2226-5988 2686-6749 Клиническая и экспериментальная морфология Clinical and Experimental Morphology ООО "Группа МДВ" 10.31088/cem2023.12.3.41-49 Морфология лейкоцитов периферической крови у пациентов с новой коронавирусной инфекцией (COVID-19) Morphology of peripheral blood leukocytes in patients with new coronavirus infection (COVID-19) Сомова Лариса Михайловна Сомова Лариса Михайловна Somova Larisa M. l_somova@mail.ru 0000-0003-2023-1503 Дробот Елена Игоревна Дробот Елена Игоревна Drobot Elena I. cem.journal@mail.ru 0000-0001-7672-1582 Пустовалов Евгений Вячеславович Пустовалов Евгений Вячеславович Pustovalov Evgeny V. cem.journal@mail.ru 0000-0003-1036-3975 Абрамова Светлана Алексеевна Абрамова Светлана Алексеевна Abramova Svetlana A. cem.journal@mail.ru 0000-0002-2428-3186 Плехова Наталья Геннадьевна Плехова Наталья Геннадьевна Plekhova Natalya G. cem.journal@mail.ru 0000-0002-8701-7213 Симакова Анна Ивановна Симакова Анна Ивановна Simakova Anna I. cem.journal@mail.ru 0000-0002-3334-4673 Сокотун Светлана Анатольевна Сокотун Светлана Анатольевна Sokotun Svetlana A. cem.journal@mail.ru 0000-0003-3807-3259 Михайлов Александр Олегович Михайлов Александр Олегович Mikhailov Alexander O. cem.journal@mail.ru 0000-0002-2719-3629 Ляпун Ирина Николаевна Ляпун Ирина Николаевна Lyapun Irina N. cem.journal@mail.ru 0000-0002-5290-3864 Щелканов Михаил Юрьевич Щелканов Михаил Юрьевич Shchelkanov Mikhail Yu. cem.journal@mail.ru 0000-0001-8610-7623 ФГБНУ Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова Роспотребнадзора (Владивосток, Россия) Somov Research Institute of Epidemiology and Microbiology (Vladivostok, Russia) ФГБНУ Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова Роспотребнадзора; Дальневосточный Федеральный университет (Владивосток, Россия) Somov Research Institute of Epidemiology and Microbiology; Far Eastern Federal University (Vladivostok, Russia) ФГБОУ ВО Тихоокеанский государственный медицинский университет Минздрава России (Владивосток, Россия) Pacific State Medical University (Vladivostok, Russia) ФГБНУ Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова Роспотребнадзора; Дальневосточный Федеральный университет; ФНЦ биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН (Владивосток, Россия) Somov Research Institute of Epidemiology and Microbiology; Far Eastern Federal University; Federal Scientific Center of East Asia Terrestrial Biodiversity, Far Eastern Branch (Vladivostok, Russia) 25 09 2023 2023 12 3 41 49 11 01 2023 10 04 2023 24 01 2023

Введение. Стремительное развитие пандемии COVID-19, вызванной SARS-CoV-2, изначально свидетельствовало о значительном вовлечении в патологический процесс иммунной системы, включая лейкоциты периферической крови. Гематологические изменения были описаны уже при первых случаях COVID-19, тем не менее лишь в единичных работах сообщается о морфологических аномалиях клеток в мазках периферической крови. Цель настоящего исследования – охарактеризовать морфологию лейкоцитов периферической крови у пациентов с COVID-19, определить значение ее изменений в развитии дисфункции иммунной системы и для диагностики заболевания. Материалы и методы. Исследована кровь 30 пациентов, инфицированных вирусом SARS-CoV-2, находившихся на лечении в стационаре краевой клинической больницы № 2 Владивостока. Диагноз COVID-19 был подтвержден с помощью ПЦР-теста. Фиксированные в тетраоксиде осмия образцы лейкоконцентрата периферической крови были залиты в эпоксидную смолу с последующим приготовлением полутонких и ультратонких срезов. Результаты. При световой и электронной микроскопии лейкоконцентрата периферической крови впервые у пациентов с коронавирусной инфекцией обнаружены кариопатологические изменения в нейтрофилах и моноцитах, составляющих базальный уровень иммунной системы. Эти изменения характеризовались ядерным дисморфизмом с появлением аномальных форм, отсутствующих у здоровых людей. Выявленные морфологические аномалии лейкоцитов следует рассматривать как признаки гипореактивности этих клеток, которые косвенно указывали на снижение их бактерицидного потенциала при COVID-19. При этом слабо визуализировалась секреторная дегрануляция нейтрофилов c выделением содержимого гранул во внеклеточное пространство, наблюдались сглаженность плазмалеммы лейкоцитов с малым числом микроворсинок, участвующих в захвате объектов фагоцитоза, отмечалось большое количество апоптотических лейкоцитов, у которых фагоцитарная способность редуцирована. Заключение. Выявление морфологических аномалий циркулирующих лейкоцитов у пациентов с COVID-19 имеет диагностическое и прогностическое значение при данной патологии.

