Comparative evaluation of endothelial dysfunction in carbohydrate imbalance in patients with and without COVID-19

DOI: https://doi.org/10.29296/25877305-2023-06-02
Issue: 
6
Year: 
2023

N. Mukhamadzie Askarov; Professor L. Khidirova, MD; Z. Osmieva
Novosibirsk State Medical University, Ministry of Health of Russia

The endothelium is a fully valid organ that is involved in the regulation of many processes in the body. A huge number of both internal and external environmental factors influence the function of endothelial tissue, which makes the study of its dysfunction an urgent medical problem. As of now, it has been proven that carbohydrate imbalance is of paramount importance in the biochemical processes regulated by the endothelium, whereas the COVID-19 pandemic has shown the need for a more detailed study of the impact of endothelial dysfunction on the body. The paper reviews the literature on studying the mechanisms of endothelial dysfunction in carbohydrate imbalance and compares the clinical and morphological indicators in patients who have and do not have a history of type 2 diabetes mellitus and COVID-19.
Keywords: 
endocrinology
infectious diseases
endothelial dysfunction
diabetes mellitus
hyperglycemia
vascular complications
COVID-19
glycosylation
SARS-CoV-2.

References: 
  1. Куликов Д.А., Глазков А.А., Ковалева Ю.А. и др. Перспективы использования лазерной допплеровской флоуметрии в оценке кожной микроциркуляции крови при сахарном диабете. Сахарный диабет. 2017; 204: 279–85 [Kulikov D.A., Glazkov A.A., Kovaleva Yu.A. et al. Prospects of laser doppler flowmetry application in assessment of skin microcirculation in diabetes. Diabetes Mellitus. 2017; 20 (4): 279–85 (in Russ.)]. DOI: https://doi.org/10.14341/DM8014
  2. Гоженко А.И., Кузнецова А.С., Кузнецова Е.С. и др. Эндотелиальная дисфункция в патогенезе осложнений сахарного диабета. Сообщение I. Эндотелиальная дисфункция: этиология, патогенез и методы диагностики. Ендокринологія. 2017; 22 (2): 171–81 [Gozhenko A.I., Kuznetsova H.S., Kuznetsova K.S. et al. Endothelial dysfunction in the pathogenesis of diabetes complications. The message I. Endothelial dysfunction: etiology, pathogenesis and diagnostic methods. Endokrinologiia. 2017; 22 (2): 171–81 (in Russ.)].
  3. Васина Л.В., Петрищев Н.Н., Власов Т.Д. Эндотелиальная дисфункция и ее основные маркеры. Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2017; 16 (1): 4–15 [Vasina L.V., Petrishchev N.N., Vlasov T.D. Markers of endothelial dysfunction. Regional blood circulation and microcirculation. 2017; 16 (1): 4–15 (in Russ.)]. DOI: 10.24884/1682-6655-2017-16-1-4-15
  4. Васина Л.В., Власов Т.Д., Петрищев Н.Н. Функциональная гетерогенность эндотелия (обзор). Артериальная гипертензия. 2017; 23 (2): 88–102 [Vasina L.V., Vlasov T.D., Petrishchev N.N. Functional heterogeneity of the endothelium (the review). Arterial hypertension. 2017; 23 (2): 88–102 (in Russ.)]. DOI: 10.18705/1607-419X-2017-23-2-88-102
  5. Мельникова Ю.С., Макарова Т.П. Эндотелиальная дисфункция как центральное звено патогенеза хронических болезней. Казанский медицинский журнал. 2015; 96 (4): 659–65 [Mel’nikova Ju.S., Makarova T.P. Endothelial dysfunction as the key link of chronic diseases pathogenesis. Kazan Medical Journal. 2015; 96 (4): 659–65 (in Russ.)]. DOI: 10.17750/KMJ2015-659
  6. Власов Т.Д., Нестерович И.И., Шиманьски Д.А. Эндотелиальная дисфункция: от частного к общему. Возврат к «старой парадигме»? Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2019; 18 (2): 19–27 [Vlasov T.D., Nesterovich I.I., Shimanski D.A. Endothelial dysfunction: from the particular to the general. Return to the «Old Paradigm»? Regional hemodynamics and microcirculation. 2019; 18 (2): 19–27 (in Russ.)]. DOI: 10.24884/1682-6655-2019-18-2-19-27
  7. Torimoto K., Okada Y., Tanaka Y. Type 2 diabetes and vascular endothelial dysfunction. J Uoeh. 2018; 40 (1): 65–75. DOI: 10.7888/juoeh.40.65
  8. Sena C.M., Pereira A.M., Seiça R. Endothelial dysfunction — a major mediator of diabetic vascular disease. Biochimica Biophysica Acta. 2013; 1832 (12): 2216–31. DOI: 10.1016/j.bbadis.2013.08.006
  9. Kaur R., Kaur M., Singh J. Endothelial dysfunction and platelet hyperactivity in type 2 diabetes mellitus: molecular insights and therapeutic strategies. Cardiovasc Diabetol. 2018; 17 (1): 121. DOI: 10.1186/s12933-018-0763-3
  10. Zhang H., Dellsperger K.C., Zhang C. The link between metabolic abnormalities and endothelial dysfunction in type 2 diabetes: an update. Basic Res Cardiol. 2012; 107 (1): 237. DOI: 10.1007/s00395-011-0237-1
  11. Иванов А.Н., Пучиньян Д.М., Норкин И.А. Барьерная функция эндотелия, механизмы ее регуляции и нарушения. Успехи физиологических наук. 2015; 46 (2): 72–96 [Ivanov A.N., Puchinyan D.M., Norkin I.A. Vascular endothelial barrier function. Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 2015; 46 (2): 72–96 (in Russ.)].
