ВЛИЯНИЕ COVID-19 НА КАРДИОМИОЦИТЫ

IMPACT OF COVID-19 ON CARDIOMYOCYTES

Amangeldi Diana Maratkyzy

Student, Asfendiyarov Kazakh National Medical University, International Medical School “Yesmed”,

Kazakhstan, Almaty

АННОТАЦИЯ

Цель. Определить распространенность и характер сердечно-сосудистых осложнений, связанных с коронавирусной инфекцией 2019 года (COVID-19), с акцентом на повреждение миокарда и его влияние на кардиомиоциты.

Метод. Проведен структурированный обзор литературы, опубликованной в период с декабря 2019 по апрель 2025 года, с использованием баз данных PubMed и Cochrane Library. Включены клинические наблюдения, аутопсийные исследования, систематические обзоры и экспериментальные работы с кардиомиоцитами, полученными из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека.

Результат. Повреждение миокарда наблюдается примерно у 30% госпитализированных пациентов с COVID-19. Оно сопровождается аритмиями, сердечной недостаточностью и стресс-индуцированной кардиомиопатией. Механизмы включают прямое вирусное воздействие через рецепторы ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2), иммунно-опосредованное воспаление, ишемию и метаболический стресс. Повышенные уровни биомаркеров, таких как тропонин, NT-proBNP и интерлейкин-6, коррелируют с тяжестью течения заболевания.

Выводы. COVID-19 вызывает комплексные повреждения кардиомиоцитов. Результаты подчеркивают необходимость ранней диагностики и долгосрочного кардиологического наблюдения, а также разработки методов защиты сердечной ткани при и после инфекции SARS-CoV-2.

ABSTRACT

Background. To determine the prevalence and nature of cardiovascular complications associated with coronavirus disease 2019 (COVID-19), with a focus on myocardial injury and its impact on cardiomyocytes.

Methods. A structured review of literature published between December 2019 and April 2025 was conducted using PubMed and the Cochrane Library. Included were clinical observations, autopsy studies, systematic reviews, and experimental research involving cardiomyocytes derived from human induced pluripotent stem cells.

Result. Myocardial injury was found in approximately 30% of hospitalized COVID-19 patients, often accompanied by arrhythmias, heart failure, or stress-induced cardiomyopathy. Mechanisms of injury included direct viral entry through angiotensin-converting enzyme 2 (ACE2) receptors, immune-mediated inflammation, ischemia, and metabolic stress. Elevated levels of biomarkers such as troponin, NT-proBNP, and interleukin-6 were associated with disease severity.

Conclusion. COVID-19 causes multifaceted damage to cardiomyocytes. The findings highlight the importance of early detection, long-term cardiac follow-up, and the development of targeted cardioprotective therapies during and after SARS-CoV-2 infection.

Ключевые слова: кардиомиоциты; COVID-19; повреждение миокарда; воспаление; биомаркеры сердца; аритмия; сердечная недостаточность.

Keywords: cardiomyocytes; COVID-19; myocardial injury; inflammation; cardiac biomarkers; arrhythmia; heart failure.

Введение

После вспышки COVID-19, вызванной новым коронавирусом SARS-CoV-2, в центре внимания оказались его системные последствия. Хотя первоначально COVID-19 был отнесен к респираторным заболеваниям, стало очевидно, что он имеет серьезные внелегочные последствия, особенно для сердечно-сосудистой системы. Среди них острые повреждения сердца, миокардит и аритмии и другие.

Кардиомиоциты — сократительные клетки сердца - в настоящее время признаны прямыми и косвенными мишенями SARS-CoV-2. Повреждение миокарда при COVID-19 является многофакторным и включает прямую инфекцию через рецепторы ACE2, гиперинфекционные реакции (цитокиновый шторм), тромботическую микроангиопатию и гипоксический стресс [1-3]. Понимание патофизиологии повреждения кардиомиоцитов, связанного с COVID-19, имеет решающее значение для стратификации риска, ведения и длительного наблюдения за пациентами.

Цель

Определить распространенность и типы сердечных осложнений, связанных с COVID-19, таких как повреждение миокарда, миокардит, аритмии и сердечная недостаточность.