Introduction. The rapid spread of the COVID-19 pandemic caused by SARS-CoV-2 initially indicated a significant immune system involvement, including peripheral blood leukocytes. Hematologic changes have already been described in the first cases of COVID-19; however, only few studies reported morphological cell abnormalities in peripheral blood smears. The aim of the study was to characterize the morphology of peripheral blood leukocytes in patients with COVID-19 and determine the significance of its changes in the immune system dysfunction and for the disease diagnosis. Materials and methods. We studied blood samples of 30 patients infected by SARS-CoV-2 virus (confirmed with PCR tests) who were treated in Regional Clinical Hospital No. 2 in Vladivostok. Peripheral blood buffy coat samples fixed in osmium tetroxide were embedded in epoxy with subsequent preparation of semithin and ultrathin sections. Results. To the best of our knowledge, it is the first study to show nuclear pathological changes in neutrophils and monocytes in blood buffy coat of the patients with coronavirus infection with light and electron microscopy of peripheral blood. We found cells with abnormal nuclear shape and leukocyte apoptotic degeneration absent in healthy individuals. The identified morphological leukocyte abnormalities should be considered as signs of hyporeactivity of these cells, which indirectly indicate a decrease in their bactericidal potential in COVID-19. At the same time, the secretory degranulation of neutrophils with the release of the contents of the granules into the extracellular space was poorly visualized. We observed smooth plasmalemma of leukocytes with a small number of microvilli involved in phagocytosis and numerous apoptotic leukocytes with reduced phagocytic ability. Conclusion. The detection of morphological abnormalities of circulating leukocytes in patients with COVID-19 is of diagnostic and prognostic value in this pathology. Keywords: blood, neutrophils, monocytes, morphology, COVID-19, SARS-CoV-2, karyopathological changes

 Ключевые слова кровь нейтрофилы моноциты морфология COVID-19 SARS-CoV-2 кариопатологические изменения Keywords blood neutrophils monocytes morphology COVID-19 SARS-CoV-2 karyopathological changes Исследование выполнено в рамках государственного задания Научно-исследовательского института эпидемиологии и микробиологии имени Г.П. Сомова Роспотребнадзора (№ 122041800135-3) при поддержке гранта РФФИ № 20-04-60212 «Комплексный эколого-вирусологический мониторинг коронавирусов в экосистемах Дальнего Востока». The study was carried out within the framework of State Assignment to Somov Research Institute of Epidemiology and Microbiology (No. 122041800135-3) and was supported by the RFBR Project No. 20-04-60212 “Integrated ecological and virological monitoring of coronaviruses in the ecosystems of the Far East”. Щелканов М.Ю., Попова А.Ю., Дедков В.Г., Акимкин В.Г., Малеев В.В. История изучения и современная классификация коронавирусов (Nidovirales: Coronaviridae). Инфекция и иммунитет. 2020;10(2):221–246. DOI: 10.15789/2220-7619-HOI-1412. Shchelkanov MYu, Popova AYu, Dedkov VG, Akimkin VG, Maleev VV. History of investigation and current classification of coronaviruses (Nidovirales: Coronaviridae). Russian Journal of Infection and Immunity = Infektsiya i immunitet. 2020;10(2):221–246 (In Russ.). DOI: 10.15789/2220-7619-HOI-1412. Щелканов М.Ю., Колобухина Л.В., Бургасова О.А., Кружкова И.С., Малеев В.В. COVID-19: этиология, клиника, лечение. Инфекция и иммунитет. 2020;10(3):421–445. DOI: 10.15789/2220-7619-CEC-1473. Shchelkanov MYu, Kolobukhina LV, Burgasova OA, Kruzhkova IS, Maleev VV. COVID-19: etiology, clinical picture, treatment. Russian Journal of Infection and Immunity = Infektsiya i immunitet. 2020;10(3):421–445 (In Russ.). DOI: 10.15789/2220-7619-CEC-1473. Сомова Л.М., Коцюрбий Е.А., Дробот Е.И., Ляпун И.Н., Щелканов М.