Возбудители коронавирусной инфекции известны достаточно давно. Для всех представителей вирусов SARS характерно внедрение в клетки-мишени через рецептор – ангиотензинпревращающий фермент типа 2 (АПФ2) [4]. Одной из первых опубликованных работ, посвященных оценке взаимосвязи коронавируса SARS и углеводного обмена, является исследование, проведенное в Китае в 2009 г. В проспективное наблюдение были включены 39 пациентов без СД и терапии стероидными препаратами в анамнезе, госпитализированных по поводу лабораторно подтвержденной коронавирусной пневмонии. У 20 из этих 39 пациентов (51%) отмечалась гипергликемия, сохраняющаяся на протяжении нескольких дней. Уровень гликемии нормализовался к окончанию госпитализации у всех пациентов. Повторная оценка состояния углеводного обмена у этих пациентов была проведена через 3 года. СД был установлен лишь у 2 из 39 человек (5%), что подтверждает транзиторный характер гликемии, развившейся на фоне коронавирусной инфекции, т.е. СГ. Проводилось иммуногистохимическое исследование биоптатов легких, сердца, почек и поджелудочной железы 42-летнего пациента, умершего от коронавирусной пневмонии, при этом экспрессия АПФ2 отмечалась во всех исследуемых органах, в том числе и в поджелудочной железе. Причем уровень экспрессии АПФ-2 в клетках эндокринной части был выше, чем в экзокринной [5, 6]. Учитывая единый механизм внедрения вирусов SARS, можно предположить возможность возникновения гипергликемии и при COVID-19.

Ранние отчеты из Уханя (Китай) в период настоящей пандемии свидетельствуют о развитии СГ у 51% пациентов с новой коронавирусной инфекцией. По последним опубликованным данным, в США из 1122 пациентов без СД и терапии стероидными препаратами в анамнезе, госпитализированных по поводу COVID-19, у 257 пациентов (22,9%) была отмечена СГ. Развитие СГ было подтверждено повышением уровня глюкозы в капиллярной крови выше 9,9 ммоль/л (180 мг/дл) в течение нескольких дней [7, 8]. Результаты другого наблюдения 85 пациентов, проведенного в США, также демонстрируют развитие СГ у госпитализированных пациентов [9].

Таким образом, впервые зафиксированная гипергликемия у пациентов с COVID-19 встречается достаточно часто. В настоящее время в связи с коротким промежутком времени с начала пандемии и отсутствием проспективных наблюдений пациентов с СГ вопрос развития СД, вызванного SARS-CoV-2, остается открытым. Опубликован лишь один клинический случай дебюта СД и развития кетоацидоза на фоне COVID-19 у пациента 37 лет без установленных ранее каких-либо нарушений углеводного обмена и приема стероидных средств в анамнезе. Однако уровень HbA1c 14,2% свидетельствует о том, что SARS-CoV-2 в данном случае, вероятно, выступил триггером манифестации заболевания, а не причиной его развития [10]. Необходимо отметить, что последние отчеты ученых-исследователей из Китая демонстрируют не только развитие гипергликемии на фоне заболевания, но и повышенный уровень HbA1c (>6,0%) у многих пациентов без СД в анамнезе. Показатели HbA1с коррелировали с маркерами воспаления, гиперкоагуляции и уровнем сатурации кислородом крови (SaO2) у пациентов с COVID-19 [11]. Однако следует учитывать, что высокий уровень HbA1c при этом может быть связан не только с гипергликемией, но и с дефицитом железа, ­витамина В12, приемом некоторых лекарственных средств [12]. Возможно изменение уровня HbA1c и в связи с развитием метгемоглобинемии, установленной у пациентов с COVID-19 [12, 13].

Цитотоксические эффекты большинства возбудителей вирусных инфекций в отношении панкреатических β-клеток достаточно изучены [14]. Установлено, что вирусная инфекция является одним из этиологических факторов развития СД 1 типа (СД1). Многие вирусные возбудители обладают прямым повреждающим действием на цитоплазматическую мембрану (ЦПМ) β-клеток, что приводит к персистенции в них вируса. Развивается аутоиммунная реакция, сопровождающаяся лимфоидной инфильтрацией, деструкцией островков Лангерганса и развитием СД1 [14, 15]. Данный механизм подтвержден многими экспериментальными и клиническими исследованиями. У лиц с впервые выявленным СД1 определяются титры антител к вирусспецифичному IgM [16, 17]. Работы на животных моделях демонстрируют дебют СД после инфицирования мышей различными вирусами, что сопровождается репродукцией вирусов в клетках поджелудочной железы и их деструкцией [14, 18]. Следует отметить, что манифестация СД1 на фоне вирусных инфекций чаще происходит у лиц с генетической предрасположенностью. Одним из наиболее крупных исследований, посвященных изучению взаимосвязи вирусных инфекций и СД1, является TEDDY. За 15 лет наблюдения было зарегистрировано 87 327 случаев респираторных вирусных инфекций у детей и подростков, которые имели HLA-­генотип, ассоциированный с высоким риском СД1. В 5,8% случаев развился СД1, причем риск манифестации СД1 возрастал ежегодно на 5,6%  [19].

