Evaluation of the neutrophil-leukocyte index in patients with cardiac disorders and new coronavirus infection

Ruslan I. Litvinenko; Литвиненко Руслан Игоревич; Ruslan T. Velibekov; Велибеков Руслан Техранович; Sergey V. Gaiduk; Гайдук Сергей Валентинович; Konstantin V. Zhdanov; Жданов Константин Валерьевич; Darya P. Narolskaya; Нарольская Дарья Петровна

doi:10.18786/2072-0505-2023-51-006

Evaluation of the neutrophil-leukocyte index in patients with cardiac disorders and new coronavirus infection

Authors: Litvinenko R.I.¹, Velibekov R.T.¹, Gaiduk S.V.¹, Zhdanov K.V.¹, Narolskaya D.P.¹
Affiliations:
1. Military Medical Academy named after S.M. Kirov
Issue: Vol 51, No 1 (2023)
Pages: 59-65
Section: ARTICLES
URL: https://almclinmed.ru/jour/article/view/6072
DOI: https://doi.org/10.18786/2072-0505-2023-51-006
ID: 6072

Cite item

Full Text

Abstract
Full Text
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

Background: The neutrophil-leukocyte index (NLI) is an independent predictor of an unfavorable outcome in stable ischemic heart disease, as well as of mortality in patients with acute coronary syndromes and uncontrolled heart failure. A number of studies have shown the informative value of NLI for the prediction of severe course of COVID-19. NLI variability in COVID-19 with comorbid baseline physical diseases and cardiovascular disorders in particular, has not been studied.

Aim: To evaluate the clinical value of NLI in hospitalized patients with COVID-19 depending on their concomitant cardiac disorders.

Materials and methods: In this retrospective quantitative study we have analyzed the data from medical files of the patients with the diagnosis of new coronavirus infection confirmed by polymerase chain reaction, treated in a specialized in-patient department of infectious diseases in 2020 to 2022. Previously diagnosed cardiac disorders were defined as any past history of these disorders. The results of instrumental and laboratory work-up were assessed before treatment.

Results: The analysis included 226 patients with median age of 50.0 (Q1–Q3: 42.0–63.0) years, with 81.4% (n = 184) of them being men. Ninety four (41.6%) patients had no previously diagnosed cardiovascular disorders. Arterial hypertension by the time of admittance was present in 132 (58.4%), ischemic heart disease, in 77 (34.1%), atherosclerotic and/or post-infarct cardiosclerosis, in 82 (36.3%), and chronic heart failure, in 77 (34.1%) of the patients.

In the total study group (n = 226) the median NLI was 2.6 (1.57–4.47). The larger was the volume of the lung involvement (assessed by computed tomography at admittance), the higher was NLI (p = 0.009, Kruskal-Wallis test). There was an association between the NLI value and the degree of respiratory failure (p < 0.001, Kruskal-Wallis test). Median NLI in the patients with cardiac disorders (irrespective of their nosology) was significantly higher than that in the patients without any history of cardiovascular problems: 3.30 (2.09–5.42) versus 1.95 (1.42–3.62) (p < 0.001, Mann-Whitney U-test). We found significant difference in the NLI values for each type of cardiac disorders, compared to that in the patients without history of cardiovascular disorders, including for the patients with arterial hypertension (p < 0.001, Kruskal-Wallis test), ischemic heart disease (p < 0.001, Mann-Whitney U-test), atherosclerotic cardiosclerosis (p = 0.001, Mann-Whitney U-test), and chronic heart failure (p = 0.040, Kruskal-Wallis test).

Conclusion: We have confirmed the contribution of cardiovascular disorders to the course of COVID-19 and the clinical value of NLI as a convenient laboratory marker of the severity of infectious disease.

Keywords

cardiovascular diseases, inflammatory status, COVID-19, SARS-CoV-2, neutrophil-leukocyte index, ischemic heart disease, atherosclerosis

