Морфологічні особливості змін периферичних ольфакторних структур при ураженні коронавірусом SARS-COV-2

Шпонька, І.С. and Попович, В.І. and Усова, О.М. and Бондаренко, О.О. and Гаман, Ю.В. and Щурук, Г.З. (2021) Морфологічні особливості змін периферичних ольфакторних структур при ураженні коронавірусом SARS-COV-2. Патологія = Pathologia, 18 (3 (53). pp. 278-285. ISSN 2306-8027 (print), 2310-1237 (online)

Text Морфологічні особливості змін периферичних ольфакторних структур.pdf Download (2MB)

Abstract

Коронавірусна інфекція, спричинена вірусом SARS-CoV-2, – надзвичайно важлива й актуальна проблема сучасної медицини. Захворювання швидко поширюється, має високу ймовірність тяжкого перебігу та викликає чимало критичних ускладнень у пацієнтів групи ризику. Наявність патогномонічних симптомів, одним із них є розвиток гіпо- або аносмії, дає змогу швидко диференціювати коронавірусну від інших гострих респіраторних вірусних інфекцій, тобто вчасно ізолювати пацієнта та почати коректне лікування, враховуючи можливі ризики. Мета роботи – з’ясування морфологічних особливостей ольфакторних структурних елементів хворих на коронавірусну хворобу (COVID-19) для кращого розуміння механізмів розвитку нюхових розладів при інфікуванні коронавірусом SARS-CoV-2. Матеріали та методи. Здійснили ретроспективний аналіз аутопсійного матеріалу – слизової оболонки верхніх відділів носової порожнини (ольфакторного епітелію) та ольфакторних цибулин 9 померлих (4 жінки, 5 чоловіків) віком від 53 до 79 років з лабораторно підтвердженим діагнозом COVID-19 та аносмією в анамнезі. Застосували стандартне забарвлення гематоксиліном та еозином, виконали імуногістохімічне дослідження за протоколами TermoScientific (США) з антитілами до нейроспецифічного бета-III тубуліну (клон TuJ-1) та протоколами RnDsystems з антитілами до ольфакторного маркерного протеїну (OMP), ангіотензинперетворювального ензиму (ACE-2). Для порівняння результатів сформували контрольну групу з 9 померлих (3 жінки, 6 чоловіків) віком від 59 до 68 років із лабораторно спростованим діагнозом COVID-19; причини смерті – ускладнення цукрового діабету, ішемічна хвороба серця та порушення мозкового кровообігу за ішемічним типом. Результати. Середній вік померлих із лабораторно підтвердженим діагнозом COVID-19, аносмією в анамнезі та осіб групи контролю – 64,67 ± 7,73 та 62,33 ± 6,48 року відповідно. У семи з дев’яти зрізів ольфакторної слизової оболонки носової порожнини померлих із лабораторно підтвердженим діагнозом COVID-19 та аносмією в анамнезі експресія ольфакторного маркерного протеїну (OMP) та нейроспецифічного бета-III тубуліну (клон TuJ-1) частково позитивна (40,89 (25,00; 52,00) та 42,44 (29,00;55,00) клітини в полі зору відповідно при збільшенні 200×); а реакція з антитілами до ангіотензинперетворювального ензиму (ACE-2) вогнищево або субтотально відсутня (34,33 (14,00; 49,00) клітини в полі зору при збільшенні 200×). У контрольних зрізах ольфакторної слизової оболонки носової порожнини померлих із лабораторно спростованим діагнозом COVID-19 та відсутністю симптомів аносмії (тест Манна–Вітні, р < 0,05) виявлена експресія цих трьох маркерів. У зрізах ольфакторних цибулин хворих на COVID-19 визначили слабку (тест Манна–Вітні, р < 0,05) експресію рецепторів до ангіотензинперетворювального ензиму (ACE-2) (26,78 (15,00; 39,00) клітини в полі зору при збільшенні 200×) на відміну від контрольних зрізів (100,56 (94,00; 107,00) клітини в полі зору при збільшенні 200×). Висновки. Розвиток аносмії за умов інфікування коронавірусом SARS-CoV-2 має специфічні саме для цього інфекційного агента риси, може бути зумовлений первинним зруйнуванням клітин, які експресують рецептори до ангіотензинперетворювального ензиму (ACE-2-позитивних сустентакулярних клітин ольфакторної слизової оболонки носової порожнини, нейронів ольфакторних цибулин), із можливою наступною дисфункцією безпосередньо ольфакторних клітин (OMP- та TuJ-1-позитивних). Coronavirus infection caused by the SARS-CoV-2 virus is an extremely important and urgent problem of modern medicine. It spreads quickly, has a high probability of a severe course and a large number of critical complications in patients from the risk group. The presence of pathognomonic symptoms, one of which is the development of hypo– or anosmia, makes it possible to quickly differentiate coronavirus infection from other acute respiratory viral infections, that is, to isolate the patient on time and begin correct treatment, taking all possible risks into account. The aim is to identify the morphological features of olfactory structural elements in patients with coronavirus disease (COVID-19) for a better understanding of the mechanisms of olfactory disorders development in coronavirus infection. Materials and methods. The basis of the work is a retrospective analysis of autopsy material, namely the mucous membrane of the upper parts of the nasal cavity (olfactory epithelium) and olfactory bulbs of nine deceased (4 women and 5 men) aged from 53 to 79 years with a laboratory-confirmed diagnosis of COVID-19 and anosmia in anamnesis. We used standard hematoxylin and eosin staining and immunohistochemical reactions in accordance with the TermoScientific protocols (USA) with antibodies to neurospecific beta-III tubulin (clone TuJ-1) and RnDsystems protocols with antibodies to olfactory marker protein (OMP) and angiotensin converting enzyme (ACE-2). To compare the results, a control group of 9 deaths (3 women and 6 men) aged from 59 to 68 years with a laboratory-refuted diagnosis of COVID-19 was formed. The causes of death of these patients were complications of diabetes, coronary heart disease and cerebrovascular disorders of the ischemic type. Results. The average age of the deceased with a laboratory-confirmed diagnosis of COVID-19 and a history of anosmia and the control group was 64.67 ± 7.73 and 62.33 ± 6.48 years, respectively. The expression of olfactory marker protein (OMP) and neurospecific beta-III tubulin (clone TuJ-1) was partially positive (40.89 (25.00–52.00) and 42.44 (29.00–55.00) cells in the field of view at a magnification of 200×, respectively) in seven out of nine sections of the olfactory mucous membrane of deaths with a laboratory-confirmed diagnosis of COVID-19 and anosmia in anamnesis. The reaction with antibodies to angiotensin converting enzyme (ACE-2) was focally or subtotally absent (34.33 (14.00–49.00) cells in the field of view at 200× magnification). There was expression of these three markers in control sections of the olfactory mucosa of a deceased with a laboratory excluded diagnosis of COVID-19 and no symptoms of anosmia (Mann–Whitney test, P < 0.05). In sections of olfactory bulbs of patients with COVID-19 weak (Mann–Whitney test, P < 0.05) expression of receptors for angiotensinconverting enzyme (ACE-2) (26.78 (15.00–39.00) cells in field of view at a magnification of 200×) was revealed in contrast to control sections (100.56 (94.00–107.00) cells in the field of view at a magnification of 200×). Conclusions. The development of anosmia in SARS-CoV-2 coronavirus infection has specific features. This may be due to the primary destruction of cells expressing receptors for the angiotensin-converting enzyme (ACE-2-positive: sustentacular cells of the olfactory mucosa, neurons of the olfactory bulbs). Subsequent dysfunction of olfactory cells (OMP- and TuJ-1- positive) is also possible. Коронавирусная инфекция, обусловленная вирусом SARS-CoV-2, – чрезвычайно важная и актуальная проблема современной медицины. Заболевание быстро распространяется, имеет высокую вероятность тяжёлого течения и вызывает большое количество критических осложнений у пациентов группы риска. Наличие патогномонических симптомов, одним из которых является развитие гипо- или аносмии, позволяет быстро