Вирус внутри

19 мая 2020


Фото носит иллюстративный характер. Из открытых источников.
Фото носит иллюстративный характер. Из открытых источников.
Клиницисты и патологи во всем мире пытаются разобраться, какой вред наносит SARS-CoV-2 после проникновения в организм. Новая, порой противоречивая информация появляется буквально каждый день. Уже очевидно, что эпицентром заболевания являются легкие. Но не только они. Журнал Science провел собственное расследование и опубликовал отчет, поддержанный Пулитцеровским центром. «МВ» предлагает ознакомиться с некоторыми фрагментами аналитической статьи.

Битва по всем фронтам

«CoViD-19 может поражать практически все системы организма с разрушительными последствиями. Его свирепость удивительна», — говорит Харлан Крумхольц, кардиолог больницы Йельского университета в Нью-Хейвене, возглавляющий группу по сбору клинических данных для CDC. Является ли чрезмерный иммунный ответ причиной самых тяжелых случаев и действительно ли может помочь лечение иммуносупрессивными препаратами? Чем объясняется поразительно низкий уровень кислорода в крови у некоторых пациентов, не имеющих проблем с дыхательной функцией? Превращает ли опасная тенденция к свертыванию крови — а о таких случаях все чаще сообщают  — легкое или даже бессимптомное течение болезни в угрожающую жизни ситуацию? «Использование системного подхода может быть очень полезным, когда мы задумываемся о методах лечения», — считает Нилам Мангалмурти, возглавляющий службу интенсивной терапии в больнице Пенсильванского университета.

Несмотря на то что ежедневно во всем мире появляются тысячи статей, посвященных исследованию CoViD-19, картина по-прежнему неясна, поскольку этот вирус действует так, как, пожалуй, ни один патоген, с которым человечество сталкивалось ранее. Будущее за крупными проспективными контролируемыми исследованиями, а пока ученые извлекают информацию из небольших исследований и отчетов, которые зачастую публикуются с такой скоростью, что не проходят рецензирование. Истину приходится устанавливать по крупицам.

Цитокиновый шторм

Клиницисты подозревают, что силой, ведущей к тяжелому состоянию, выступает чрезмерная реакция иммунной системы, известная как цитокиновый шторм. Цитокины являются химическими сигнальными молекулами, которые направляют здоровый иммунный ответ, но во время цитокинового шторма их уровни значительно превышают необходимые, и иммунные клетки начинают атаковать здоровые ткани. Могут возникнуть повышение проницаемости кровеносных сосудов, падение артериального давления, образование сгустков и катастрофическая недостаточность органов.

Некоторые исследования показали повышенный уровень этих индуцирующих воспаление цитокинов в крови госпитализированных пациентов с CoViD-19. «Истинная заболеваемость и смертность, вероятно, обусловлены непропорциональным воспалительным ответом на вирус», — считает пульмонолог клиники Университета Темпл Джейми Гарфилд. Но другие не столь уверены. «Похоже, переход к тому, чтобы связать CoViD-19 с этими гипервоспалительными состояниями, произошел слишком быстро. Я не видел убедительных данных о том, что это так», — говорит Джозеф Левитт, врач-реаниматолог Медицинской школы Стэнфордского университета. Он крайне обеспокоен тем, что попытки ослабить реакцию цитокинов могут иметь неприятные последствия. Несколько препаратов, нацеленных на определенные цитокины, сегодня проходят клинические испытания в группах пациентов с CoViD-19 по всему миру. 

Левитт опасается, что эти препараты могут подавлять иммунный ответ, необходимый организму для борьбы с вирусом: «Существует реальный риск, что мы допустим усиление вирусной репликации».

Поразить в сердце

Как вирус поражает сердце и кровеносные сосуды, остается загадкой, но десятки препринтов и статей свидетельствуют о том, что такие повреждения распространены. Журнал JAMA Cardiology опубликовал отчет, где было зафиксировано повреждение сердца почти у 20 % пациентов из 416 госпитализированных в Ухане. В другом китайском исследовании 44 % из числа пациентов, поступивших в ОИТ, имели аритмии.

Инфекция также может привести к сужению кровеносных сосудов. Появляются сообщения об ишемии в пальцах рук и ног — уменьшении кровотока, которое может привести к отечности, болезненности в пальцах и гибели тканей.

Сужение кровеносных сосудов может помочь объяснить характер поражения легких, вызванного SARS-CoV-2: у некоторых пациентов чрезвычайно низкое содержание кислорода в крови, но это не побуждает их к дыхательным движениям. Возможно, что на некоторых стадиях заболевания вирус изменяет баланс гормонов, регулирующих артериальное давление, что приводит к сужению кровеносных сосудов в легких. Таким образом, поглощению кислорода препятствуют суженные кровеносные сосуды, а не забитые альвеолы. Эта гипотеза о том, что вирус влияет на биологию сосудов, объясняет, откуда такие низкие уровни кислорода.