Несмотря на то что SARS-CoV-2 малоизучен, можно предположить следующие патогенетические механизмы развития СГ и СД. Жизненный цикл SARS-CoV начинается с проникновения в клетку путем эндоцитоза: S-белок связывается с его рецептором АПФ2, угнетая его дальнейшую экспрессию, затем расщепляется, вследствие чего мембраны вируса и эндосомы сливаются и и происходит высвобождение РНК. В результате трансляции образуются полипротеины pp1a и 1ab, участвующие в формировании копии РНК вируса, а также восемь молекул мРНК, ассоциированных с синтезом вирусных белков в просвете между эндоплазматическим ретикулумом (ЭР) и комплексом Гольджи. Вирионы собираются в цитоплазме и выходят из клетки путем экзоцитоза (рис. 1) [20].

Рис. 1. Жизненный цикл SARS-CoV [20].

Высокая экспрессия АПФ2 отмечается не только в слизистых верхних дыхательных путей, альвеолярных клетках типа 2 [21, 22], но и в кардиомиоцитах, проксимальных почечных канальцах, печени, эпителии толстой кишки и в поджелудочной железе [23]. ­Такая локализация экспрессии АПФ2 может определять и развитие различных внелегочных проявлений заболевания, в частности СГ. Влияние SARS-CoV-2 на панкреатические β-клетки в настоящее время изучено недостаточно. Помимо прямого цитотоксического воздействия на клетку вследствие репликации вируса, возможно и опосредованное повреждение ­панкреатических β-клеток, связанное со снижением экспрессии АПФ2 на поверхности β-клеток после проникновения в них SARS-CoV-2. Протективное действие АПФ2 на функциональное состояние β-клеток связано с увеличением активности ангиотензина 1-7 и снижением активности ангиотензина 2, который приводит к апоптозу β-клеток, снижению их дифференцировки, выработке свободных радикалов и локальному воспалению. Таким образом, снижение экспрессии АПФ2 на поверхности β-клеток после проникновения в них SARS-CoV-2 может привести к снижению функциональной активности β-клеток и недостаточности инсулина (рис. 2) [24, 25].

Рис. 2. Механизм протективного воздействия ангиотензинпревращающего фермента типа 2 на панкреатические β-клетки [25].

Другим механизмом развития гипергликемии при COVID-19, не связанным с АПФ2, является активация врожденной иммунной системы. Репродукция вируса в организме запускает неспецифический иммунный ответ, заключающийся в нескольких последовательных этапах: выход вируса за пределы ворот инфекции, виремия, активация моноцитарно-макрофагальной системы; запуск синтеза цитокинов и развитие «цитокинового шторма»; поражение эндотелия сосудов, нарушение микроциркуляции – появление начальных признаков системного поражения органов и тканевой гипоксии. «Цитокиновый шторм» – реакция организма на вирусную инфекцию, выражающаяся в гиперпродукции провоспалительных цитокинов – TNFα, интерферонов I и II типов, IL-1β, IL-6, IL-8 [26]. Активация синтеза цитокинов приводит к деструктивным последствиям, которые проявляются массовым апоптозом клеток эндотелия сосудов и являются фоном для развития системной воспалительной реакции [26, 27]. Участие иммунной системы в патогенезе СД изучается давно. Установлено, что СД1 развивается в результате T-клеточно-опосредованной деструкции β-клеток поджелудочной железы. Особенности взаимосвязи СД 2 типа (СД2) с иммунной системой также активно обсуждаются. Результаты исследований последних лет позволяют рассматривать СД2 как заболевание, ассоциированное с генерализованным воспалением и активацией врожденной иммунной системы. Об этом свидетельствуют частое повышение уровней С-­реактивного белка, сывороточного амилоида А, TNF-α, IL-1β и IL-6 у пациентов с ожирением и СД2 и их снижение при снижении веса и нормализации уровня гликемии [28]. Длительное время апоптоз рассматривали в качестве основного процесса, приводящего к снижению массы β-клеток. Вместе с тем экспериментальные работы демонстрируют развитие дисфункции β-клеток в результате других типов программируемой клеточной гибели, в частности пироптоза. Пироптоз – тип клеточной гибели, связанный с активацией врожденной иммунной системы. При воздействии определенных факторов на рецепторы врожденного иммунитета в клетках моноцитарного ряда, тропных к определенным клеткам или тканям, происходит ­активация мультибелкового цитоплазматического комплекса – инфламмасом – с последующей выработкой IL-1β и IL-18 и повреждением клеток в результате локального иммунного ответа [29, 30]. Активация инфламмасом при COVID-19 возможна как вследствие прямого влияния SARS-CoV-2 на рецепторы врожденного иммунитета, так и опосредованного – в результате воздействия свободных радикалов, которые также могут инициировать пироптоз. «Цитокиновый шторм», часто развивающейся при COVID-19, сопровождается гиперреактивностью врожденного иммунитета, а значит, и ускоренным запуском всех ассоциированных с ним процессов, в частности, и пироптоза. Однако, учитывая, что «цитокиновый шторм» сопровождается высоким уровнем IL-1β, а пироптоз – выработкой инфламмасомами IL-1β, остается открытым вопрос, является ли пироптоз следствием «цитокинового шторма» или это два параллельных идущих процесса.