  12. Palella E., Cimino R., Pullano S.A. et al. Laboratory parameters of hemostasis, adhesion molecules, and inflammation in type 2 diabetes mellitus: correlation with glycemic control. Int J Environ Res Public Health. 2020; 17 (1): E300. DOI: 10.3390/ijerph17010300
  13. Sena C.M., Carrilho F., Seiç R.M. Endothelial dysfunction in type 2 diabetes: targeting inflammation. In: Lenasi H, editor. Endothelial dysfunction – old concepts and new challenges. London: Intechopen, 2018; р. 231–49. DOI: 10.5772/intechopen.76994
  14. Sena C.M., Leandro A., Azul L. et al. Vascular oxidative stress: impact and therapeutic approaches. Front Physiol. 2018; 9: 1668. DOI: 10.3389/fphys.2018.01668
  15. Roberts A.C., Porter K.E. Cellular and molecular mechanisms of endothelial dysfunction in diabetes. Diab Vasc Dis Res. 2013; 10 (6): 472–82. DOI: 10.1177/1479164113500680
  16. Попыхова Э.Б., Иванов А.Н., Степанова Т.В. и др. Взаимосвязь нарушений углеводного обмена и маркеров дисфункции эндотелия у животных с абсолютной недостаточностью инсулина при биостимуляции аутотрансплантацией кожного лоскута. Саратовский научно-медицинский журнал. 2019; 5 (2): 379–82 [Popykhova E.B., Ivanov A.N., Stepanova T.V. et al. The relation of carbohydrate metabolism disorders and markers of endothelial dysfunction in animals with absolute insulin deficiency at biostimulation by autotransplantation of the skin flap. Saratov journal of medical scientific research. 2019; 15 (2): 379–82 (in Russ.)].
  17. Лебедева Н.О., Викулова О.К. Маркеры доклинической диагностики диабетической нефропатии у пациентов с сахарным диабетом 1 типа. Сахарный диабет. 2012; 2: 38–45 [Lebedeva N.O., Vikulova O.K. Pre-clinical markers for diagnosis of diabetic nephropathy in patients with type 1 diabetes mellitus. Diabetes Mellitus. 2012; 2: 38–45 (in Russ.)]. DOI: 10.14341/2072-0351-5517
  18. Шестакова М.В. Сахарный диабет и хроническая болезнь почек: возможности прогнозирования, ранней диагностики и нефропротекции в XXI веке. Тер арх. 2016; 6: 84–8 [Shestakov M.V. Diabetes mellitus and chronic kidney disease: Possibilities of prediction, early diagnosis, andnephroprotection in the 21st century. Ter Arch. 2016; 6: 84–8 (in Russ.)]. DOI: 10.17116/terarkh201688684-88
  19. Sasso F.C., Zuchegna C., Tecce M.F. et al. High glucose concentration produces a short-term increase in pERK1/2 and p85 proteins, having a direct angiogenetic effect by an action similar to VEGF. Acta Diabetol. 2020; 57 (8): 947–58. DOI: 10.1007/s00592-020-01501-z
  20. Степанова Т.В., Иванов А.Н., Терешкина Н.Е. и др. Маркеры эндотелиальной дисфункции: патогенетическая роль и диагностическое значение (обзор литературы). Клиническая лабораторная диагностика. 2019; 64 (1): 34–41 [Stepanova T.V., Ivanov A.N., Tereshkina N.E. et al. Markers of endothelial dysfunction: pathogenetic role and diagnostic significance. Klinicheskaya Laboratornaya Diagnostika. 2019; 64 (1): 34–41 (in Russ.)]. DOI: 10.18821/0869-2084-2018-63-34-41
  21. Занозина О.В., Боровков Н.Н., Щербатюк Т.Г. Свободнорадикальное окисление при сахарном диабете 2-го типа: источники образования, составляющие, патогенетические механизмы токсичности. Современные технологии в медицине. 2010; 3: 104–12 [Zanozina O.V., Borovkov N.N., Sherbatyuk T.G. Free-radical oxidation at a diabetes mellitus of the 2 type: sources of formation, components, pathogenetic mechanisms of toxicity. Modern technologies in medicine. 2010; 3: 104–12 (in Russ.)].