Если коронавирус нацелен на кровеносные сосуды, это может объяснить и то, почему пациенты с уже существующим повреждением сосудов, например с СД или АГ, сталкиваются с более высоким риском серьезных заболеваний. Недавние данные CDC о госпитализированных в 14 штатах США выявили, что примерно у одной трети было хроническое заболевание легких, но столько же было диабетиков, а у половины из них еще и АГ. Действительно, факторы риска кажутся скорее сосудистыми: диабет, ожирение, возраст, гипертония, и в статистике не так уж высок процент, например, астматиков.

Ученые все еще пытаются понять, что именно вызывает сердечно-сосудистые повреждения. Вирус ли непосредственно поражает выстилку сердца и кровеносных сосудов, которая богата рецепторами ACE2, или недостаток кислорода из-за хаоса в легких повреждает кровеносные сосуды. А может быть, виной всему цитокиновый шторм…

Атака на почку

Повреждение почек часто встречается в тяжелых случаях и повышает вероятность смерти. Вирус может поражать почки напрямую, или почечная недостаточность может быть частью общего ответа (например, падения артериального давления). Есть исследования, рассматривающие связь между повышенным уровнем рецептора активатора плазминогена урокиназного типа в плазме  при CoViD-19 и риском острого повреждения почек.

Пациентам с CoViD-19 помимо ИВЛ нужны диализные аппараты. «Если эти люди не умирают от легочной недостаточности, они умирают от почечной», — говорит нефролог Дженнифер Фронтера из медицинского центра Langone при Нью-Йоркском университете. Потребность в диализе может быть связана с тем, что почки, обильно наделенные рецепторами ACE2, представляют легкую вирусную мишень.

Согласно одному китайскому исследованию, 27 % из 85 пациентов в Ухане страдали почечной недостаточностью. В другом сообщалось, что у 59 % из почти 200 госпитализированных в китайских провинциях Хубэй и Сычуань зафиксирован белок в моче, а у 44 % — кровь; оба предполагают повреждение почек. Люди с острым повреждением почек умирают в пять раз чаще, чем без него, на фоне CоViD-19.

Вирусные частицы были зафиксированы на электронных микрофотографиях почек в нескольких исследованиях, что свидетельствует о прямой вирусной атаке. Но повреждение почек также может быть сопутствующим: риск повышает как ИВЛ, так и лекарственная терапия, экспериментально применяемая у пациентов с CoViD-19. Цитокиновый шторм также может значительно уменьшить приток крови к почкам, вызывая смертельные повреждения. И, конечно, существующие заболевания, такие как диабет, могут увеличить вероятность повреждения почек.

Удар по мозгу

Установлено, что диссеминация SARS-CoV-2 из системного кровотока или через пластинку решетчатой кости (Lamina cribrosa) может привести к поражению головного мозга. 

По статистике СDC, в США помощь неврологов была необходима 10 % пациентов с коронавирусом. Это пациенты с судорогами и «симпатическим штормом», гиперреакцией симпатической нервной системы, которая проявляется приступами, иными изменениями сознания, которые встречаются после черепно-мозговой травмы. Некоторые ненадолго теряют сознание, многие сообщают о потере обоняния. Случаются инсульты. 

«Конечно, мозг испытывает кислородное голодание. Но ведь рецепторы ACE2 присутствуют в нейрональном кортексе и стволе мозга, —  говорит Роберт Стивенс, врач интенсивной терапии в Медицинском центре Университета Джона Хопкинса. — Неизвестно, при каких обстоятельствах вирус проникает в мозг и взаимодействует с этими рецепторами. 

Тем не менее коронавирус, стоящий за эпидемией SARS 2003 года, мог проникать в нейроны и вызывать энцефалит». 

В апреле в International Journal of Infectious Diseases опубликовано исследование группы специалистов из Японии, показавшее наличие следов нового коронавируса в спинномозговой жидкости у пациента с хронической инфекцией легких, у которого развился менингит и энцефалит, а значит вирус может проникнуть в ЦНС.

The Radiological Society of North America в апрельском номере Radiology опубликовало отчет с рассмотрением случаев CoViD-19-ассоциированной острой геморрагической некротической энцефалопатии. 

У 53-летней сотрудницы авиакомпании с трехдневной историей кашля и лихорадки наблюдались судороги и признаки изменения сознания. Анализ на грипп отрицательный, на SARS-CoV-2 положительный. Анализ спинномозговой жидкости дал ограниченный результат из-за травматической люмбальной пункции. Клеточно-белковый состав ликвора патологии не выявил. Бактериальные культуры не дали роста, тесты на вирус простого герпеса 1-го и 2-го типа, вирус ветряной оспы и вирус Западного Нила отрицательные. 

