The role of redox status in platelet dysfunction in severe COVID-19-associated pneumonia

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

BACKGROUND: Platelet dysfunction in patients with COVID-19 is a well-known fact; however, its formation mechanisms remain unclear.

AIM: To evaluate the role of oxidative stress in dysfunction of platelets in the patients with severe COVID-19-associated pneumonia.

MATERIALS AND METHODS: The study has involved patients with COVID-19 (n = 27) aged 47 to 75 with more than 50% lung damage according to the chest multi-slice computed tomography. The control group has included healthy people comparable in sex and age (n = 24). All the patients have undergone evaluation of the number of platelets in blood, measurement of platelet aggregation induced by adenosine diphosphate, collagen, adrenaline and ristocetin and the level of lipid peroxidation and protein oxidative modifications products in platelet-rich plasma. The calculation and analysis of the obtained data has been carried out using the IBM SPSS Statistics v. 23.

RESULTS: For the patients with severe COVID-19, a decrease in the number of platelets in the blood is characteristic. Acceleration of platelet aggregation induced by collagen and ristocetin has been observed on the 1st day, with the induction of adenosine diphosphate, collagen, adrenaline and ristocetin — on the 8th day of the admission. Oxidative stress in COVID-19 leads to a significant increase in the level of primary markers of protein oxidative modifications in the platelets and an increase in the level of products of primary and secondary lipid peroxidation markers in the platelets. A direct correlation between the products of lipid peroxidation and protein oxidative modifications in the platelets and their aggregation has been found.

CONCLUSIONS: The following study deepens the knowledge of the status of oxidative stress in SARS-CoV-2 infection, confirming its important role in the pathogenesis of COVID-19. The growth of protein oxidative modifications and lipid peroxidation products in patients with severe COVID-19-associated pneumonia in the course of the disease may be one of the causes of platelet dysfunction and, as a result, lead to lethal thrombotic complications.

About the authors

Mikhail V. Osikov

South-Ural State Medical University; Chelyabinsk Regional Clinical Hospital

Email: prof.osikov@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6487-9083
SPIN-code: 7919-2947
Scopus Author ID: 16040195100

MD, Dr. Sci (Med.), Professor

Russian Federation, Chelyabinsk; Chelyabinsk

Vladimir N. Antonov

South-Ural State Medical University; Regional Clinical Hospital No. 3

Email: ant-vn@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3531-3491
SPIN-code: 5660-2160
Scopus Author ID: 56638963000
ResearcherId: F-9640-2017

MD, Dr. Sci (Med.), Professor

Russian Federation, Chelyabinsk; Chelyabinsk

Semen O. Zotov

South-Ural State Medical University; Regional Clinical Hospital No. 3

Author for correspondence.
Email: semenz2007@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7469-2386
Russian Federation, Chelyabinsk; Chelyabinsk

Galina L. Ignatova

South-Ural State Medical University; Regional Clinical Hospital No. 3

Email: iglign@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0877-6554
SPIN-code: 3582-5784