  22. Gero D. Hyperglycemia-induced endothelial dysfunction. In: Lenasi H, editor. Endothelial dysfunction – old concepts and new challenges. London: Intechopen, 2018; р. 179–210. DOI: 10.5772/intechopen.76994
  23. Goldberg H.J., Whiteside C.I., Fantus I.G. The hexosamine pathway regulates the plasminogen activator inhibitor-1 gene promoter and sp1 transcriptional activation through protein kinase С-beta I and -delta. J Biol Chem. 2002; 277: 33833–41.
  24. Dhananjayan R., Koundinya K.S., Malati T. et al. Endothelial dysfunction in type 2 diabetes mellitus. Indian J Clin Biochem. 2016; 31 (4): 372–79. DOI: 10.1007/s12291-015-0516-y
  25. Худякова Н.В., Пчелин И.Ю., Шишкин А.Н. Взаимосвязь гипергомоцистеинемии с гематологическими нарушениями и сердечно-сосудистыми осложнениями при диабетической нефропатии. Научный аспект. 2015; 2: 271–81 [Khudyakova N.V., Pchelin I.Yu., Shishkin A.N. Vzaimosvyaz' gipergomotsisteinemii s gematologicheskimi narusheniyami i serdechno-sosudistymi oslozhneniyami pri diabeticheskoi nefropatii. Nauchnyi aspekt. 2015; 2: 271–81 (in Russ.)].
  26. Jenkins A.J., Joglekar M.V., Hardikar A..A et al. Biomarkers in diabetic retinopathy. Rev Diabet Stud. 2015; 12 (1–2): 159–95. DOI: 10.1900/RDS.2015.12.159
  27. Stirban A., Gawlowski T., Roden M. Vascular effects of advanced glycation endproducts: clinical effects and molecular mechanisms. Mol Metab. 2013; 3 (2): 94–108. DOI: 10.1016/j.molmet.2013.11.006
  28. Ahmad S., Siddiqui Z., Rehman S. et al. A glycation angle to look into the diabetic vasculopathy: cause and cure. Curr Vasc Pharmacol. 2017; 15 (4): 352–64. DOI: 10.2174/1570161115666170327162639
  29. Kohata Y., Ohara M., Nagaike H. et al. Association of hemoglobin A1c, 1,5-anhydro-D-glucitol and glycated albumin with oxidative stress in type 2 diabetes mellitus patients: a cross-sectional study. Diabetes Ther. 2020; 11 (3): 655–65. DOI: 10.1007/s13300-020-00772-7
  30. Ravi R., Ragavachetty N.N., Subramaniam R.B. Effect of advanced glycation end product on paraoxonase 2 expression: Its impact on endoplasmic reticulum stress and inflammation in HUVECs. Life Sci. 2020; 246: 117397. DOI: 10.1016/j.lfs.2020.117397
  31. De la Cruz-Ares S., Cardelo M.P., Gutiérrez-Mariscal F.M. et al. Endothelial dysfunction and advanced glycation end products in patients with newly diagnosed versus established diabetes: from the CORDIOPREV study. Nutrients. 2020; 12 (1): E238. DOI: 10.3390/nu1201023
  32. Рекомендации по диагностике и интенсивной терапии синдрома диссеминированного внутрисосудистого свертывания крови при вирусном поражении легких. Под ред. П.А. Воробьева, В.А. Елыкомова. М.: Московское городское общество терапевтов, 2020 [Rekomendatsii po diagnostike i intensivnoi terapii sindroma disseminirovannogo vnutrisosudistogo svertyvaniya krovi pri virusnom porazhenii legkikh. Ed. by P.A. Vorob'ev, V.A. Elykomov. M.: Moskovskoe gorodskoe obshchestvo terapevtov, 2020 (in Russ.)].
