лого проекта

Морфологическая характеристика новой коронавирусной болезни 2019 года (COVID-19) посредством посмертной пункционной биопсии

Sufang Tian1 ● Yong Xiong2 ● Huan Liu1 ● Li Niu1 ● Jianchun Guo1 ● Meiyan Liao3 ● Shu-Yuan Xiao1,4

1. Department of Pathology, Zhongnan Hospital of Wuhan University, Wuhan, China. 2. Department of Infectious Diseases, Zhongnan Hospital of Wuhan University, Wuhan, China. 3. Department of Radiology, Zhongnan Hospital of Wuhan University, Wuhan, China. 4. Department of Pathology, University of Chicago Medicine, Chicago, IL 60637, USA.

Авторы, ответственные за переписку: Meiyan Liao — liaomy@whu.edu.cn; Shu-Yuan Xiao — syxiao@uchicago.edu

Получено: 6 марта 2020 года Исправлено: 23 марта 2020 года Принято: 23 марта 2020 года

Авторское право: © Соавторы, под эксклюзивной лицензией United States & Canadian Academy of Pathology 2020

Аннотация

Скудное количество данных имеется о патологических изменениях при новой коронавирусной болезни 2019 года (COVID-19). Чтобы получить знания о патологии, которая может способствовать прогрессированию заболевания и летальному исходу, мы провели посмертную игольную кор-биопсию легких, печени и сердца у четырех пациентов, которые умерли от пневмонии COVID-19. Было исследовано трое мужчин и одна женщина в возрасте от 59 до 81 лет. У каждого пациента было минимум одно основное заболевание, включающее иммуносупрессию (хронический лимфоцитарный лейкоз и трансплантация почки) или другие состояния (цирроз печени, гипертензия и диабет). Время от начала заболевания до смерти варьировало от 15 до 52 дней. Все пациенты имели повышенное количество лейкоцитов, со значительным возрастанием перед смертью, и все имели лимфоцитопению, за исключением пациента с лейкозом. Гистологически основной находкой в легких было повреждение альвеолярных эпителиальных клеток, образование гиалиновых мембран и гиперплазия пневмоцитов II типа – все компоненты диффузного альвеолярного повреждения. Очевидна консолидация путем фибробластической пролиферации с внеклеточным матриксом и фибринообразующими кластерами в воздушном пространстве. У одного пациента консолидация состояла из обильной внутриальвеолярной нейтрофильной инфильтрации с наложенной бактериальной бронхопневмонией. В печени наблюдается легкая дольчатая инфильтрация мелкими лимфоцитами и центрилобулярная синусоидальная дилатация. Пятнистый некроз также имеется. В сердце наблюдается только легкий очаговый фиброз и легкая гипертрофия миокарда, изменения, вероятно, связанные с основным заболеванием. В заключение, посмертные исследования показывают прогрессирующее диффузное альвеолярное повреждение, а также наложенную бактериальную пневмонию у некоторых пациентов. Изменения в печени и сердце, вероятно, вторичны или связаны с основными заболеваниями.

Введение

Коронавирусная болезнь-19 (COVID-19), также известная как новая коронавирусная пневмония, впервые возникла в Ухане (Китай) в начале декабря 2019 года. В течение 2 месяцев COVID-19 распространился по всему миру и к 24 февраля подтверждено 77 059 случаев инфицирования, в том числе 2446 случаев со смертельным исходом в Китае к 24 февраля 2020 [1, 2]. SARS-COV-2 (тяжелый острый респираторный синдром-2) имеет сходство с SARS-CoV в последовательности генома, биологическом поведении и клинических проявлениях [25]. Имеет четыре основных структурных белка: гликопротеин поверхности в виде шипа, белок малой оболочки, матриксный белок и белок нуклеокапсида [3, 6]. Спайковый белок связывается с рецепторами хозяина через рецептор-связывающие домены (RBDs) ангиотензина-превращающий фермент 2 (АСЕ2) [7]. Белок АПФ2 обнаружен в различных органах человека, в том числе в дыхательной системе, желудочно-кишечном тракте, лимфатических узлах, тимусе, костном мозге, селезенке, печени, почках и мозга [8]. Общие клинические проявления COVID-19 включают лихорадку, сухой кашель, одышку, боль в мышцах, спутанность сознания, головную боль, боль в горле, насморк, боль в груди, диарею, тошноту и рвоту [5]. SARS-COV-2 считается более контагиозным, чем SARS-COV [9].

Много исследований опубликовано по эпидемиологии и клиническим проявлениям COVID-19 [2, 3, 1012], но патологических данных по этому заболеванию пока мало. Мы сообщили о легочной патологии ранней фазы COVID-19 у двух пациентов, которым была выполнена лобэктомия легкого по поводу аденокарциномы [13]. Другие опубликовали отчет о случаях использования биопсии после смерти [12]. Однако до настоящего времени все еще отсутствуют гистопатологические данные, основанные на рутинных вскрытиях. В настоящем исследовании мы включили посмертные биопсии четырех пациентов из нашей больницы. Гистопатологические данные представлены здесь.