Безусловно, в условиях COVID-19, как и других стрессовых для организма состояний, причиной развития СГ может стать выработка контринсулярных гормонов, ассоциированных со стрессовой ситуацией в организме, – глюкокортикоидов и катехоламинов. Развитие СГ в этом случае связано с влиянием гормонов стресса на различные звенья метаболизма. Вследствие активации липолиза повышается уровень свободных жирных кислот, что, с одной стороны, ведет к угнетению аэробного окисления глюкозы с последующей стимуляцией глюконеогенеза, с другой – оксидативному стрессу. Контринсулярные гормоны также подавляют секрецию инсулина, стимулируют глюконеогенез и гликогенолиз в печени, вызывая гипергликемию. Повышение уровня катехоламинов ассоциировано со снижением выработки серотонина и его метаболитов, что ведет к уменьшению выделения эндотелиального оксида азота, повышению образования свободных радикалов, уменьшению активности антиоксидантной защиты и активации оксидативного стресса [31]. В случае недостаточности адаптивных процессов антиоксидантной системы организма в условиях генерализованного воспаления, часто сопровождающего COVID-2019, возможно развитие и генерализованного оксидативного стресса. В таком случае гипергликемия может носить не только транзиторный характер. Действие свободных радикалов может привести к программируемой клеточной гибели β-­клеток – к апоптозу, пироптозу [30, 32].

Таким образом, влияние SARS-CoV-2 на углеводный обмен определяется несколькими возможными факторами: это и прямое цитотоксическое воздействие на β-клетку вследствие репликации вируса, и опосредованное повреждение панкреатических β-клеток, связанное со снижением экспрессии АПФ2 на их поверхности, развитием генерализованного воспаления с активацией системы врожденного иммунитета.

В случае развития СД после данной вирусной инфекции остается открытым вопрос о типе диабета. Как и после других вирусных инфекций, нельзя исключить риск развития аутоиммунного СД1, однако возможно развитие и дисфункции β-клеток у лиц, имеющих инсулинорезистентность. В этом случае вероятность развития СД2 выше у лиц, имеющих факторы риска: избыточную массу тела или ожирение, артериальную гипертензию и гиперлипидемию, отягощенный наследственный анамнез, гестационный СД и синдром поликистозных яичников в анамнезе и др. Повышение секреции стрессовых контринсулярных гормонов также приводит к усилению инсулинорезистентности. Учитывая последнюю классификацию СД, предложенную ВОЗ в 2019 г., в случае развития СД после новой коронавирусной инфекции в дебюте заболевания может быть временно поставлен диагноз «неклассифицируемый СД» [33]. Дальнейшее наблюдение и обследование данных пациентов позволит определить тип СД.

Учитывая особенности репродукции SARS-CoV-2, можно предположить развитие гипергликемии как одного из внелегочных проявлений COVID-19. Ключевым механизмом при этом, вероятно, является повреждение панкреатических β-клеток. Особенности SARS-CoV-2 позволяют предположить, что деструктивное влияние вирусов на β-клетки может привести не только к транзиторной гипергликемии, но и развитию СД. Все это указывает на актуальность дальнейших исследований и наблюдения больных, перенесших COVID-19.