jofinЖурнал инфектологииJournal Infectology2072-6732IPO “АIDSSPbR"10.22625/2072-6732-2021-13-2-5-13jofin-1200Research ArticleПередовая статьяLead articleЭлектронно-микроскопические изменения слизистой оболочки носоглотки у пациентов с COVID-19 в зависимости от клинической формы и периода заболеванияElectron microscopic changes in the nasal membrane of patients with COVID-19 depending on the clinical form and the period of the diseaseКрюковЕ. В.KryukovE. V.

начальник Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова, д.м.н., профессор, член-корреспондент РАН,

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

ЖдановК. В.ZhdanovK. V.

начальник кафедры инфекционных болезней (с курсом медицинской паразитологии и тропических заболеваний), д.м.н., профессор, член-корреспондент РАН,

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

zhdanovkv@rambler.ruКозловК. В.KozlovK. V.

профессор кафедры инфекционных болезней (с курсом медицинской паразитологии и тропических заболеваний), д.м.н., доцент,

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

kosttiak@mail.ruКравцовВ. Ю.KravtsovV. Yu.

заведующий кафедры биологии, д.б.н., профессор,

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

kvyspb@rambler.ruМальцевО. В.Mal’tsevO. V.

старший преподаватель кафедры инфекционных болезней (с курсом медицинской паразитологии и тропических заболеваний), к.м.н.,

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

olegdzein@mail.ruСукачевВ. С.SukachevV. S.

старший преподаватель кафедры инфекционных болезней (с курсом медицинской паразитологии и тропических заболеваний), к.м.н.,

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

dr.sukachev@gmail.comМиклушП. И.MiklushP. I.

слушатель ординатуры по специальности «Инфекционные болезни»,

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

www.pantik.ru@mail.ruСоколоваМ. О.SokolovaM. O.

младший научный сотрудник НИЛ (военной терапии) НИО (экспериментальной медицины) НИЦ,

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

sokolova.rita@gmail.comШарабхановВ. В.SharabkhanovV. V.

адъюнкт кафедры инфекционных болезней (с курсом медицинской паразитологии и тропических заболеваний),

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

haes87@mail.ruГлушаковР. И.GlushakovR. I.

начальник НИО (медико-биологических исследований) НИЦ, к.м.н.,

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

glushakovruslan@gmail.comДворянчиковВ. В.DvoryanchikovV. V.

начальник кафедры оториноларингологии, д.м.н., профессор,

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

АчбаР. Р.AchbaR. R.

преподаватель кафедры оториноларингологии,

Санкт-Петербург

Saint-Petersburg

lor_vma@mail.ruТришкинД. В.TrishkinD. V.

начальник Главного военно-медицинского управления, к.м.н., заслуженный работник здравоохранения РФ, действительный государственный советник Российской Федерации 2 класса,

Москва

Moscow

АзаровИ. И.AzarovI. I.

 главный государственный санитарный врач МО РФ, к.м.н.,

Москва

Moscow

Военно-медицинская академия им. С.М. КироваРоссияMilitary Medical Аcademy named after S.M. KirovRussian FederationГлавное военно-медицинское управлениеРоссияThe Main Military Medical DirectorateRussian Federation202109072021132513Copyright © Крюков Е.В., Жданов К.В., Козлов К.В., Кравцов В.Ю., Мальцев О.В., Сукачев В.С., Миклуш П.И., Соколова М.О., Шарабханов В.В., Глушаков Р.И., Дворянчиков В.В., Ачба Р.Р., Тришкин Д.В., Азаров И.И., 20212021Крюков Е.В., Жданов К.В., Козлов К.В., Кравцов В.Ю., Мальцев О.В., Сукачев В.С., Миклуш П.И., Соколова М.О., Шарабханов В.В., Глушаков Р.И., Дворянчиков В.В., Ачба Р.Р., Тришкин Д.В., Азаров И.И.Kryukov E.V., Zhdanov K.V., Kozlov K.V., Kravtsov V.Y., Mal’tsev O.V., Sukachev V.S., Miklush P.I., Sokolova M.O., Sharabkhanov V.V., Glushakov R.I., Dvoryanchikov V.V., Achba R.R., Trishkin D.V., Azarov I.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://journal.niidi.ru/jofin/article/view/1200