Неконтрастные КТ-изображения головного мозга демонстрировали симметричную билатеральную гипоаттенуацию медиально в таламусе с нормальной КТ-ангиограммой и венограммой. МРТ показала повреждения, усиливающие геморрагический ободок медиальных височных долей и субинсулярных областей. Пациентке был введен внутривенный иммуноглобулин. 

До сих пор считалось, что острая некротическая энцефалопатия является редким осложнением гриппа и других вирусных инфекций и бывает только у детей. Поскольку число тяжелых пациентов с коронавирусной инфекцией во всем мире увеличивается, клиницисты и рентгенологи должны проявлять настороженность в отношении вероятности этого осложнения на фоне CoViD-19.

На снимках: гиперинтенсивные очаги в режиме T2 FLAIR с двух сторон в медиальных височных долях и таламусе (B) с признаками кровоизлияния, на которые указывает интенсивность гипоинтенсивного сигнала на диффузно-взвешенных изображениях (G) и увеличение обода на постконтрастных изображениях (H).

Крошечные сгустки крови 

Ученые из Массачусетского института и Гарварда подтверждают, что коронавирус может нарушать свертываемость крови и приводить к тромбообразованию, вызывая легочную эмболию и инсульты. 

Как пишет Medical Xpress, сгустки крови провоцируют дыхательную недостаточность. «Когда у вас есть такие отклонения с газами крови и легкие, которые не являются особенно жесткими, первое, что приходит на ум, — что-то не так с кровеносными сосудами легких», — считает доктор медицинских наук Хумана Пура, специалист по легочной и интенсивной терапии нью-йоркской клиники Mount Sinai Beth Israel. Из отчета клиники следует, что у пациентов, имеющих критические проблемы с дыханием, прослеживалась связь с образованием кровяных сгустков. Им пытались повысить уровень кислорода в крови, но процедуры были неэффективны. Отчет также показал семикратное увеличение частоты внезапных инсультов среди молодых пациентов за две недели.   

Голландские исследователи (публикация в Thrombosis Research) обнаружили закономерность: около трети пациентов с CoViD-19, находящихся на интенсивной терапии, имели осложнения, связанные с тромбами в легких или конечностях, а в некоторых случаях инсульт и инфаркт. У 38 % госпитализированных в ОИТ была аномальная свертываемость крови.

«По одной из теорий, когда организм активно борется с возбудителем инфекции, он начинает влиять на факторы свертываемости крови, что может привести либо к образованию тромбов, либо к кровотечению. В случае с Эболой баланс больше склонялся к кровотечению. При CoViD-19 это скорее тромбы», — заявил кардиолог больницы Йельского университета в Нью-Хейвене Харлан Крумхольц. Это может стать причиной инсульта у людей в возрасте 30–40 лет, которые в целом переносят коронавирус в легкой форме или бессимптомно. По мнению врачей, инсульты, как правило, не свойственны людям такого возраста, особенно если речь идет об инсультах в крупных сосудах мозга. 

Влияние нового коронавируса на свертываемость крови широко обсуждается в научной среде. При этом врачи полагают, что лечение тромбоза может даже навредить таким больным. Согласно одному из исследований по теме, люди с высоким уровнем фермента плазмина, расщепляющего тромбы, тяжелее переносят коронавирусную инфекцию. 

Профессор Хонг-Лонг Джи из Университета Техаса (США) считает, что плазмин помогает частицам коронавируса проникать в человеческие клетки.

Вирус проникает в клетки, выстилающие кровеносные сосуды, связываясь с рецепторами АСЕ2 на поверхности клетки. 

Инфекция может способствовать образованию тромбов, развитию аритмий и миокардитов.

Легкие. На поперечном разрезе показаны иммунные клетки, окружающие воспаленную альвеолу, стенки которой разрушаются при атаке вируса, что снижает поглощение кислорода. Повышается температура, пациенты кашляют, чтобы дышать, требуется все больше и больше усилий.

Глаза. Конъюнктивит, воспаление мембраны, которая выстилает переднюю часть глаза и внутреннее веко, чаще встречается у тяжелобольных пациентов.

Нос. Некоторые пациенты теряют обоняние. Гипосмия на ранней стадии заболевания может свидетельствовать не только об отеке слизистой оболочки носоглотки, но и о поражении ЦНС. Ученые предполагают, что вирус может продвигаться по нервным окончаниям носа и повреждать клетки.

Кишечник. Данные биопсии подтверждают, что вирус может поражать нижний отдел желудочно-кишечного тракта, который богат рецепторами АСЕ2. SARS-CoV-2 атакует энтероциты, отвечающие за абсорбцию питательных веществ. В среднем у 20 % пациентов отмечается диарея.