Методы и материалы

Был проведен структурированный поиск литературы с использованием PubMed и Кокрановской библиотеки (декабрь 2019 г. – апрель 2025 г.). Ключевые слова включали кардиомиоциты, COVID-19, повреждение миокарда, воспаление, биомаркеры сердца, аритмия, сердечная недостаточность. Были обобщены данные о распространенности, механизмах и биомаркерах повреждения миокарда, с использованием проверенных источников.

Критерии включения: клинические наблюдения, сообщения о случаях миокардита, результаты аутопсии, экспериментальные исследования с использованием кардиомиоцитов, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека (hiPSC-CMs), систематические обзоры и мета-анализы.

Критерии исключения включали данные, не прошедшие экспертную оценку, редакционные статьи без оригинальных данных.

Результаты

Распространенность и клинические закономерности

У госпитализированных пациентов с COVID-19 повреждение миокарда, определяемое повышенным уровнем тропонина, регистрируется в 20-40% случаев и связано с 5-кратным увеличением смертности [2,4]. В систематическом обзоре 13 исследований Bielecka-Dabrowa и соавт. отметили устойчивую связь между повышением уровня сердечных ферментов и поступлением в отделение интенсивной терапии или смертью [2].

Клинические проявления включают:

• Острое повреждение миокарда (тихое или с болью в груди)

• Аритмии (впервые возникшая фибрилляция предсердий или желудочковая тахикардия)

• Сердечная недостаточность (впервые возникшая или обострившаяся)

• Кардиомиопатия Такоцубо (дисфункция, вызванная стрессом)

Гистопатологические и молекулярные данные

Аутопсийные исследования подтверждают локализацию SARS-CoV-2 в тканях сердца. Nakamura и соавт. обнаружили вирусную РНК и нуклеокапсидный белок в кардиомиоцитах с помощью иммуногистохимии и гибридизации in situ [4]. Однако признаки классического лимфоцитарного миокардита были редки, что позволяет предположить, что присутствие вируса не всегда коррелирует с гистологическим воспалением.

Исследования с использованием кардиомиоцитов, полученных из hiPSC (hiPSC-CMs), показали, что SARS-CoV-2 может:

• Проникают в клетки с помощью протеаз ACE2 и катепсина [5,6]

• Индуцируют апоптоз и сократительную дисфункцию [5]

• Стимулируют изгилирование и передачу иммунных сигналов через рецептор-связывающий домен белка spike (RBD) [6].

Таблица 1.

Распространенность сердечных осложнений при COVID-19

Обзор механизмов:

Повреждение миокарда, связанное с COVID-19, возникает в результате множества перекрывающихся механизмов, которые кратко представлены в таблице ниже:

Таблица 2.

Механизмы поражения кардиомиоцитов при COVID-19

Биомаркеры поражения миокарда

К ключевым биомаркерам относятся:

• Сердечный тропонин I/T: Специфичен для некроза миокарда; повышен до 30% госпитализированных пациентов с COVID-19.

• NT-proBNP: Повышен у пациентов с сердечным стрессом или сердечной недостаточностью.

• СРБ, IL-6, ферритин: отражают системное воспаление и прогнозируют тяжесть миокардита или цитокин-индуцированной дисфункции миокарда [2,8].

Динамика биомаркеров коррелирует с исходами и помогает определять сортировку пациентов и интенсивность терапии.

Обсуждение

Прямое вмешательство в сердце

SARS-CoV-2 может напрямую инфицировать кардиомиоциты, используя рецепторы ACE2, и активировать внутриклеточные стрессовые пути. Ли и соавт. продемонстрировали с помощью секвенирования РНК, что инфекция приводит к нарушению выработки АТФ митохондриями и дезорганизации цитоскелета [5]. Эти прямые эффекты могут чаще проявляться в тяжелых случаях или со смертельным исходом.

Однако не все случаи присутствия вируса в ткани миокарда соответствуют диагностическим критериям миокардита, и некоторые данные свидетельствуют о том, что вирусные частицы могут быть пассивными или нереплицирующимися [4].

