*Všetky tabuľky, grafy a obrázky, ktoré sú súčasťou článku, nájdete v priloženom PDF súbore na konci štúdie.
Úvod
Pandémia ochorenia COVID-19 sa dotkla každého. Na jej začiatku koncom r. 2019, málokto predpokladal celosvetový dosah tejto vírusovej infekcie. SARS-CoV-2 vírusová infekcia
postihuje predovšetkým dýchaciu sústavu. Vyvoláva aj systémové reakcie, ktoré poškodzujú rôzne orgánové systémy. Navyše po prekonaní akútnej infekcie môže viesť k rozvoju „long COVID“ syndrómu(1,2) .
V priebehu pandémie sa postupne hromadili poznatky o patogenéze a klinickej symptomatológii COVID-19, viaceré otázky však zostávajú aj v súčasnosti nezodpovedané. Dominantné je postihnutie respiračného systému s poškodením pľúcneho tkaniva, ktoré v mnohých prípadoch vedie až k smrti(3,4) . Trombembolizmus je častým sprievodným prejavom SARS-CoV-2 infekcie(5) . Systémové prejavy ochorenia často zahŕňajú poškodenie rôznych orgánov, osobitne obličiek, na ktorých patológii sa podieľajú viaceré faktory vrátane globálnej ischémie, ako aj vírusová infekcia kanalikulárneho epitelu(6) .
V predkladanej práci vyhodnocujeme morfologické zmeny v tkanive obličiek u pacientov, ktorí zomreli na následky ochorenia COVID-19. Osobitnú pozornosť venujeme pacientom s niektorými komorbiditami, ako je diabetes mellitus, hypertenzná choroba a preexistujúce renálne choroby.
Materiál a metódy
Vyšetrili sme nekroptické vzorky tkaniva obličiek odobraté pacientom, ktorí zomreli v období od apríla 2020 do februára 2021 so základnou príčinou smrti stanovenou COVID-19. Infekcia SARS-CoV-2 bola potvrdená PCR testom výteru nosohltana.
Súbor 42 pacientov tvorilo 22 žien a 20 mužov s priemerným vekom 74,4 r. Vzorky tkaniva odobraté pri pitve boli rutinne spracované formol-parafínovou technológiou, zaliate do parafínových bločkov, narezané na 5 μm hrubé rezy a zafarbené hematoxylínom a eozínom. Preparáty sme vyhodnotili vo svetelnom mikroskope (Leica DM2000, Wetzlar, Germany).
Jednotlivé časti nefrónu boli hodnotené so zameraním na nasledovných 8 charakteristík: semikvantitatívne sme vyhodnocovali prítomnosť glomerulosklerózy, glomerulovú kapilárnu trombózu, trombózu veľkých ciev, nekrózu kanálikovej epitelovej výstelky a intersticiálny zápalový infiltrát. Prítomná artérioskleróza, arterioloskleróza a zhrubnutie mezangia boli hodnotené ako mierne, stredne ťažké, až závažné, Rozsah postihnutia bol mierny (do 10 %), stredný (do 50 %) a závažný (nad 50 %). Nálezy boli zaznamenané v tabuľke a podrobené analýze.
Základné klinické dáta pacientov zahŕňali vek, pohlavie, komorbidity. Osobitnú pozornosť sme venovali artériovej hypertenzii, obezite, diabetu mellitu, preexistujúcim obličkovým chorobám ako akútna a chronická renálna insuficiencia.
Ďalej sme zaznamenávali údaje o dĺžke hospitalizácie, intervale medzi smrťou a patologickoanatomickou pitvou. Z laboratórnych dát sme zaznamenávali úroveň kreatinínu a odhad GFR použitím rovnice s CKD-EPI
Zozbierané dáta boli následne štatisticky vyhodnotené metódou analýzy variácií.
Výsledky
Priemerná dĺžka hospitalizácie vyšetrovaných pacientov až po úmrtie bola 9 dní. Interval medzi úmrtím a pitvou bol priemerne 31,2 hodiny.
Výskyt komorbidít bol nasledovný: 73,8 % pacientov malo artériovú hypertenziu, 33,3 % malo diabetes mellitus (DM) a 30,9 % bolo obéznych. Akútnu renálnu insuficienciu mala jedna tretina (33,3 %) a chronické renálne zlyhanie bolo uvedené u 30,9 % pacientov. U 4 pacientov z vyšetrovaného súboru nebola v klinickej dokumentácii žiadna z spomenutých chorôb.