  33. Борщикова Т.И., Епифанцева Н.Н., Кан С.Л. и др. Дисфункция сосудистого эндотелия при тяжелой черепно-мозговой травме. Медицина в Кузбассе. 2019; 18 (2): 5–11 [Borshchikova T.I., Epifantseva N.N., Kan S.L. et al. Dysfunction of the vasculars endothelia in the traumatic brain injury. Medicine in Kuzbass. 2019; 18 (2): 5–11 (in Russ.)].
  34. Попкова О.В., Кудаева И.В., Маснавиева Л.Б. Некоторые подходы к определению дисфункции эндотелия при профессиональных заболеваниях токсической этиологии. Медицинский алфавит. 2012; 4: 55–7 [Popkova O.V., Kudaeva I.V., Masnavieva L.B. Some approaches to determining the endothelial dysfunction in occupational diseases of toxic etiology. Meditsinskiy alfavit. 2012; 4: 55–7 (in Russ.)].
  35. Яворовский А.П., Карлова Е.А., Шейман Б.С. Токсикокинетические механизмы формирования эндотелиальной дисфункции как раннего клинического проявления хронического отравления свинцом. Сердце и сосуды. 2015; 3 (51): 92–8 [Yavorovskii A.P., Karlova E.A., Sheiman B.S. Toksikokineticheskie mekhanizmy formirovaniya endotelial'noi disfunktsii kak rannego klinicheskogo proyavleniya khronicheskogo otravleniya svintsom. Serdtse i sosudy. 2015; 3 (51): 92–8 (in Russ.)].
  36. Анохина И.П., Клименко Т.В. Патогенетические механизмы зависимости от психоактивных веществ: исследования медико-биологического отдела ННЦ наркологии в 2019 г. Вопросы наркологии. 2020; 1 (184): 39–59 [Anokhina I.P., Klimenko T.V. Pathogenetic mechanisms of substance dependence: research in the biomedical department of the National Scientific Research Centre on Addictions in 2019. Journal of Addiction Problems. 2020; 1 (184): 39–59 (in Russ.)]. DOI: 10.47877/0234-0623_2020_1_39
  37. Dubei M.J., Grosh R., Chatterjee S. et al. COVID19 and addiction. Diabetes Metab Syndr. 2020; 14 (5): 817–23. DOI: 10.1016/j.dsx.2020.06.008
  38. Patanavanich R., Glantz S.A. Smoking is associated with COVID-19 progression: a meta-analysis. Nicotine Tob Res. 2020; 22 (9): 1653–6. DOI: 10.1093/ntr/ntaa082
  39. Chick J. Alcohol and COVID-19. Alcohol and Alcoholism. 2020; 55 (4): 341–2. DOI: 10.1093/alcalc/agaa039
  40. Ермолаева Е.Е., Гончаров Н.В., Радилов А.С. и др. Ингибирование эстераз и функциональная активность макрофагов, тромбоцитов, эндотелия при низкоуровневом воздействии диизопропилфторфосфата и фосфакола. Токсикологический вестник. 2008; 2 (89): 2–7 [Ermolaeva E.E., Goncharov N.V., Radilov A.S. et al. Inhibition of eslcrase and functional activity of macrophages, trombocyles, endothelium al low exposure to diisopropylfluoro phosphale and phosphakol. Toksikologicheskii vestnik. 2008; 2 (89): 2–7 (in Russ.)].
  41. Василюк В.Б. Эндотелиальная дисфункция и ее возможные механизмы формирования у персонала объектов хранения и уничтожения химического оружия. Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2008; 1 (21): 218–24 [Vasilyuk V.B. Endotelial'naya disfunktsiya i ee vozmozhnye mekhanizmy formirovaniya u personala ob"ektov khraneniya i unichtozheniya khimicheskogo oruzhiya. Vestnik Rossiiskoi Voenno-meditsinskoi akademii. 2008; 1 (21): 218–24 (in Russ.)].
  42. Коростовцева Л.С., Ротарь О.П., Конради А.О. COVID-19: каковы риски пациентов с артериальной гипертензией? Артериальная гипертензия. 2020; 26 (2): 124–32 [Korostovtseva L.S., Rotar O.P., Konradi A.O. COVID-19: what are the risks in hypertensive patients? Arterial Hypertension. 2020; 26 (2): 124–32 (in Russ.)]. DOI: 10.18705/1607-419X-2020-26-2-124-132
  43. Медведева С.О., Колбасников С.В. Особенности эмоциональных и гемодинамических расстройств у больных артериальной гипертонией с ожирением. Медицинский алфавит. 2016; 14 (277): 38–40 [Medvedeva S.O., Kolbasnikov S.V. Features of emotional and hemodynamic disorders in patients with arterial hypertension and obesity. Meditsinskii alfavit. 2016; 14 (277): 38–40 (in Russ.)].