Печень. До половины госпитализированных пациентов имеют уровни ферментов, которые сигнализируют о проблемах с печенью. Иммунная система при перегрузке и лекарства, используемые для борьбы с вирусом, могут стать причиной повреждения.

Инфекция эндотелиальных клеток?

The Lancet опубликовал отчет о вовлечении в патологический процесс эндотелиальных клеток в сосудистом русле различных органов у ряда пациентов с CoViD-19.

В настоящее время неизвестно, связаны ли сосудистые нарушения при CoViD-19 с поражением вирусом эндотелиальных клеток. Но интересно, что SARS-CoV-2 может непосредственно инфицировать искусственные органоиды кровеносных сосудов человека in vitro, что показано в экспериментах.

Клинические случаи

Мужчина, 71 год, после трансплантации почки, ИБС, АГ. Состояние резко ухудшилось на фоне подтвержденной коронавирусной инфекции. Полиорганная недостаточность наступила на 8-й день заболевания, пациент умер. На вскрытии под электронной микроскопией среза пересаженной почки выявлены включения вирионов в эндотелиальных клетках сосудов. При гистологическом анализе обнаружена инфильтрация эндотелия воспалительными клетками. В тканях сердца, тонкого кишечника и легких выявлены апоптозные тельца. В легких также обнаружены скопления мононуклеарных клеток, в сосудах легких — застой крови.

Женщина, 58 лет, сахарный диабет, ожирение, АГ. Прогрессирующая дыхательная недостаточность на фоне CoViD-19 с последующей мультиорганной недостаточностью. На фоне острой почечной недостаточности возникла необходимость в диализе. На 16-й день в связи с ишемией тонкого кишечника принято решение об эктомии некротизированной части. 

Острая сердечная недостаточность по малому кругу с последующим подъемом сегмента ST и инфарктом миокарда, что привело к остановке сердца и смерти. При исследовании гистологических препаратов: лимфоцитарный эндотелиит сосудов легких, сердца, почек и печени с признаками некроза гепатоцитов. Картина инфаркта миокарда без признаков миокардита. В тонком кишечнике — эндотелиит подслизистых сосудов.

Мужчина, 69 лет, АГ, CoViD-19, прогрессирующая дыхательная недостаточность с последующей ИВЛ. На Эхо-КГ снижение фракции выброса левого желудочка. Сердечная недостаточность с последующей мезентериальной ишемией. 

Выполнена резекция части тонкой кишки. Пациент выжил. При гистологическом исследовании резецированной части кишки выявлены признаки васкулита подслизистых сосудов и апоптозные тельца.

Авторы исследования приводят доказательства прямого поражения эндотелиальных клеток коронавирусом. Наличие рецепторов ACE2 в легких, являющихся мишенью для адгезии вируса, клинически выливается в картину «пневмонии», но это не полностью объясняет природу заболевания. Данные рецепторы также широко представлены в сосудах других органов. Местные иммуноклеточные реакции, спровоцированные прямым повреждением клеток вирусом или иммуномедиаторами, могут приводить к повреждению сосудов во многих органах и тканях.

Эндотелий сосудов является активным паракринным, эндокринным и аутокринным органом, который необходим для регуляции тонуса сосудов и поддержания гомеостаза. Эндотелиальная дисфункция является основной детерминантой микрососудистой дисфункции путем смещения сосудистого равновесия в направлении большей вазоконстрикции с последующей ишемией органа, воспалением, ассоциированным отеком ткани, а также прокоагулянтным состоянием крови.

Наличие вирусных элементов и накопление воспалительных клеток в эндотелии свидетельствует о том, что вирус SARS-CoV-2 способствует индукции эндотелиита сразу в нескольких органах. Кроме того, важную роль в повреждении эндотелиальных клеток у пациентов с CoViD-19 может играть индукция апоптоза и пироптоза. Это может объяснить системное нарушение микроциркуляторной функции в сосудистых руслах различных органов и систем и клинические последствия у пациентов с CoViD-19.

Данная гипотеза дает теоретическое обоснование для терапии, направленной на стабилизацию эндотелиальных клеток и их функции при борьбе с репликацией вируса, особенно при помощи противовоспалительных антицитокиновых препаратов, ингибиторов АПФ и статинов. Эта стратегия может оказаться актуальной для особенно уязвимой категории пациентов с ранее существовавшей эндотелиальной дисфункцией (мужской пол, курение, АГ, диабет, ожирение, установленные сердечно-сосудистые заболевания).

Электронная микроскопия выявила структуры вирусных включений в эндотелиальных клетках (A, B). Гистология обнаружила скопление воспалительных клеток, связанных с эндотелием, апоптозные тельца в сердце, тонкой кишке (C) и легких (D).

Оксана Григорьева, Минск.