Патофизиологические изменения клеток крови при COVID-19 и сопутствующих сердечно-сосудистых заболеваниях исследованы не достаточно. Все больше свидетельств того, что биохимические и биофизические свойства эритроцитов могут активно способствовать гиперкоагуляции при различных клинических состояниях (Soma P. et al., 2022). Однако, ультраструктурных исследований клеток крови практически нет. Целью работы было определение ультраструктурных особенностей клеток крови пациентов с COVID-19, с подтвержденной внебольничной двухсторонней вирусной пневмонией с сердечно-сосудистой патологией и без сопутствующих сердечно-сосудистых заболеваний с помощью сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии.

Для проведения электронной микроскопии забор образцов крови осуществлялся у пациентов мужского пола с целью исключения влияния женских половых гормонов на изучаемые параметры. В основной группе были 8 пациентов – мужчины старше 18 лет с диагнозом новая коронавирусная инфекция, обусловленная COVID-19, подтвержденная, внебольничная двухсторонняя вирусная пневмония: 5 из них с сердечно-сосудистой патологией (гипертоническая болезнь сердца и ишемическая болезнь сердца) и 3 человека без сопутствующих сердечно-сосудистых заболеваний. Контрольную группу составили 8 пациентов, сопоставимых по демографическим показателям и сопутствующей патологией, подобранных по принципу «head-to-head», не болевших новой коронавирусной инфекцией COVID-19 и не вакцинированных против SARS-Cov-2, имеющих отрицательные значения анализа крови методом иммуноферментного анализа (ИФА) на содержание антител анти-SARS-Cov-2 IgG. Сканирующая и просвечивающая электронная микроскопия осуществлялась на микроскопах Regulus SU8100 (Hitachi) и MERLIN VP (Zeiss), Morgagni 268D (FEI). Для сканирующей электронной микроскопии оценивался цельный мазок крови, без напыления. Для просвечивающей электронной микроскопии производили фракционирование клеток с получением, трех фракций - эритроциты, тромбоциты и лейкоциты.

Исследование мазков цельной крови выявило сильную агрегацию эритроцитов пациентов с COVID-19. Клетки склеивались между собой и с тромбоцитами. Тромбоциты имели активированную форму, увеличивая агрегацию красных клеток крови. Помимо этого у эритроцитов пациентов с COVID-19, независимо от сопутствующего диагноза настолько изменялись свойства мембраны, что на поверхности оседали частицы, различного генеза (например, солевой буфер, остатки клеток, тромбоциты и т.д.). Статистически достоверных различий в ультраструктурной организации эритроцитов между группами с сердечно-сосудистой патологией и без сопутствующих сердечно-сосудистых заболевани не обнаружены.

Таким образом, для установления причин повышенной агрегационной способности клеточной мембраны эритроцитов при SARS-Cov-2 необходимы дополнительные исследования.

Первичный анализ мазков крови методом сканирующей электронной микроскопии осуществлялся с использованием оборудования центра коллективного пользования «Аналитический центр ИМХ РАН» при поддержке гранта «Обеспечение развития материально-технической инфраструктуры центров коллективного пользования научным оборудованием» (Уникальный идентификатор RF-2296.61321X0017, Номер Соглашения 075-15-2021-670). Ультраструктурные исследования по просвечивающей электронной микроскопии и морфометрии выполнены в Центре корреляционной микроскопии ПИМУ, в рамках Приоритет-2030.

Pathophysiological changes in blood cells in case of COVID-19 and concomitant cardiovascular diseases have not been studied in sufficient detail. There is increasing evidence that the biochemical and biophysical properties of erythrocytes can actively contribute to hypercoagulation in various clinical conditions (Soma P. et al., 2022). However, practically there are no studies of ultrastructure of blood cells. The aim of the work was to determine the ultrastructural features of blood cells of patients with COVID-19 during the course of the confirmed community-acquired bilateral viral pneumonia with cardiovascular pathology and without concomitant cardiovascular diseases using scanning and transmission electron microscopy.

For electron microscopy, blood samples were taken from male patients in order to exclude the influence of female sex hormones on the studied parameters. In the main group there were 8 male patients over the age of 18 with a diagnosis of a new coronavirus infection caused by COVID–19, confirmed, community-acquired bilateral viral pneumonia: 5 of them with cardiovascular pathology (hypertensive heart disease and coronary heart disease) and 3 people without concomitant cardiovascular diseases. The control group consisted of 8 patients, comparable in demographic indicators and concomitant pathology, selected according to the "head-to-head" principle, who were not ill with the new coronavirus infection COVID-19 and were not vaccinated against SARS-Cov-2, who had negative values of blood analysis by enzyme immunoassay (ELISA) for the content of anti-SARS antibodies-Cov-2 IgG. Scanning and transmission electron microscopy was carried out on microscopes Regulus SU8100 (Hitachi) and MERLIN VP (Zeiss), Morgagni 268D (FEI). For scanning electron microscopy a whole blood smear was evaluated without carbon deposition. For transmission electron microscopy cells were fractionated to obtain three fractions - erythrocytes, platelets and leukocytes.

A study of blood smears revealed a strong aggregation of erythrocytes of patients with COVID-19. The cells were glued together and with platelets. Platelets had an activated form, increasing the aggregation of red blood cells. In addition, the properties of the membrane changed significantly in the erythrocytes of patients with COVID-19, regardless of the concomitant diagnosis, that particles of various genesis settled on the surface (for example, salt buffer, cell residues, platelets, etc.). Statistically significant differences in the ultrastructural organization of erythrocytes between groups with cardiovascular pathology and without concomitant cardiovascular vascular diseases were not detected.

Thus, additional studies are needed to determine the causes of the increased aggregation capacity of the erythrocyte cell membrane in SARS-Cov-2.

Рrimary analysis of blood smears by scanning electron microscopy was carried out using the equipment of the center for collective use “Analytical Center of the IOMC RAS” with the financial support of the grant “Ensuring the development of the material and technical infrastructure of the centers for collective use of scientific equipment” (Unique identifier RF-2296.61321X0017, Agreement number 075-15-2021-670). Ultrastructural studies on transmission electron microscopy and morphometry were performed at the Correlation Microscopy Center of PIMU, within the framework of Strategic Academic Leadership Program "Priority-2030".