Ю. Клинико-морфологические проявления дисфункции иммунной системы при новой коронавирусной инфекции COVID-19. Клиническая и экспериментальная морфология. 2021;10(1):11–20. DOI: 10.31088/CEM2021.10.1.11-20. Somova LM, Kotsyurbiy EA, Drobot EI, Lyapun IN, Shchelkanov MYu. Clinical and morphological manifestations of immune system dysfunction in new coronavirus infection (COVID-19). Clinical and experimental morphology. 2021;10(1):11–20 (In Russ.). DOI: 10.31088/CEM2021.10.1.11-20. Guan WJ, Ni ZY, Hu Y, Liang WH, Ou CQ, He JX et al. Clinical characteristics of coronavirus disease 2019 in China. N Engl J Med. 2020;382(18):1708–20. DOI: 10.1056/NEJMoa2002032. Ruan Q, Yang K, Wang W, Jiang L, Song J. Clinical predictors of mortality due to COVID-19 based on an analysis of data of 150 patients from Wuhan, China. Intensive Care Med. 2020;46(5):846–8. DOI: 10.1007/s00134-020-05991-x. Wang F, Nie J, Wang H, Zhao Q, Xiong Y, Deng L et al. Characteristics of peripheral lymphocyte subset alteration in COVID-19 pneumonia. J Infect Dis. 2020;221(11):1762–9. DOI: 10.1093/infdis/jiaa150. Chen N, Zhou M, Dong X, Qu J, Gong F, Han Y et al. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: A descriptive study. Lancet. 2020;395(10223):507–13. DOI: 10.1016/S0140-6736(20)30211-7. Mo P, Xing Y, Xiao Y, Deng L, Zhao Q, Wang H et al. Clinical characteristics of refractory COVID-19 pneumonia in Wuhan, China. Clin Infect Dis. 2020;73(11):e4208–13. DOI: 10.1093/cid/ciaa270. Qian GQ, Yang NB, Ding F, Ma AHY, Wang ZY, Shen YF et al. Epidemiologic and clinical characteristics of 91 hospitalized patients with COVID-19 in Zhejiang, China: A retrospective, multi-centre case series. QJM. 2020;113(7):474–81. DOI: 10.1093/qjmed/hcaa089. Liu F, Xu A, Zhang Y, Xuan W, Yan T, Pan K et al. Patients of COVID-19 may benefit from sustained Lopinavir-combined regimen and the increase of eosinophil may predict the outcome of COVID-19 progression. Int J Infect Dis. 2020;95:183–91. DOI: 10.1016/j.ijid.2020.03.013. Zhang JJ, Dong X, Cao YY, Yuan YD, Yang YB, Yan YQ et al. Clinical characteristics of 140 patients infected with SARS-CoV-2 in Wuhan, China. Allergy. 2020;75(7):1730–41. DOI: 10.1111/all.14238. Zini G, Bellesi S, Ramundo F, d’Onofrio G. Morphological anomalies of circulating blood cells in COVID-19. Am J Hematol. 2020;95(7):870–2. DOI: 10.1002/ajh.25824. Мишура Л.Г., Ногина Р.Г., Липова В.А., Гайковая Л.Б. Особенности изменения морфологии клеток периферической крови и выпотных жидкостей у пациентов с новой коронавирусной инфекцией. Клиническая лабораторная диагностика. 2021;66(S4):45. Доступно по адресу: https://elibrary.ru/item.asp?id=45607844 (получено 09.01.2023). Mishura LG, Nogina RG, Lipova VA, Gaykovaya LB. Features of changes in the morphology of peripheral blood cells and effusion fluids in patients with a new coronavirus infection. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika = Russian Clinical Laboratory Diagnostics. 2021;66(S4):45 (In Russ.). Available from: https://elibrary.ru/item.asp?id=45607844 (accessed 09.01.2023). Singh A, Sood N, Narang V, Goyal A. Morphology of COVID-19-affected cells in peripheral blood film. Brit Med J Case Rep. 2020;13(5):e236117. DOI: 10.1136/bcr-2020. Cheng MP, Papenburg J, Desjardins M, Kanjilal S, Quach C, Libman M et al. Diagnostic testing for severe acute respiratory Syndrome-Related Coronavirus-2: A narrative review. Ann Intern Med. 2020;172(11):726–34. DOI: 10.7326/M20-1301. Карпищенко А.И., Андреев В.А., Антонов В.Г., Асеев М.В., Баранов В.С., Берестовская В.С. и др. Медицинская лабораторная диагностика: программы и алгоритмы. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 2014. 692 с. Karpishchenko AI, Andreev VA, Antonov VG, Aseev MV, Baranov VS, Berestovskaya VS et al. Medical laboratory diagnostics: programs and algorithms. Moscow: GEOTAR-Media, 2014. 692 p. (In Russ.). Андерсон Ш.К., Поулсен К.