Full Text

COVID-19 – инфекционное заболевание, вызванное одноцепочечным РНК-содержащим вирусом SARS-CoV-2, характеризующееся высокой степенью контагиозности, вероятностью развития нарушений функций органов и систем – острой дыхательной недостаточности, острого респираторного дистресс-синдрома, полиорганных поражений и других тяжелых осложнений [1, 2]. Повреждение эндотелиальных клеток, возникающее при инициации вируса, приводит к эндотелиальной дисфункции с рекрутированием иммунных клеток, вызывая дальнейшую иммунную активацию [3, 4]. Установлено наличие связи между тяжелыми и летальными случаями COVID-19 и значительным увеличением количества лейкоцитов, маркеров дисфункции печени и почек, мочевины крови, креатинина, C-реактивного белка, лактатдегидрогеназы, D-димера, кальпротектина и интерлейкина 6 (ИЛ-6), а также низким количеством лимфоцитов и тромбоцитов [5, 6]. Гипервоспалительная реакция в ответ на SARS-CoV-2 приводит к быстрому утяжелению течения заболевания и худшим исходам у пациентов с COVID-19 в критическом состоянии [7, 8]. Воспалительный статус определяют по повышенным значениям ИЛ-1, ИЛ-8, C-реактивного белка, биохимических и клеточных показателей периферической крови, в том числе количества нейтрофилов к лимфоцитам, тромбоцитов к лимфоцитам, лимфоцитов к моноцитам [9–12].

Тяжелое течение COVID-19 ассоциировано с наличием у пациентов сахарного диабета 2-го типа, артериальной гипертензии, ишемической болезни сердца (ИБС) и другой кардиальной патологии [13, 14]. В свою очередь, гипоксемия и гемодинамические нарушения, возникающие при COVID-19, способствуют повреждению миокарда, нарушению микроциркуляции и развитию тромбозов, что утяжеляет течение сопутствующей патологии [15–17]. По некоторым данным, повышение в биохимическом анализе крови уровня маркеров повреждения как миокарда, так и воспаления выступает предиктором летального исхода у пациентов с COVID-19 [18, 19].

Роль воспалительных маркеров у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями изучена хорошо, установлено наличие тесной связи между ними. К гематологическим воспалительным индексам относится и нейтрофильно-лейкоцитарный (НЛИ), рассчитываемый путем деления абсолютного количества нейтрофилов на абсолютное количество лимфоцитов в периферической крови [11, 12]. НЛИ – независимый прогностический фактор неблагоприятного исхода заболевания при стабильной ИБС, а также смертности у больных с острыми коронарными синдромами. Повышение значений НЛИ ассоциируется с увеличением частоты декомпенсированной сердечной недостаточности и смертности в долгосрочном периоде [20, 21]. У пациентов с разными онкологическими заболеваниями, включая рак пищевода, желудка, молочной железы, высокий НЛИ, определенный на этапе до лечения, был предиктором общей выживаемости [22, 23].

Цель настоящего исследования – оценить клиническую значимость НЛИ у стационарных пациентов с диагностированным COVID-19 в зависимости от сопутствующей кардиальной патологии.

Материал и методы

Проведен ретроспективный анализ данных медицинской документации (историй болезни) взрослых пациентов, поступивших в 2020–2022 гг. в клиники военно-полевой терапии и инфекционных болезней Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова с диагнозом «новая коронавирусная инфекция» (код Международной классификации болезней 10-го пересмотра U07.1).

Критериями включения были возраст более 18 лет, положительный результат теста полимеразной цепной реакции на SARS-CoV-2, наличие результатов компьютерной томографии (КТ) при поступлении (для определения объема поражения легких). Критериями исключения служили записи в медицинских картах стационарного больного об онкогематологическом заболевании любой стадии, беременности, лактации, тяжелых нарушениях функций печени и почек, летальном исходе в течение прохождения терапии.

Оценивали клинико-анамнестические характеристики пациентов, включая наличие в анамнезе ранее диагностированной кардиальной патологии: гипертонической болезни, ИБС, атеросклеротического кардиосклероза и сердечной недостаточности. Объем поражения легких определяли по результатам КТ при поступлении в лечебные учреждения. Всем пациентам рассчитывали НЛИ как отношение абсолютного количества нейтрофилов и лимфоцитов в периферической крови. Определение количества нейтрофилов и лейкоцитов, необходимых для расчета НЛИ, проводилось на аппарате ELite 3 (Чехия) на этапе до лечения.

В общую группу исследования вошли 226 пациентов. Подгрупповой анализ проводили в зависимости от объема поражения легких (КТ-1 – для объема поражения до 25%, КТ-2 – до 50%, КТ-3 – до 75% и КТ-4 – для пациентов с объемом поражения легочной ткани более 75%), наличия дыхательной недостаточности, кардиальной патологии.

