса может быть не последней.