Б. Атлас гематологии. Пер. с англ. / Под ред. В.П. Сапрыкина. Москва: Логосфера, 2007. 608 с. Anderson SC, Poulsen KB. Atlas of Hematology. Transl. from Eng. / Ed. by V.P. Saprykin. Moscow: Logosfera, 2007. 608 p. (In Russ.). Kolaczkowska E, Kubes P. Neutrophil recruitment and function in health and inflammation. Nat Rev Immunol. 2013;13(3):159–75. DOI: 10.1038/nri3399. Mayadas TN, Cullere X, Lowell CA. The multifaceted functions of neutrophils. Annu Rev Pathol. 2014;9:181–218. DOI: 10.1146/annurev-pathol-020712-164023. Долгушин И.И., Мезенцева Е.А., Савочкина А.Ю., Кузнецова Е.К. Нейтрофил как «многофункциональное устройство» иммунной системы. Инфекция и иммунитет. 2019;9(1):9–38. DOI: 10.15789/2220-7619-2019-1-9-38. Dolgushin II, Mezentseva EA, Savochkina AYu, Kuznetsova EK. Neutrophil as a multifunctional relay in immune system. Russian Journal of Infection and Immunity = Infektsiya i immunitet. 2019;9(1):9–38 (In Russ.). DOI: 10.15789/2220-7619-2019-1-9-38. Johansson C, Kirsebom FCM. Neutrophils in respiratory viral infections. Mucosal Immunol. 2021;14(4):815–27. DOI: 10.1038/s41385-021-00397-4. Нестерова И.В., Колесникова Н.В., Чудилова Г.А., Ломтатидзе Л.В., Ковалева С.В., Евглевский А.А. и др. Новый взгляд на нейтрофильные гранулоциты: переосмысление старых догм. Часть 2. Инфекция и иммунитет. 2018;8(1):7–18. DOI: 10.15789/2220-7619-2017-3-219-230. Nesterova IV, Kolesnikova NV, Chudilova GA, Lomtatidze LV, Kovaleva SV, Evglevsky AA et al. The new look at neutrophilic granulocytes: rethinking old dogmas. Part 2. Russian Journal of Infection and Immunity = Infektsiya i immunitet. 2018;8(1):7–18 (In Russ.). DOI: 10.15789/2220-7619-2017-3-219-230. Perobelli SM, Galvani RG, Goncalves-Silva T, Xavier CR, Nobrega A, Bonomo A. Plasticity of neutrophils reveals modulatory capacity. Braz J Med Biol Res. 2015;48(8):665–75. DOI: 10.1590/1414-431X20154524. Silvestre-Roig C, Hidalgo A, Soehnlein O. Neutrophil heterogeneity: implications for homeostasis and pathogenesis. Blood. 2016;127(18):2173–81. DOI: 10.1182/blood-2016-01-688887. Сахаров В.Н., Литвицкий П.Ф. Роль различных фенотипов макрофагов в развитии заболеваний человека. Вестник Российской академии медицинских наук. 2015;70(1):26–31. DOI: 10.15690/vramn.v70i1.1228. Sakharov VN, Litvitsky PF. Roles of different macrophage phenotypes in the pathogenesis of some human diseases. Annals of the Russian Academy of Medical Sciences. 2015;70(1):26–31 (In Russ.). DOI: 10.15690/vramn.v70i1.1228. Zhang D, Guo R, Lei L, Liu H, Wang Y, Wang Y et al. Frontline science: COVID-19 infection induces readily detectable morphologic and inflammation-related phenotypic changes in peripheral blood monocytes. J Leukoc Biol. 2021;109(1):13–22. DOI: 10.1002/JLB.4HI0720-470R. Kazancioglu S, Yilmaz FM, Bastug A, Sakalli A, Ozbay BO, Buyuktrakci C et al. Lymphocyte subset alteration and monocyte CD4 expression reduction in patients with severe COVID-19. Viral Immunol. 2021;34(5):342–51. DOI: 10.1089/vim.2020.0166. Чеснокова Н.П., Понукалина Е.В., Неважай Т.А., Полутов Н.В. Морфофункциональные и метаболические особенности гранулоцитов периферической крови. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015;4(2):285–9. Доступно по адресу: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6636 (получено 09.01.2023). Chesnokova NP, Ponukalina EV, Nevazhay TA, Polutov NV. Morphofunctional and metabolic features of peripheral blood granulocytes. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2015;4(2):285–9 (In Russ.). Available from: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=6636 (accessed 09.01.2023). Ильинских И.Н., Новицкий В.В., Ильинских Е.Н., Ильинских Н.Н., Ткаченко С.Б. Инфекционная кариопатология. Томск: Издательство Томского университета, 2005. 168 с. Ilyinskikh IN, Novitsky VV, Ilyinskikh EN, Ilyinskikh NN, Tkachenko SB. Infectious karyological pathology. Tomsk: Tomsk University Press, 2005. 168 p.