дифференцировать коронавирусную инфекцию от других острых респираторных вирусных инфекций, то есть своевременно изолировать пациента и начать корректное лечение с учётом возможных рисков. Цель работы – выяснение морфологических особенностей ольфакторных структурных элементов больных коронавирусной болезнью (COVID-19) для лучшего понимания механизмов развития обонятельных нарушений при инфицировании коронавирусом. Материалы и методы. Проведен ретроспективный анализ аутопсийного материала – слизистой оболочки верхних отделов носовой полости (ольфакторного эпителия) и ольфакторных луковиц 9 умерших (3 женщины, 6 мужчин) в возрасте от 53 до 79 лет с лабораторно подтвержденным диагнозом COVID-19 и аносмией в анамнезе. Использовали стандартное окрашивание гематоксилином и эозином, провели иммуногистохимическое исследование в соответствии с протоколами TermoScientific (США) с антителами к нейроспецифическому бета-III тубулину (клон TuJ-1) и протоколами RnDsystems с антителами к ольфакторному маркерному протеину (OMP) и ангиотензинпревращающему энзиму (ACE2). Для сравнения результатов сформирована контрольная группа из 9 умерших (4 женщины, 5 мужчин) в возрасте от 59 до 68 лет с лабораторно опровергнутым диагнозом COVID-19; причины смерти – осложнения сахарного диабета, ишемическая болезнь сердца и нарушение мозгового кровообращения по ишемическому типу. Результаты. Средний возраст умерших с лабораторно подтверждённым диагнозом COVID-19 и аносмией в анамнезе и лиц группы контроля – 64,67 ± 7,73 и 62,33 ± 6,48 года соответственно. В семи из девяти исследуемых срезов ольфакторной слизистой оболочки носовой полости умерших с лабораторно подтверждённым диагнозом COVID-19 и аносмией в анамнезе экспрессия ольфакторного маркерного протеина (OMP) и нейроспецифического бета-III тубулина (клон TuJ-1) частично положительна (40,89 (25,00; 52,00) и 42,44 (29,00; 55,00) клетки в поле зрения соответственно при увеличении 200×); а реакция с антителами к ангиотензинпревращающему энзиму (ACE-2) очагово или субтотально отсутствовала (34,33 (14,00; 49,00) клетки в поле зрения при увеличении 200×). У умерших с лабораторно исключённым диагнозом COVID-19 и отсутствием симптомов аносмии (тест Манна–Уитни, р < 0,05) обнаружена экспрессия этих трёх маркеров в контрольных срезах ольфакторной слизистой оболочки носовой полости. В срезах ольфакторных луковиц больных COVID-19 отмечена слабая (тест Манна–Уитни, р < 0,05) экспрессия рецепторов к ангиотензинпревращающему энзиму (ACE-2) (26,78 (15,00; 39,00) клетки в поле зрения при увеличении 200×) в отличие от контрольных срезов (100,56 (94,00; 107,00) клетки в поле зрения при увеличении 200×). Выводы. Развитие аносмии в условиях инфицирования коронавирусом SARS-CoV-2 имеет специфические именно для этого инфекционного агента черты и может быть обусловлено первичным разрушением клеток, экспрессирующих рецепторы к ангиотензинпревращающему энзиму (ACE-2-положительных сустентакулярных клеток ольфакторной слизистой оболочки носовой полости, нейронов ольфакторных луковиц), с возможной последующей дисфункцией непосредственно ольфакторных клеток (OMP- и TuJ-1-положительных).

Item Type:	Article
Additional Information:	DOI: 10.14739/2310-1237.2021.3.234369
Uncontrolled Keywords:	COVID-19, SARS-CoV-2, коронавірусна інфекція, аносмія, ольфакторний епітелій, ольфакторна цибулина, ольфакторний тракт. COVID-19, SARS-CoV-2, coronavirus infections, olfaction disorders, olfactory epithelium, olfactory bulb, olfactory tract. COVID-19, SARS-CoV-2, коронавирусная инфекция, аносмия, ольфакторный эпителий, ольфакторная луковица, ольфакторный тракт.
Subjects:	Pathological anatomy Morphology
Divisions:	Departments > Department of Pathological Anatomy and Forensic Medicine
Depositing User:	Елена Шрамко
Date Deposited:	14 Feb 2023 13:38
Last Modified:	14 Feb 2023 13:38
URI:	http://repo.dma.dp.ua/id/eprint/8152

Actions (login required)

View Item