Histologické vyšetrenie odhalilo artériosklerózu veľkých artérií u všetkých pacientov, v 6 prípadoch hodnotenú ako závažnú. Arterioloskleróza bola v 80,9 % prípadov, glomeruloskleróza v 76,2 % a zhrubnutie mezangia v 71,4 % pacientov. V 7 prípadoch bola arterioloskleróza stredne závažného stupňa. Glomeruloskleróza bola v 4 prípadoch stredného a u 2 pacientov závažného rozsahu. Zhrubnutie mezangia bolo v 5 prípadoch stredného rozsahu. Nálezy sú zhrnuté v grafickej forme na obrázku 1.
Nekrózu kanalikulárneho epitelu sme zistili u 27 pacientov (64,3 %), z toho u 11 stredného a u 11 závažného rozsahu. U týchto 11 pacientov sme vo všetkých prípadoch zistili artériosklerózu veľkých ciev a u 7 aj arteriolosklerózu. Zhrubnutie mezangia, glomeruloskleróza a intersticiálny zápalový infiltrát boli v 45,5 % týchto prípadov (obrázok 2). U 10 z týchto 11 prípadov s rozsiahlou tubulárnou nekrózou bola artériová hypertenzia, u 3 diabetes mellitus, dvaja pacienti mali akútne a traja chronické renálne zlyhanie.
Štatistická analýza variácií ukázala veľmi významnú asociáciu nálezu kanalikulárnej nekrózy s dĺžkou intervalu od smrti po pitvu, s nálezom artériosklerózy veľkých ciev a hladiny kreatinínu. Akútna aj chronická renálna insuficiencia boli asociované s glomerulosklerózou, obezita s kanalikulárnou nekrózou, nálezy arteriolosklerózy a zhrubnutého mezangia s diabetom mellitom. Hranične významne korelovali nálezy arteriolosklerózy s artériovou hypertenziou, glomeruloskleróza s úrovňou GFR a diagnóza diabetes mellitus s nálezmi kanalikulárnej nekrózy, arteriolosklerózy a sklerózy veľkých ciev. Korelácie sú prehľadne zhrnuté v tabuľke 1.
Diskusia
Post mortem štúdie predstavujú nenahraditeľný zdroj poznatkov o dôsledkoch SARS-CoV-2 vírusovej infekcie. Väčšina štúdií je zameraných na zmeny v pľúcach, tkanivá iných orgánov však môžu tiež byť značne poškodené a prispievajú k nepriaznivému koncu ochorenia. Predkladaná štúdia vychádza z pitevných nálezov 42 pacientov, ktorí zomreli na COVID-19 v priebehu rokov 2020 a 2021. Nekroptické nálezy v obličkovom tkanive koreluje s klinickými údajmi a komorbiditami pacientov. Výsledky štúdie môžu poskytnúť dôležité informácie pre ďalší výskum ochorenia COVID-19 a sprievodného poškodenia obličiek.
Jedným zo závažných nálezov je silný súvis nekrózy kanalikulárneho epitelu s dĺžkou intervalu medzi úmrtím a pitvou. Táto signifikantná korelácia sa dá vysvetliť iba čiastočne ako dôsledok autolýzy. Vzhľadom na podobné histomorfologické črty akútnej tubulárnej nekrózy rozlíšenie medzi nimi je ťažké. Túto skutočnosť uvádzajú aj Santoriello a spol. (7) v štúdii s posmrtným intervalom priemerne 21,8 hod. a nálezom, že akútne tubulárne poškodenie je prekryté posmrtnou autolýzou. Podobný nález akútneho tubulárneho poškodenia však ukazuje aj čínska štúdia, v ktorej interval medzi smrťou a pitvou bol 1 – 6 hod., a teda spojenie nálezu tubulárnej nekrózy s posmrtnou autolýzou je nepravdepodobné(8) . Aj výsledky ďalšej retrospektívnej analýzy s posmrtným intervalom do 24 hod. ukazujú poškodenie tubulárneho epitelu ako najzávažnejší nález(9) . Je teda zrejmé, že autolýza sa podieľa na histologickom obraze tubulárnej nekrózy, ale základnou príčinou je poškodenie základným ochorením COVID-19.
Viaceré štúdie dokumentujú rozšírené mezangium, artériosklerózu artérií stredného kalibru a fokálnu segmentálnu glomerulosklerózu. Častý je nález glomerulových a peritubulárnych oklúzií erytrocytmi bez doštičiek alebo trombov. Štúdia Su a spol. (8) s pacientmi s vekovým priemerom 69 rokov je podobná nášmu súboru, kde 11 z 26 vyšetrených prípadov bolo s diagnostikovaným diabetom mellitom, artériovou hypertenziou alebo obidvoma chorobami a aj nálezy v obličkách boli podobné tým v našej štúdii.