Воспалительные и иммунные механизмы

Цитокиновый шторм является определяющим признаком тяжелого течения COVID-19. IL-6, IL-1β и TNF-α повышают проницаемость сосудов, снижают сократительную способность сердца и способствуют проникновению иммунных клеток в миокард [7,8]. Кастиелло и соавт. обнаружили, что во многих случаях миокардита вирус не выявлялся, но были обнаружены гистологические признаки иммунной инфильтрации [7]. Это говорит о том, что многие случаи миокардита COVID-19 являются вирусно-негативными и обусловлены иммунитетом.

Микрососудистые и ишемические факторы

COVID-19 вызывает гиперкоагуляцию вследствие повреждения эндотелия и воспаления. Тромбоз микрососудов в коронарных капиллярах может вызвать очаговую ишемию и инфаркт миокарда 2 типа. Гипоксия, вызванная поражением легких, усиливает вторичную ишемическую нагрузку [1,2].

Стрессовая кардиомиопатия

Во время пандемии наблюдался синдром Такоцубо, характеризующийся преходящей дисфункцией левого желудочка. Шарпак и соавт. связали это как с физическим заболеванием, так и с эмоциональным стрессом, вызванным COVID-19 [9]. Его обратимость отличает его от некротического повреждения, но все же может вызывать значительную острую дисфункцию.

Долгосрочные последствия для сердца

Постострый синдром COVID-19 (длительный COVID) может включать постоянную боль в груди, усталость, учащенное сердцебиение и одышку. МРТ сердца выявляет воспаление миокарда или фиброз спустя месяцы после заражения, даже у пациентов, не госпитализированных в стационар. В настоящее время активно изучается вопрос о том, приводят ли эти изменения к длительной сердечной недостаточности или аритмиям.

Когортное исследование, проведенное Xie et al. (2022), выявило увеличение частоты аритмий, тромбоэмболий и сердечной недостаточности в течение 1 года у выживших после COVID-19 по сравнению с контрольной группой - даже среди лиц с легкими начальными симптомами [10].

Заключение

COVID-19 вызывает различные сердечные осложнения, при этом кардиомиоциты играют центральную роль в патогенезе повреждения миокарда. Прямая инфекция, иммуноопосредованное воспаление, ишемия и стрессовые реакции в совокупности вызывают структурное и функциональное повреждение кардиомиоцитов. Повышенные уровни биомаркеров, таких как тропонин и IL-6, являются сильными предикторами тяжести заболевания.

Текущие исследования должны быть направлены на:

• Выявление биомаркеров для ранней стратификации риска

• Оценку отдаленных последствий для сердца

• Разработку методов лечения, которые защищают кардиомиоциты как от вирусных, так и от иммунных повреждений.

Клиницисты должны поддерживать высокий уровень подозрительности на сердечные осложнения при COVID-19, особенно у пациентов с болью в груди, повышенным уровнем сердечных биомаркеров или ранее существовавшими заболеваниями сердца.

Список литературы:

1. Chung MK, et al. COVID-19 and Cardiovascular Disease: From Bench to Bedside. Circ Res. 2021;128(8):1214–1236.
2. Bielecka-Dabrowa A, et al. Cardiac manifestations of COVID-19. Rev Cardiovasc Med. 2021;22(2):365–371.
3. Yang J, Chen T, Zhou Y. Mediators of SARS-CoV-2 entry in cardiomyocytes. Hereditas. 2021;158(1):4.
4. Nakamura Y, et al. SARS-CoV-2 is localized in cardiomyocytes. Int J Infect Dis. 2021;111:43–46.
5. Li X, et al. SARS-CoV-2-infected hiPSC-derived cardiomyocytes reveal dynamic changes. Stem Cell Res Ther. 2023;14(1):361.
6. Okuno S, et al. SARS-CoV-2 spike RBD internalization and ISGylation in cardiomyocytes. Sci Rep. 2023;13(1):21397.
7. Castiello T, et al. COVID-19 and myocarditis: systematic review. Heart Fail Rev. 2022;27(1):251–261.
8. Lee CCE, et al. COVID-19-associated cardiovascular complications. Diseases. 2021;9(3):47.
9. Szarpak L, et al. Correlation between Takotsubo cardiomyopathy and SARS-CoV-2. Med Hypotheses. 2021;146:110454.
10.  Xie Y, Xu E, Bowe B, Al-Aly Z. Long-term cardiovascular outcomes of COVID-19. Nat Med. 2022;28(3):583–590.