Analysis of plasma hemostasis and the role of microvesicles in the coagulation process in patients with COVID-19

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Coagulopathies in COVID-19 are an important aspect in the pathophysiological mechanisms, clinical picture of the disease, and occurrence of delayed complications.

AIM: To study plasma hemostasis using turbidimetry, thromboelastography, and the role of microvesicles in the coagulation process in patients with COVID-19.

MATERIAL AND METHODS: The study used blood samples from patients of the temporary infectious diseases hospital based on the State Autonomous Healthcare Institution “Republican Clinical Hospital of the Ministry of Health of the Republic of Tatarstan” in Kazan (n=213) in the period from June to August 2020. Patients were divided into two groups according to the severity of the disease: the first group — moderate COVID-19 (n=138), the second group — severe COVID-19 (n=75). Patients were treated according to the protocols of the Temporary Methodological Recommendations of the Ministry of Health of the Russian Federation, version 7. The blood of healthy donors (n=20) was used as a control group. Plasma hemostasis was assessed using dynamic turbidimetry (measured lag period — Lag, polymerization rate — V, maximum optical density at a given wavelength — Amax) and thromboelastography (determined coagulation activation time — R). Statistical processing of the results was performed using IBM SPSS Statistics 26.0. The groups were compared using the nonparametric Mann–Whitney U-test. Statistical processing of the results following standart normal distribution was performed using the Student's t-test. Differences were considered significant at p <0.05.

RESULTS: Severe COVID-19 was characterized by an increase in the lag period (9.4±0.8 min relative to the control 6.2±1.2 min; p <0.0001), a decrease in the polymerization rate (1.12±0.71 OD units/s relative to the control 3.93±2.3 OD units/s; p <0.0001) and a decrease in the maximum optical density of the clot (0.576±0.17 OD units relative to the control 1.625±0.433 OD units; p <0.0001). In moderate cases, a shortening of the lag period was noted (3.8±1.1 min relative to the control 6.2±1.2 min; p=0.0004), the maximum optical density of the clot was lower than the control (1.412±0.351 OD units at 1.625±0.433 OD units, respectively; p=0.0007). In patients with moderate disease severity, a 1.6-fold reduction in coagulation activation time was noted relative to the control group. In patients with severe disease, coagulation activation time was increased by 1.5 times relative to the control. After adding microvesicles to the samples, this parameter decreased by 2.12 times in patients with a moderate course of the disease (16.9±1.1 min and 8±0.6 min; p <0.0001), and by 1.44 times in patients with a severe course of the disease (10.8±0.9 min and 7.5±0.5 min; p <0.0001).

CONCLUSION: Moderate COVID-19 is characterized by signs of hypercoagulation, which can lead to the development of thrombotic complications; severe disease is accompanied by hypocoagulation, which contributes to hemorrhagic complications.

About the authors

Elena S. Gracheva

Kazan State Medical University

Author for correspondence.
Email: Gracheva020688@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8543-6529
SPIN-code: 3290-5459

Postgrad. Stud., Assist., Depart. of Biochemistry and Clinical Laboratory Diagnostics

Russian Federation, Kazan

Rufina R. Abdullina

Kazan State Medical University

Email: rufina.abdullina.r@mail.ru
ORCID iD: 0009-0000-5975-4390
SPIN-code: 7099-8375

Assist., Depart. of Biochemistry and Clinical Laboratory Diagnostics

Russian Federation, Kazan

Il’shat G. Mustafin

Kazan State Medical University

Email: ilshat.mustafin@kazangmu.ru
ORCID iD: 0000-0001-9683-3012
SPIN-code: 1588-6988

MD, D. Sci. (Med.), Prof., Head of Depart., Depart. of Biochemistry and Clinical Laboratory Diagnostics

Russian Federation, Kazan

Diana I. Abdulganieva

Kazan State Medical University

Email: diana-s@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7069-2725
SPIN-code: 6676-4270