Проведение исследования одобрено независимым этическим комитетом при Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, г. Санкт-Петербург (протокол № 274 от 24.01.2023). Информированное согласие на обследование и лечение было получено от всех пациентов.

Статистический анализ осуществляли с использованием программы StatTech v.3.0.6 (разработчик – ООО «Статтех», Россия). Количественные показатели оценивались на предмет соответствия нормальному распределению с помощью критерия Колмогорова – Смирнова. В случае отсутствия нормального распределения количественные данные описывались с помощью медианы (Me) и нижнего и верхнего квартилей (Q1–Q3). Категориальные данные описывались с указанием абсолютных значений и процентных долей. Сравнение двух групп по количественному показателю, распределение которого отличалось от нормального, выполняли с помощью U-критерия Манна – Уитни; трех и более групп – критерия Краскела – Уоллиса; апостериорные сравнения выполнялись с использованием критерия Данна с поправкой Холма.

Результаты

Среди 226 пациентов, данные которых включены в анализ, мужчин было 81,4% (n = 184), женщин – 18,6% (n = 42). Медиана возраста составила 50,0 (42,0–63,0) года.

В общей группе исследования медиана НЛИ равнялась 2,6 (1,57–4,47). Минимальное значение НЛИ было 0, максимальное – 115.

Как видно из данных таблицы, получены статистически значимые различия НЛИ у пациентов в зависимости от объема поражения легочной ткани, наличия гипертонической болезни, ИБС, атеросклеротического кардиосклероза и выраженности сердечной недостаточности. Чем больше был объем поражения легких, тем более высокий НЛИ определялся. У пациентов с более высокими значениями НЛИ мы можем предполагать наличие более выраженной дыхательной недостаточности. На фоне подтвержденной новой коронавирусной инфекции у пациентов с гипертонической болезнью НЛИ был выше, чем у пациентов, не страдающих этим заболеванием. У пациентов с более поздними стадиями гипертонической болезни величина НЛИ была больше. В случае наличия ИБС НЛИ был выше, чем у пациентов без ИБС. У пациентов с ранее выявленным (по данным представленной медицинской документации) атеросклеротическим кардиосклерозом НЛИ был больше, чем у больных без атеросклеротического кардиосклероза. То же наблюдали и при хронической сердечной недостаточности.

Величина нейтрофильно-лейкоцитарного индекса у различных групп стационарных пациентов с новой коронавирусной инфекцией до лечения

Показатель	Категория	НЛИ			Значение p
Показатель	Категория	Me	Q1–Q3	n	Значение p
Объем поражения легких (по результатам КТ)	Отсутствие	2,56	1,56–3,66	64	0,009 p_{4-я степень} – 1-я степень = 0,039
	1-я степень	2,24	1,44–3,91	72
	2-я степень	2,66	1,54–4,83	54
	3-я степень	3,00	2,04–5,61	28
	4-я степень	8,93	3,17–11,04	8
Дыхательная недостаточность	Отсутствие	2,51	1,55–3,85	198	< 0,001 p_{1-я степень} – отсутствие = 0,011 p_{2-я степень} – отсутствие = 0,011
	1-я степень	4,18	2,97–8,74	20
	2-я степень	10,43	7,86–12,89	6
	3-я степень	18,59	10,82–26,37	2
Гипертоническая болезнь	Отсутствие	1,95	1,42–3,62	94	< 0,001 p_{3-я стадия}– отсутствие < 0,001
	I стадия	2,68	1,99–5,01	19
	II стадия	2,88	1,91–5,28	36
	III стадия	4,63	2,97–6,10	77
Ишемическая болезнь сердца	Отсутствие	2,47	1,47–3,66	149	< 0,001
Ишемическая болезнь сердца	Наличие	3,55	2,08–5,42	77	< 0,001
Атеросклеротический кардиосклероз	Отсутствие	2,50	1,46–3,79	144	0,001
Атеросклеротический кардиосклероз	Наличие	3,53	2,09–5,36	82	0,001
Хроническая сердечная недостаточность	Отсутствие	2,52	1,51–4,10	149	0,040
	I стадия	3,19	2,35–4,50	44
	IIA стадия	4,78	2,06–6,10	31
	IIB стадия	4,42	4,03–4,80	2

КТ – компьютерная томография, НЛИ – нейтрофильно-лейкоцитарный индекс

В целом НЛИ у госпитализированных больных COVID-19 с кардиальной патологией (вне зависимости от нозологии) был статистически значимо выше, чем аналогичный показатель у таких же пациентов, но без ранее диагностированных сердечно-сосудистых заболеваний (рисунок).