MD, Dr. Sci (Med.), Professor

Russian Federation, Chelyabinsk; Chelyabinsk

References

  1. Yang X, Yang Q, Wang Y, et al. Thrombocytopenia and its association with mortality in patients with COVID-19. J Thromb Haemost. 2020;18(6):1469–1472. doi: 10.1111/jth.14848
  2. Xu XR, Zhang D, Oswald BE, et al. Platelets are versatile cells: New discoveries in hemostasis, thrombosis, immune responses, tumor metastasis and beyond. Crit Rev Clin Lab Sci. 2016;53(6):409–430. doi: 10.1080/10408363.2016.1200008
  3. Asakura H, Ogawa H. COVID-19-associated coagulopathy and disseminated intravascular coagulation. Int J Hematol. 2021;113(1):45–57. doi: 10.1007/s12185-020-03029-y
  4. Warkentin TE, Kaatz S. COVID-19 versus HIT hypercoagulability. Thromb Res. 2020;196:38–51. doi: 10.1016/j.thromres.2020.08.017
  5. Assinger A, Kral JB, Yaiw K, et al. Human cytomegalovirus-platelet interaction triggers toll-like receptor 2-dependent proinflammatory and proangiogenic responses. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2014;34(4):801–809. doi: 10.1161/ATVBAHA.114.303287
  6. Guo L, Feng K, Wang YC, e al. Critical role of CXCL4 in the lung pathogenesis of influenza (H1N1) respiratory infection. Mucosal Immunol. 2017;10(6):1529–1541. doi: 10.1038/mi.2017.1
  7. Chen W, Lan Y, Yuan X, et al. Detectable 2019-nCoV viral RNA in blood is a strong indicator for the further clinical severity. Emerg Microbes Infect. 2020;9(1):469–473. doi: 10.1080/22221751.2020.1732837
  8. Zhang S, Liu Y, Wang X, et al. SARS-CoV-2 binds platelet ACE2 to enhance thrombosis in COVID-19. J Hematol Oncol. 2020;13(1):120. doi: 10.1186/s13045-020-00954-7
  9. Tang N, Li D, Wang X, Sun Z. Abnormal coagulation parameters are associated with poor prognosis in patients with novel coronavirus pneumonia. J Thromb Haemost. 2020;18(4):844–847. doi: 10.1111/jth.14768
  10. Camini FC, da Silva Caetano CC, Almeida LT, de Brito Magalhães CL. Implications of oxidative stress on viral pathogenesis. Arch Virol. 2017;162(4):907–917. doi: 10.1007/s00705-016-3187-y
  11. Ntyonga-Pono MP. COVID-19 infection and oxidative stress: an under-explored approach for prevention and treatment? Pan Afr Med J. 2020;35(Suppl 2):12. doi: 10.11604/pamj.2020.35.2.22877
  12. Derouiche S. Oxidative stress associated with SARS-Cov-2 (COVID-19) increases the severity of the lung disease — a systematic review. J Infect Dis Epidemiol. 2020. doi: 10.23937/2474-3658/1510121
  13. Cecchini R, Cecchini AL. SARS-CoV-2 infection pathogenesis is related to oxidative stress as a response to aggression. Med Hypotheses. 2020;143:110102. doi: 10.1016/j.mehy.2020.110102
  14. Federal clinical guidelines Prevention, diagnosis and treatment of a new coronavirus infection (COVID-19), 15 version 02.02.2022 [Internet]. Available from: https://static-0.minzdrav.gov.ru/system/attachments/attaches/000/059/392/original/ВМР_COVID-19_V15.pdf. Accessed: 15.09.2022. (In Russ.)
  15. Llitjos JF, Leclerc M, Chochois C. High incidence of venous thromboembolic events in anticoagulated severe COVID-19 patients. J Thromb Haemost. 2020;18(07):1743–1746. doi: 10.1111/jth.14869
  16. Warkentin TE, Kaatz S. COVID-19 versus HIT hypercoagulability. Thromb Res. 2020;196:38–51. doi: 10.1016/j.thromres.2020.08.017
  17. Patell R, Khan AM, Bogue T. et al. Heparin induced thrombocytopenia antibodies in Covid-19. Am J Hematol. 2020;95(10):E295–E296. doi: 10.1002/ajh.25935
  18. Chen N, Zhou M, Dong X, et al. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study. Lancet. 2020;395(10223):507–513. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30211-7
  19. Sugiyama MG, Gamage A, Zyla R, et al. Influenza virus infection induces platelet-endothelial adhesion which contributes to lung injury. J Virol. 2015;90(4):1812–1823. doi: 10.1128/JVI.02599-15
  20. Aykac K, Ozsurekci Y, Yayla BCC, et al. Oxidant and antioxidant balance in patients with COVID-19. Pediatr Pulmonol. 2021;56:2803–2810. doi: 10.1002/ppul.25549
  21. Buffinton GD, Christen S, Peterhans E, Stocker R. Oxidative stress in lungs of mice infected with influenza A virus. Free Radic Res Commun. 1992;16:99–110. doi: 10.3109/10715769209049163
  22. Selemidis S, Seow HJ, Broughton BRS, et al. Nox1 oxidase suppresses influenza a virus-induced lung inflammation and oxidative stress. PLoS One. 2013;8(4):e60792. doi: 10.1371/journal.pone.0060792
  23. Pincemail J, Cavalier E, Charlier C, et al. Oxidative stress status in COVID-19 patients hospitalized in intensive care unit for severe pneumonia. A pilot study. Antioxidants (Basel). 2021;10(2):257. doi: 10.3390/antiox10020257
  24. Abdi A, Jalilian M, Sarbarzeh PA, Vlaisavljevic Z. Diabetes and COVID-19: a systematic review on the current evidences. Diabetes Res Clin Pract. 2020;166:108347. doi: 10.1016/j.diabres.2020.108347
  25. Wrapp D, Wang N, Corbett KS, et al. Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Science. 2020;367(6483):1260–1263. doi: 10.1126/science.abb2507
  26. Hati S, Bhattacharyya S. Impact of thiol-disulfide balance on the binding of Covid-19 spike protein with angiotensin-converting enzyme 2 receptor. ACS Omega. 2020;5(26):16292–16298. doi: 10.1021/acsomega.0c02125

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2022 Osikov M., Antonov V., Zotov S., Ignatova G.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 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».