  44. Терентьева Н.Н., Попова М.А. Оценка состояния эндотелиальной дисфункции при сочетании ишемической болезни сердца и хронической обструктивной болезни легких. Клиническая медицина. 2015; 2 (24): 36–9 [Terentieva N.N., Popova M.A. Assessment of endothelial dysfunction with combination of ischemic heart disease and chronic obstructive pulmonary disease. Klinicheskaya meditsina. 2015; 2 (24): 36–9 (in Russ.)].
  45. Федин А.И. Неврологическая клиническая патология, ассоциированная с COVID-19. Неврология и нейрохирургий. Восточная Европа. 2020; 10 (2): 312–29 [Fedin A. Neurological clinical manifestations, associated with COVID-19. Neurology and Neurosurgery. Eastern Europe. 2020; 10 (2): 312–29 (in Russ.)]. DOI: 10.34883/PI.2020.2.2.024
  46. Зайратьянц О.В., Самсонова М.В., Михалева Л.М. и др. Патологическая анатомия COVID-19: Атлас. М.: ГБУ «НИИОЗММ ДЗМ», 2020 [Zairat'yants O.V., Samsonova M.V., Mikhaleva L.M. et al. Patologicheskaya anatomiya COVID-19: Atlas. M.: GBU «NIIOZMM DZM», 2020 (in Russ.)].
  47. Бородулина Е.А., Васнева Ж.П., Вдоушкина Е.С. и др. Особенности гематологических и гемостазиологических показателей при коронавирусной инфекции COVID-19 и внебольничной пневмонии. Acta Biomedica Scientifica (East Siberian Biomedical Journal). 2021; 6 (1): 40–7 [Borodulina E.A., Vasneva Zh.P., Vdoushkina E.S. et al. Features of hematological and hemostasiological parameters in coronavirus infection COVID-19 and community-acquired pneumonia Acta Biomedica Scientifica (East Siberian Biomedical Journal). 2021; 6 (1): 40–7 (in Russ.)]. DOI: 10.29413/ABS.2021-6.1.6
  48. Бородулина Е.А., Васнева Ж.П., Бородулин Б.Е. и др. Гематологические показатели при поражениях легких, вызванных инфекцией COVID-19. Клиническая лабораторная диагностика. 2020; 65 (11): 676–82 [Borodulina E.A., Vasneva Zh.P., Borodulin B.E. et al. Hematological indicators for lung damage caused by COVID-19 infection. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2020; 65 (11): 676–82 (in Russ.)]. DOI: 10.18821/0869-2084-2020-65-11-676-682
  49. Аксенова А.Ю. Фактор Фон Виллебранда и повреждение эндотелия: возможная связь с COVID-19. Экологическая генетика. 2020; 18 (2): 135–8 [Aksenova A.Y. Von Willebrand factor and endothelial damage: a possible association with COVID-19. Ecological genetics. 2020; 18 (2): 135–8 (in Russ.)]. DOI: 10.17816/ecogen33973
  50. Дремина Н.Н., Шурыгин М.Г., Шурыгина И.А. Эндотелины в норме и патологии. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016; 10 (2): 210–4 [Dremina N.N., Shurygin M.G., Shurygina I.A. Endothelins under normal and pathological conditions. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2016; 10 (2): 210–4 (in Russ.)].
  51. Хидирова Л.Д., Федорук В.А., Васильев К.О. Роль новой коронавирусной инфекции, вызванной вирусом SARS-CoV-2, в манифестации мультисистемного воспалительного синдрома. Профилактическая медицина. 2021; 24 (6): 110–5 [Khidirova L.D., Fedoruk V.A., Vasiliev K.O. Role of the new coronavirus infection caused by the SARS-COV-2 virus in the manifestation of multisystem inflammatory syndrome. Profilakticheskaya Meditsina. 2021; 24 (6): 110–5 (in Russ.)]. DOI: 10.17116/profmed202124061110
  52. Старичкова А.А., Цыганкова О.В., Хидирова Л.Д. и др. Кардиометаболические особенности постковидного синдрома у лиц пожилого и старческого возраста с коморбидной патологией. РМЖ. Медицинское обозрение. 2022; 6 (9): 501–8 [Starichkova A.A., Tsygankova O.V., Khidirova L.D. et al. Cardiometabolic characteristics of post-COVID-19 syndrome in elderly and senile patients with comorbidities. Russian Medical Inquiry. 2022; 6 (9): 501–8 (in Russ.)]. DOI: 10.32364/2587-6821-2022-6-9-501-508