Maximálne hladiny kreatinínu v našej štúdii zodpovedali miere intersticiálneho zápalového infiltrátu, ako aj artérioskleróze veľkých artérií. V jednej práci zo Slovinska bola taktiež potvrdená asociácia hladiny sérového kreatinínu so stupňom artériosklerózy koronárnych artérií. Práca takisto odhalila, že zvýšené hladiny sérového kreatinínu môžu byť spojené so stenózou renálnych artérií(10) . Ich závery, že kre-
atinín môže byť znakom nefrovaskulopatie so štrukturálnymi zmenami tkaniva obličky, súhlasia aj s našimi zisteniami.
V našom súbore sa potvrdilo, že pacienti s diabetom mellitom majú často chronickú intersticiálnu zápalovú infiltráciu, ako aj artériosklerózu a zhrubnuté mezangium glomerulov. Tieto nálezy súhlasia s nálezmi v predchádzajúcich štúdiách, v ktorých väčšina glomerulov mala štrukturálne zmeny u pacientov s komorbiditami ako diabetes mellitus a dlhodobú hypertenznú chorobu(11) . Náš nález intersticiálnych zápalových infiltrátov iné štúdie neprezentovali.
Naša práca poukázala na súvislosť medzi obezitou a nekrózou kanalikulárneho epitelu, ktorá nebola dosiaľ uvedená v iných prácach. Viacerí uviedli, že obezita je jedným zo závažných faktorov rozvoja chronického postihnutia obličiek, osobitne glomerulopatií a nefrolitiázy(12) . Vzhľadom na skutočnosť, že obezita je príčinne spojená s rozvojom kardiovaskulárnych chorôb a úzko súvisí s diabetom mellitom, náš nález korelácie obezity s morfologickým obrazom akútneho renálneho zlyhania s nekrózou kanalikulárneho epitelu nie je neočakávaný(13) .
Predkladané výsledky je treba interpretovať s určitou opatrnosťou. Počet 42 vyšetrovaných prípadov COVID-19 relatívne nie je rozsiahly, ale v porovnaní s inými štúdiami dostatočne reprezentatívny. Vzhľadom na skutočnosť, že prípady pochádzajú z rôznych centier na Slovensku, klinické dáta COVID-19 infikovaných pacientov možno zovšeobecniť.
Je potrebné pamätať aj na rôzne typy liekov, ktoré pacienti dostávajú počas liečenia v nemocnici vzhľadom na ich nefrotoxicitu a možnosť participácie na rozvoji opísaných morfologických zmien. Nielen medikamentózna liečba, ale aj dialýza sa mohla podieľať na osude pacienta. Tieto faktory je potrebné vziať do úvahy pri určení terapeutických prostriedkov, osobitne pri zvážení ich možného dosahu na funkčné a morfologické postihnutie obličiek.
Záver
Pandémia, ktorá vznikla koncom r. 2019, sa stala výzvou pre celosvetovú populáciu. Osobitne sektor zdravotníctva bol výrazne zasiahnutý. SARS-CoV-2 infekcia nepredstavuje iba respiračné ochorenie, ale postihuje aj oné orgány a tkanivá. Vzhľadom na zvýšenú úmrtnosť na túto infekciu choroba COVID-19 sa stala najčastejšou príčinou smrti v mnohých krajinách, osobitne v USA(14) . Viaceré štúdie poukázali na dôležitosť celkového zdravotného stavu a komorbidity, ktoré predstavujú závažné rizikové faktory nepriaznivého vývoja infekcie. U pacientov so závažnými zdravotnými problémami je potreba hospitalizácie šesťnásobná v porovnaní s bežnou populáciou(15) . Osobitne postihnutie obličiek pri infekcii SARS-CoV-2 je časté(16) . Dokumentované nálezy post mortem často uvádzajú epitelovú nekrózu a akútne tubulárne poškodenie(11,17) .
Naša práca dokumentuje morfologické zmeny renálneho tkaniva u pacientov, ktorí umreli na následky COVID-19. Preukázala priamy vzťah vírusovej infekcie a špecifických zmien v obličkovom tkanive. Navyše poukázala na úlohu komorbidít a klinických nálezov, ktoré treba vziať do úvahy.