MD, D. Sci. (Med.), Prof., Head of Depart., Depart. of Hospital Therapy

Russian Federation, Kazan

References

  1. Baklaushev VP, Kulemsin SВ, Gorchakov АА, Lesnyak VN, Yusubalieva GМ, Sotnikova АG. COVID-19. Etiology, pathogenesis, diagnosis and treatment. Journal of Clinical Practice. 2020;11(1):7–20. (In Russ.) doi: 10.17816/clinpract26339
  2. Wang D, Hu B, Hu C. Clinical characteristics of 138 hospitalized patients with 2019 novel coronavirus-infected pneumonia in Wuhan, China. JAMA. 2020;323(11):1061–1069. doi: 10.1001/jama.2020.1585
  3. Roitman EV, Vavilova TV, Markin SM, Kravtsov PF, Mazayshvili KV. The realities of the anticoagulant therapy using in COVID-19. Tromboz, Gemostaz i Reologiya. 2021;(1):18–25. (In Russ.) doi: 10.25555/THR.2021.1.0957
  4. Kolesnikov VV. Roitman EV, Leonov AA. Anticoagulant treatment for severe COVID-19 with high bleeding risk. Tromboz, Gemostaz i Reologiya. 2022;(1):59–68. (In Russ.) doi: 10.25555/THR.2022.1.1010
  5. Shatohin YuV, Snezhko IV, Ryabikina EV. Violation of hemostasis in coronavirus infection. South Russian Journal of Therapeutic Practice. 2021;2(2):6–15. (In Russ.) doi: 10.21886/2712-8156-2021-2-2-6-15
  6. Yokota S, Kuroiwa E, Nishioka K. Novel coronavirus disease (COVID-19) and cytokine storms. For more effective treatments from the viewpoints of an inflammatory pathophysiology perspective. Infectious diseases: news, opinions, training. 2020;9(4):13–25. doi: 10.33029/2305-3496-2020-9-4-13-25
  7. Wolf P. The nature and significance of platelet products in human plasma. Br J Haematol. 1967;13(3):269–288. doi: 10.1111/j.1365-2141.1967.tb08741.x
  8. Zubairov DM, Zubairova LD. Mikrovezikuly v krovi: funktsii i ikh rol' v tromboobrazovanii. (Microvesicles in the blood: functions and their role in thrombus formation.) Moscow: GEOTAR-MED; 2009. 167 p. (In Russ.)
  9. Panigada M, Bottino N, Tagliabue P, Grasselli G, Novembrino C, Chantarangkul V, Pesenti A, Peyvandi F, Tripodi A. Hypercoagulability of COVID-19 patients in intensive care unit: A report of thromboelastography findings and other parameters of hemostasis. J Thromb Haemost. 2020;18(7):1738–1742. doi: 10.1111/jth.14850
  10. Hippensteel JA, Burnham EL, Jolley SE. Prevalence of venous thromboembolism in critically ill patients with COVID-19. Br J Haematol. 2020;190(3):e134–e137. doi: 10.1111/bjh.16908
  11. Khismatullin RR, Ivaeva RA, Abdullayeva S, Shakirova AZ, Khuzin FF, Kiassov AP, Litvinov RI. Pathological manifestations of inflammatory microthrombosis in COVID-19. Kazan Medical Journal. 2022;103(4):575–586 (In Russ.) doi: 10.17816/KMJ2022-575
  12. Hamali HA, Saboor M, Dobie G, Madkhali AM, Akhter MS, Hakamy A, Al-Mekhlafi HM, Jackson DE, Matari YH, Mobarki AA. Procoagulant microvesicles in COVID-19 patients: Possible modulators of inflammation and prothrombotic tendency. Infect Drug Resist. 2022;15:2359–2368. doi: 10.2147/IDR.S355395
  13. Nieri D, Neri T, Petrini S, Vagaggini B, Paggiaro P, Celi A. Cell-derived microparticles and the lung. Eur Respir Rev. 2016;25(141):266–277. doi: 10.1183/16000617.0009-2016
  14. Guervilly C, Bonifay A, Burtey S, Sabatier F, Cauchois R, Abdili E, Arnaud L, Lano G, Pietri L, Robert T, Velier M, Papazian L, Albanese J, Kaplanski G, Dignat-George F, Lacroix R. Dissemination of extreme levels of extracellular vesicles: tissue factor activity in patients with severe COVID-19. Blood Adv. 2021;5(3):628–634. doi: 10.1182/bloodadvances.2020003308
  15. Sirotkina OV, Ermakov AI, Zhilenkova YI, Zolotova EA, Kudlay DA, Vavilova TV, Gaykovaya LB. Dynamics of microvesicle formation in blood in patients with COVID-19 at different stages of the disease. Preventive and clinical medicine. 2021;81(4):68–74 (In Russ.) doi: 10.47843/2074-9120_2021_4_68
  16. Yarets YI. Tromboehlastografiya: osnovnye pokazateli, interpretatsiya rezul'tatov. (Thromboelastography: main indicators, interpretation of results.) Gomel: State Institution “RNPC RMiEH”; 2018. 26 p. (In Russ.)
  17. Nabiullina RM, Mustafin IG, Ataullakhanov FI, Litvinov RI, Zubairova L.D. Thrombin-mediated effects of blood microparticles on formation, structure, and stability of fibrin clots. IM Sechenov Russian Journal of Physiology. 2015;101(7):812–821. (In Russ.) EDN: UABUTT

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Registration of fibrin polymerization kinetics by dynamic turbidimetry. Determined parameters: lag period (Lag) — time before the density increase; V — increase in optical density during its increase per unit time; Amax — maximum optical density at a given wavelength; control — group of healthy donors; group 1 — moderate course; group 2 — severe course, patients of the intensive care unit; group 2Hep — patients with severe course who did not receive heparin therapy

Download (41KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Thromboelastograms demonstrating the effect of microvesicles on coagulation parameters, “typical” for each of the study groups (group 1 and group 2); R is the coagulation activation time of the native sample; RMV is the coagulation activation time after adding microvesicles to the sample

Download (28KB)
Indexing metadata

© 2024 Eco-Vector

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.




Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».