Учитывая, что COVID-19 представляет общемировую проблему в области здравоохранения и почти все страны мира серьезно пострадали от пандемии COVID-19, активно проводятся исследования, направленные на лучшее понимание воздействия вируса на клетки организма человека. Вместе с тем, не до конца ясно, какие изменения наблюдаются в клетках основных ворот инфекции – слизистой рото-, носоглотки при разных клинических формах и в разные периоды заболевания. Понимание ультраструктурных изменений клеток-мишеней SARS-CoV-2, возможно, поможет уточнить патогенетические аспекты распространения инфекции в нижние дыхательные пути. В настоящем исследовании при помощи электронной микроскопии проведена оценка элементов жизненного цикла вируса SARS-CoV-2 в клетках реснитчатого эпителия носоглотки у пациентов с COVID-19 с целью выявления особенностей жизнедеятельности вируса в зависимости от формы и периода заболевания. У больных COVID-19 отбирались биоптаты слизистой оболочки носоглотки, которые в последующем исследовались при помощи электронной микроскопии. Определялась выраженность структурных изменений в образцах ткани, наличие вируса SARS-CoV-2 в клетках, далее биоптаты были распределены по группам в зависимости от клинической формы инфекционного процесса (инаппарантная, острое респираторное заболевание верхних дыхательных путей, вирусное поражение легких) и периода заболевания. Установлено, что наиболее характерные изменения слизистой оболочки носоглотки наблюдались в 1-ю неделю инфекции, вызванной SARS-CoV-2 и протекающей в форме острого респираторного заболевания, тогда как для вирусного поражения легких отмечалась наибольшая плотность вируса в везикулах внутри клеток, при этом образование гладких везикул, не содержащих вируса, наиболее характерно для инаппарантных форм. Полученные данные могут свидетельствовать, что формирование классических вирус-индуцированных изменений реснитчатого эпителия слизистой носоглотки (везикул с вирусными частицами и признаками их выхода из клетки) характерно для локализованных форм инфекции, вызванной SARS-CoV-2 (респираторной инфекции верхних дыхательных путей), а в случаях развития генерализованной инфекции (вирусного поражения легких и, вероятно, других органов и систем) – накопление возбудителя в высоких концентрациях в везикулах. 

Given that COVID-19 is a global public health problem and that almost all countries in the world have been severely affected by the COVID-19 pandemic, research is being actively pursued to better understand the effects of the virus on human cells. However, it is not clear what changes are observed in the cells of the main gate of infection – the mucosa of the mouth and the nose at different clinical forms and at different periods of disease. Understanding the ultra-structural cell changes of SARS-CoV-2 targets may help clarify the pathogenic aspects of infection in the lower respiratory tract. In this study, the elements of the life cycle of SARS-CoV-2 virus in the cells of the respiratory epithelium of the nose in patients with COVID-19 were evaluated using electron microscopy for the purpose of detecting the peculiarities of viral activity depending on the form and period of disease. Bioptats of the nasal mucous membrane were taken from COVID-19 patients and subsequently examined by electron microscopy. The severity of structural changes in tissue samples, presence of SARSCoV-2 virus in cells were determined, then bioptats were grouped according to the clinical form of the infection process (inapparent, acute upper respiratory tract infections, viral lung disease) and period of disease. It has been established that the most characteristic changes in the mucous membrane of the nose were observed in the first week of infection caused by SARS-CoV-2 and occurring in the form of acute respiratory disease, while viral lung infections have had the highest virus density in vesicles within cells, the formation of smooth virus-free vesicles is most common in inapparent forms. The data obtained may indicate that the formation of classical virus-induced changes in the respiratory epithelium of the nose mucous (vesicles with viral particles and signs of their release from the cell) is characteristic of localized forms of infection caused by SARS-CoV-2 (respiratory infection of the upper respiratory tract) and in cases of generalized infection (viral infection of the lungs and probably other organs and systems) accumulation of the infectious agent in high concentrations in vesicles. 