Najzávažnejším nálezom sa ukázala korelácia kanalikulárnej nekrózy a intervalu medzi pitvou a úmrtím. Napriek faktoru autolýzy sa potvrdila akútna tubulárna nekróza ako jeden z kľúčových nálezov pri COVID-19. Zvýšený sérový kreatinín je súčasťou artériosklerotického postihnutia renálnych ciev. Potvrdil sa súvis nálezov zhrubnutého mezangia a artériosklerózy s ochorením diabetu mellitu. Navyše, preukázala sa súvislosť medzi obezitou a nekrózou kanalikulárneho epitelu. Keďže obezita sa spája s diabetom mellitom ako nezávislý rizikový faktor kardiovaskulárnych chorôb, má svoj podiel aj na rozvoji kanalikulárnej nekrózy.
Poďakovanie
Táto publikácia vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Vývoj biomodelov pre zlepšenie hodnotenia účinnosti liekov a látok, ktoré majú potenciál pri liečbe COVID-19 (BIOVID-19), kód ITMS: 313010AVG3, spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.
LITERATÚRA
1. Wang J, Jiang M, Chen X, et al. Cytokine storm and leukocyte changes in mild versus severe SARS-CoV-2 infection: Review of 3939 COVID-19 patients in China and emerging pathogenesis and therapy concepts. J Leukoc Biol 2020; 108(1): 17-41.
2. Carfi A, Bernabei R, Landi F, et al. Persistent Symptoms in Patients After Acute COVID-19. JAMA 2020; 324(6): 603-605.
3. Krivošíková L, Horák S, Mikuš-Kuracinová K, et al. Príspevok imunohistochémie k histomorfologickej diagnostike COVID-19 pneumónie. Newslab 2021; 12(1): 12-16.
4. Hu B, Guo H, Zhou P, et al. Characteristics of SARS-CoV-2 and COVID-19. Nat Rev Microbiol 2021; 19(3): 141-154.
5. Gavriatopoulou M, Ntanasis-Stathopoulos I, Korompoki E, et al. Emerging treatment strategies for COVID-19 infection. Clin Exp Med 2021; 21(2): 167-179.
6. Babal P, Krivosikova L, Sarvaicova L, et al. Intrauterine Fetal Demise After Uncomplicated COVID-19: What Can We Learn from the Case? Viruses 2021; 13(12).
7. Santoriello D, Khairallah P, Bomback AS, et al. Postmortem Kidney Pathology Findings in Patients with COVID-19. J Am Soc Nephrol 2020; 31(9): 2158-2167.
8. Su H, Yang M, Wan C, et al. Renal histopathological analysis of 26 postmortem findings of patients with COVID-19 in China. Kidney Int 2020; 98(1): 219-227.
9. Diao B, Wang C, Wang R, et al. Human kidney is a target for novel severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 infection. Nat Commun 2021; 12(1): 2506.
10. Cerne D, Kaplan-Pavlovcic S, Kranjec I, et al. Mildly elevated serum creatinine concentration correlates with the extent of coronary atherosclerosis. Ren Fail 2000; 22(6): 799-808.
11. Golmai P, Larsen CP, DeVita MV, et al. Histopathologic and Ultrastructural Findings in Postmortem Kidney Biopsy Material in 12 Patients with AKI and COVID-19. J Am Soc Nephrol 2020; 31(9): 1944-1947.
12. Silva Junior GB, Bentes AC, Daher EF, et al. Obesity and kidney disease. J Bras Nefrol 2017; 39(1): 65-69.
13. Garcia-Carro C, Vergara A, Bermejo S, et al. A Nephrologist Perspective on Obesity: From Kidney Injury to Clinical Management. Front Med (Lausanne) 2021; 8: 655871.
14. Ahmad FB, Cisewski JA, Minino A, et al. Provisional Mortality Data – United States, 2020. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 2021; 70(14): 519-522.
15. Stokes EK, Zambrano LD, Anderson KN, et al. Coronavirus Disease 2019 Case Surveillance – United States, January 22-May 30, 2020. MMWR Morb Mortal Wkly Rep 2020; 69(24): 759-765.
16. Smarz-Widelska I, Grywalska E, Morawska I, et al. Pathophysiology and Clinical Manifestations of COVID-19-Related Acute Kidney Injury-The Current State of Knowledge and Future Perspectives. Int J Mol Sci 2021; 22(13).
17. Menter T, Haslbauer JD, Nienhold R, et al. Postmortem examination of COVID-19 patients reveals diffuse alveolar damage with severe capillary congestion and variegated findings in lungs and other organs suggesting vascular dysfunction. Histopathology 2020; 77(2): 198-209.
