Группа ученых под руководством Сиднейского университета определила, что разрыв эритроцитов на участках отмирающего эндотелия является основным фактором микрососудистой обструкции при COVID-19, минуя ожидаемую роль фибрина и тромбоцитарных сгустков.

Случаи серьезного повреждения мельчайших кровеносных сосудов организма возникли во время пандемии COVID-19, что привело как к внезапной недостаточности органов, так и к постоянным симптомам, которые длятся месяцами. В тканях пострадавших пациентов обнаруживается обширное повреждение эндотелия в сосудистой системе легких, сердца, почек и печени.

Стандартные модели тромбоза, микрососудистые сгустки, образованные фибрином и тромбоцитами, не смогли объяснить степень капиллярной дисфункции. Антикоагулянтная терапия показала лишь скромный эффект, что повышает вероятность того, что микроангиопатия COVID-19 имеет другой механизм.

В исследовании «Ишемический эндотелиальный некроптоз вызывает гемолиз и ангиопатию COVID-19», опубликованном в журнале Nature , исследователи разработали мультимодальные модели визуализации и генетические модели, чтобы определить, является ли гемолиз эритроцитов (эритроцитов) причиной микрососудистой обструкции, а не тромбоз.

Аутопсийная ткань пациентов с COVID-19 использовалась для оценки более 1000 сосудов легких, сердца, почек и печени. Образцы, демонстрирующие посмертную деградацию, были исключены.

Визуализация выявила широко распространенную потерю маркеров эндотелиальной поверхности и клеточной целостности. Гибель клеток чаще всего наблюдалась в органах с тяжелым повреждением тканей, особенно в сердце, печени и почках. До 50% сосудов имели признаки отслоения эндотелия.

Гистологическая и электронная микроскопия выявила бесклеточный, богатый белком материал, отложившийся вдоль стенок сосудов. Этот материал был окрашен сильно на CD235, маркер мембраны эритроцитов, но не на фибрин, тромбоциты или ДНК. Мембраны из лизированных эритроцитов скапливались вокруг некротического эндотелия и вклинивались между неповрежденными эритроцитами.

В легких эта картина была разреженной. В печени, почках и сердце отложение мембран наблюдалось в 27–30% сосудов. Ткани COVID-19 показали более частый лизис эритроцитов, чем соответствующие контрольные образцы с острым респираторным дистресс-синдромом без COVID.

В образцах аутопсии пациентов без COVID с инфарктом миокарда, инсультом и ишемией кишечника наблюдалась та же картина эндотелиального некроза, что и в группе пациентов с COVID, отложение мембран эритроцитов и микрососудистая обструкция.

Гемолиз эритроцитов наблюдался в 45% микрососудов почек, печени и сердца, с минимальным вовлечением легких. Корреляционная визуализация и картирование интенсивности подтвердили пространственную связь между повреждением эндотелия и фрагментами мембраны разорванных эритроцитов.

В тканях пациентов, не инфицированных COVID-19, но перенесших инфаркт миокарда , инсульт и ишемию кишечника, наблюдалась схожая картина гибели эндотелия и лизиса эритроцитов.

В мышиных моделях ишемия сама по себе вызывала эндотелиальный некроптоз, отмеченный фосфорилированными MLKL и RIPK3, а также комплемент-опосредованный лизис эритроцитов.

Инфекция SARS-CoV-2 вызывала минимальный гемолиз в органах за пределами легких. Генетическая делеция Mlkl в эндотелиальных клетках снижала фрагментацию эритроцитов, микрососудистую обструкцию и повреждение органов. У мышей с дефицитом C9 лизис эритроцитов также подавлялся, что подтверждает необходимость активации комплемента.

Интравитальная микроскопия в реальном времени показала, что гемолизированные мембраны эритроцитов прилипли к некротическому эндотелию, наслаиваясь на физические препятствия, которые блокировали перфузию. Эти эндоваскулярные отложения образовались независимо от тромбоцитов или фибрина.

У мышей, лишенных функции MLKL или комплемента, локализованное кровотечение увеличилось, что подразумевает отложение мембраны эритроцитов как структурный гемостатический барьер. Агрегация неповрежденных эритроцитов была вызвана лизированными мембранами и происходила исключительно в условиях низкого сдвига.

In vitro фрагментов эритроцитов было достаточно для запуска адгезии и агрегации при отсутствии тромбоцитов, лейкоцитов или плазмы. У мышей с отсутствием эндотелиального MLKL улучшилась перфузия и уменьшилось повреждение тканей, что согласуется с ролью гемолиза, вызванного некроптозом, в содействии сосудистой закупорке.

Исследователи пришли к выводу, что эндотелиальный некроптоз запускает каскад, в котором активация комплемента разрушает близлежащие эритроциты.

Фрагменты этих лизированных клеток образуют физическое уплотнение на стенках поврежденных сосудов, предотвращая интерстициальное кровотечение в условиях, когда тромбоциты и фибрин повреждены. Однако, когда эта реакция преувеличена, тот же материал накапливается в обструктивные агрегаты, которые блокируют кровоток.

Результаты показывают, что некроптоз и комплемент вместе формируют механизм микрососудистого контроля на основе эритроцитов, который действует независимо от классических путей свертывания. Ингибирование MLKL или комплемента уменьшило сосудистую закупорку и улучшило перфузию тканей, но также увеличило риск кровотечения, обнаружив компромисс между защитой и гемостазом.

Выявив процесс за пределами тромбоза, вызванного тромбоцитами, исследование может объяснить, почему антикоагулянты часто не восстанавливают микрососудистый поток при COVID-19. Потенциальные терапевтические подходы могут включать блокирование некроптоза, ингибирование терминального комплемента или удаление свободного гема — хотя авторы отмечают, что нарушение этой системы может также ухудшить ее защитную функцию.

«Наши исследования демонстрируют существование гемостатического механизма эритроцитов, индуцируемого умирающими эндотелиальными клетками, функционирующего независимо от тромбоцитов и фибрина», — пишут авторы.

«Терапевтическое воздействие на этот гемолитический процесс может уменьшить микрососудистую обструкцию при COVID-19 и других серьезных заболеваниях человека, связанных с ишемией органов».