Нейтрофильно-лейкоцитарный индекс (НЛИ) в зависимости от наличия ранее диагностированной кардиальной патологии; p < 0,001 (U-критерий Манна – Уитни)

Обсуждение

В данном исследовании мы показали вклад кардиальной патологии в развитие гипервоспалительной реакции при COVID-19.

К настоящему времени опубликован ряд исследований, посвященных изучению НЛИ у пациентов с COVID-19 [24], а также при некоторых сердечно-сосудистых заболеваниях [25]. В связи со способностью вируса SARS-CoV-2 проникать в лимфатические органы и изменять уровень воспалительных цитокинов (что может приводить к апоптозу лимфоцитов), у больных с тяжелым течением COVID-19 регистрируют низкое количество лимфоцитов и увеличенное количество нейтрофилов, то есть повышение НЛИ [5]. Это свидетельствует о нарушении адаптационных механизмов организма и избыточной воспалительной реакции, вследствие которой поражается легочная ткань и развивается дыхательная недостаточность. Таким образом, повышение НЛИ указывает на неблагоприятное течение новой коронавирусной инфекции.

Причиной ухудшения течения коронавирусной инфекции у пациентов с кардиальной патологией может быть исходная гиперактивация ренин-ангиотензин-альдостероновой системы, характерная для пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями с повышенной экспрессией рецепторов ангиотензинпревращающего фермента-2, служащими входными воротами инфекции в клетку. Высвобождение воспалительных цитокинов приводит к нарушению функции миокарда путем прямого повреждения, что, в свою очередь, взаимно утяжеляет течение как новой коронавирусной инфекции, так и заболеваний сердечно-сосудистой системы. В целом мы можем предполагать, что исходно высокие показатели НЛИ при COVID-19 также оказывают влияние на течение сердечно-сосудистой патологии в дальнейшем, однако эта гипотеза не проверялась в данной работе.

Использование НЛИ, по нашему мнению, перспективно, поскольку измерение не является затратным и длительным по времени. НЛИ в качестве легкодоступного лабораторного маркера может применяться врачами первичного звена на уровне поликлинической помощи и приемного отделения стационаров [26, 27].

К ограничениям настоящего исследования следует отнести его ретроспективный характер, а также установление наличия сердечно-сосудистой патологии по данным анамнеза заболевания пациентов и медицинской документации. Ограничением выступает и отсутствие в исследовании пациентов, проходивших лечение амбулаторно, что исключает из выборки бессимптомное и легкое течение COVID-19, а также исключение из анализа пациентов, заболевание которых закончилось летальным исходом.

Заключение

Результаты нашего исследования показали, что чем выше был НЛИ у пациента с COVID-19 на момент поступления в стационар, тем больший объем поражения легких определялся по данным КТ. Установлена также взаимосвязь между величиной НЛИ и выраженностью дыхательной недостаточности. При этом у пациентов с кардиальной патологией в целом и для каждого ее варианта в отдельности отмечены более высокие показатели НЛИ по сравнению с пациентами без диагностированных ранее сердечно-сосудистых заболеваний. Полученные данные подтверждают вклад сердечно-сосудистых заболеваний в течение COVID-19 и клиническое значение НЛИ как удобного лабораторного маркера, характеризующего тяжесть инфекционного процесса.

Дополнительная информация

Финансирование

Работа проведена без привлечения дополнительного финансирования со стороны третьих лиц.

Конфликт интересов

Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Участие авторов

Р.И. Литвиненко – дизайн клинической части исследования, анализ и интерпретация результатов, написание и редактирование текста; Р.Т. Велибеков – сбор и обработка материала, анализ и интерпретация результатов исследования, написание текста, статистическая обработка результатов; С.В. Гайдук – концепция и дизайн статьи, редактирование текста, утверждение итогового варианта текста рукописи; К.В. Жданов – концепция и дизайн статьи, редактирование текста; Д.П. Нарольская – сбор и обработка материала, анализ и интерпретация результатов исследования. Все авторы прочли и одобрили финальную версию статьи перед публикацией, согласны нести ответственность за все аспекты работы и гарантируют, что ими надлежащим образом были рассмотрены и решены вопросы, связанные с точностью и добросовестностью всех частей работы.