SARS-CoV-2электронная микроскопиябиопсия слизистой носоглоткиклинические формы COVID-19SARS-Cov-2electron microscopynose mucosa biopsyclinical forms COVID-19ReferencesЛьвов, Д.К. Медицинская вирусология / Д.К. Львов [и др.]. – М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2008. – 656 с.L’vov, D.K. Meditsinskaya virusologiya / D.K. L’vov, L.M. Alimbarova, S.V. Al’khovskiy [et al.] // Moscow: OOO «Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo», 2008. – 656 p.Щелканов, М.Ю. История изучения и современная классификация коронавирусов (nidovirales: coronaviridae) / М.Ю. Щелканов [и др.] // Журнал «Инфекция и иммунитет». – 2020. – Т. 10, № 2. – С. 221–246.Shchelkanov M.Yu. History of investigation and current classification of coronaviruses (nidovirales: coronaviridae) / M.Yu. Shchelkanov, A.Yu. Popova, V.G. Dedkov [et al.] // Russian Journal of Infection and Immunity – 2020. – Vol. 10, № 2. – P. 221–246.Щелканов, М.Ю. COVID-19: этиология, клиника, лечение / М.Ю. Щелканов [и др.] // Журнал «Инфекция и иммунитет». – 2020. – Т. 10, № 3. – С. 421–445.Shchelkanov M.Yu. COVID-19: etiology, clinical picture, treatment / M.Yu. Shchelkanov, L.V. Kolobukhina, O.A. Burgasova [et al.] // Russian Journal of Infection and Immunity – 2020. -Vol. 10, № 3. – P. 421–445.Авдеев, С.Н. Временные методические рекомендации профилактика, диагностика и лечение новой коронавирусной инфекции (COVID-19), Версия 10 (08.02.2021) / С.Н. Авдеев [и др.].– М.: МЗ РФ, 2021. – 260 с.Avdeev S.N. Vremennye metodicheskie rekomendatsii profilaktika, diagnostika i lechenie novoy koronavirusnoy infektsii (COVID-19), Versiya 10 (08.02.2021) S.N. Avdeev, L.V. Adamyan, E.I. Alekseeva [et al.] // Moscow: Ministry of Health of the Russian Federation, 2021. – 260 p.Gorbalenya, A.E. The species Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus: classifying 2019-nCoV and naming it SARS-CoV-2 / A.E. Gorbalenya, S.C. Baker, R.S. Baric [et al.] // Nature Microbiology – 2020. – №5. – P. 536–544.Gorbalenya, A.E. The species Severe acute respiratory syndrome-related coronavirus: classifying 2019-nCoV and naming it SARS-CoV-2 / A.E. Gorbalenya, S.C. Baker, R.S. Baric [et al.] // Nature Microbiology – 2020. – №5. – P. 536–544.Belhaouari D.B. The Strengths of Scanning Electron Microscopy in Deciphering SARS-CoV-2 Infectious Cycle / D.B. Belhaouari, A. Fontanini, J.P. Baudoin [et al.] // Frontiers in Microbiology – 2020. – Vol. 11, №2004. – P. 1–11.Belhaouari D.B. The Strengths of Scanning Electron Microscopy in Deciphering SARS-CoV-2 Infectious Cycle / D.B. Belhaouari, A. Fontanini, J.P. Baudoin [et al.] // Frontiers in Microbiology – 2020. – Vol. 11, №2004. – P. 1–11.Qinfen Z. The Life Cycle of SARS Coronavirus in Vero E6 Cells / Z. Qinfen, C. Jinming, H. Xiaojun [et al.] // Journal of Medical Virology – 2004. – Vol.73, №3. – P. 332-337.Qinfen Z. The Life Cycle of SARS Coronavirus in Vero E6 Cells / Z. Qinfen, C. Jinming, H. Xiaojun [et al.] // Journal of Medical Virology – 2004. – Vol.73, №3. – P. 332-337.Савушкина, О.И. Функциональные нарушения системы дыхания в период раннего выздоровления после COVID-19 / О.И. Савушкина [и др.] // Медицинский алфавит. – 2020. – № 25. – С. 7–12.Savushkina O.I. Pulmonary function after COVID-19 in early convalescence phase / O.I. Savushkina, A.V. Chernyak, E.V. Kryukov [et al.] // Medical alphabet – 2020. – № 25. – P. 7–12.Салухов, В.В. Актуальные вопросы диагностики, обследования и лечения больных с COVID-19-ассоциированной пневмонией в различных странах и континентах / В.В. Салухов [и др.] // Медицинский совет. – 2020. – № 21. – С. 96–102.Salukhov V.V. Topical issues of diagnostics, examination and treatment of patients with COVID-19-associated pneumonia in different countries and continents / V.V. Salukhov, M.A. Kharitonov, E.V. Kryukov [et al.] // Meditsinskiy sovet – 2020. – № 21. – P. 96–102.Тришкин, Д.В. Стандарт диагностики и лечения новой коронавирусной инфекции (COVID-19) у военнослужащих Вооруженных Сил Российской Федерации / Д.В. Тришкин [и др.]. – М.: ГВМУ, 2020. – 54 c.Trishkin D.V. Standart diagnostiki i lecheniya novoy koronavirusnoy infektsii (COVID-19) u voennosluzhashchikh Vooruzhennykh Sil Rossiyskoy Federatsii / D.V. Trishkin, A.A. Sergoventsev, E.V. Kryukov [et al.] // Moscow: GVMU, 2020. – 54 p.Akilesh S. Characterizing Viral Infection by Electron Microscopy Lessons from the Coronavirus Disease 2019 Pandemic / S. Akilesh, R.F. Nicosia, C.E. Alpers [et al.] // The American Journal of Pathology – 2021. – Vol. 191, №2. – P. 222–227.Akilesh S. Characterizing Viral Infection by Electron Microscopy Lessons from the Coronavirus Disease 2019 Pandemic / S. Akilesh, R.F. Nicosia, C.E. Alpers [et al.] // The American Journal of Pathology – 2021. – Vol. 191, №2. – P. 222–227.Wu K. RNA-GPS Predicts SARS-CoV-2 RNA Localization to Host Mitochondria and Nucleolus / K. Wu, J. Zou, H.Y. Chang [et al.] // Cell Systems – 2020. – Vol. 11, №1. – P. 102–108.Wu K. RNA-GPS Predicts SARS-CoV-2 RNA Localization to Host Mitochondria and Nucleolus / K. Wu, J. Zou, H.Y. Chang [et al.] // Cell Systems – 2020. – Vol. 11, №1. – P. 102–108.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.