Материалы и методы

Пациенты и клинические данные

Все пациенты были из больницы Чжуннаньского университета города Ухань и соответствовали критериям клинической диагностики, предоставленным Национальной комиссией здравоохранения Китая (http://www.nhc.gov.cn/yzygj/s7652m/202002 /e84bd30142ab4d8982326326e4db22ea.shtml), а также имели положительный тест на нуклеиновую кислоту, полученный в мазках из носоглотки. Их электронные медицинские карты были подвергнуты ретроспективному анализу с целью выявления клинических особенностей пациентов и результатов лабораторных исследований. Были рассмотрены демографические данные, история болезни, компьютерные томографические (КТ) или рентгенологические снимки грудной клетки, лабораторные данные (включая тесты на нуклеиновую кислоту, общий анализ крови и другие биохимические параметры печени и сердца) и продолжительность болезни. Характеристики всех включенных случаев представлены в Таблице 1. Динамические профили общего анализа крови, а также изображения КТ грудной клетки и рентгеновские снимки показаны на рис. 1 и 2 соответственно.

Заготовка образцов и патологоанатомическая экспертиза

С разрешения семей пациентов в течение часа после смерти в помещении с отрицательным давлением воздуха была проведена игольная кор-биопсия внутренних органов, включая легкие, печень и сердце. Манипуляции проводились без ультразвукового наведения, последние рентгенологические снимки пациентов и анатомические ориентиры были использованы в качестве эталонов. Ткани были получены и зафиксированы в нейтральном буферном растворе формалина в течение более 24 часов, после чего обработаны в соответствии со стандартными мерами биобезопасности. Были подготовлены срезы, окрашенные гематоксилином и эозином, и стекла были изучены двумя патологанатомами (SFT [тест Сейбина-Фельдмана] и SYX). Иммуногистохимическое окрашивание проводили на образце печени Пациента 1, у которого в анамнезе был хронический лимфолейкоз. Иммуногистохимия использовалась для проверки подмножеств малых лимфоцитов, обнаруженных в портальных трактах, с использованием антител против CD20, CD3, CD5, CD23, CD4 и CD8 (Agilent Technologies, США). Все антитела были использованы в предварительно разведенном виде, а иммуногистохимическое окрашивание проводилось с использованием автоматического прибора Leica Bond-Max.

диаграммы клинического анализа крови четырех пациентов с COVID-19
Рис. 1. Последовательные диаграммы клинического анализа крови, включающего количество лейкоцитов, нейтрофилов и лимфоцитов у четырех пациентов. Сплошная плоская линия обозначает нижний нормальный предел количества лимфоцитов (1,1 × 109 /л). У пациента 1 (а) повышенное количество лимфоцитов коррелирует с его основным диагнозом – хроническим лимфолейкозом (ХЛЛ). Выраженная лимфоцитопения наблюдается у пациентов 2, 3 и 4 (b, c, d).

Тест-система полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией в режиме реального времени для COVID-19 в ткани

Зафиксированные в формалине и залитые парафином тканевые блоки использовались для приготовления 20-ти последовательных срезов блоков толщиной 4 мкм. Общую РНК экстрагировали с использованием набора для выделения образца РНК (№ по каталогу 8.0224101X036G, версия B2.8, от Amoy Diagnostics Co. Ltd, Xiamen, Китай) и проверяли на концентрацию с помощью ультрафиолетового микроанализатора белок-нуклеиновой кислоты SMA4000. Полимеразная цепная реакция с обратной транскрипцией в режиме реального времени (RT-PCR в режиме реального времени) проводилась на системе Mx3000P qPCR с набором для обнаружения нуклеиновых кислот 2019-нКоВ (каталог 8.0131901X024E, версия B1.0, от Amoy Diagnostics Co). Ltd, Xiamen, Китай) согласно протоколу производителя. Два гена-мишени, открытая рамка считывания 1ab (ORF1ab) и гены нуклеокапсидного белка (N) были одновременно амплифицированы и исследованы во время анализа ОТ-ПЦР (ПЦР с обратной транскрипцией) в режиме реального времени. Праймеры для мишени 1 (ORF1ab) представляли собой прямой 5′-CCCTGTGGGTTTTACACTTAA-3′ и обратный 5′-CGATTGTGCATCAGCTGA-3′; и зонд был 5′-ROX-CCGTCTGCGGTATGT-MGB-3′. Праймерами для мишени 2 (N) были прямой 5′-GGGGAACTTCTCCTGCTAGAAT-3′ и обратный 5′-CAGACATTTTGCTCTCAAGCTG-3′; и зонд был 5′-FAM-CTGCTGCTTGACAGAT-MGB-3′. Порог цикла (Ct) менее 37 определен как положительный результат, а Ct более 40 определен как отрицательный. Эти критерии тестирования были использованы на основе рекомендаций Национального института по контролю и профилактике вирусных заболеваний (Китай) (http://ivdc.Chinacdc.cn/kyjz/202001/t20200121_211337.html). Были включены положительный и отрицательный контрольные образцы. Внутренний контрольный образец HEX, соответствующий конститутивному гену GUSB, который кодирует бета-глюкуронидазу (β-глюкуронидазу), также был включен.

Рентгенографическое изображение  КТ грудной клетки пациентов с COVID-19
Рис. 2. Рентгенографические изображения КТ грудной клетки и рентгенограммы четырех пациентов. Для каждого пациента левое и правое изображения представляют самый ранний и самый поздний контрольные снимки соответственно.

КТ грудной клетки пациента 1 показала множественные очаги по типу «матового стекла» в верхних долях обоих легких, которые стали более выражены в верхней доле правого легкого (A1). Повторная КТ показала изменения, аналогичные А1, но с усиленным легочным и сосудистым рисунком (А2).

У пациента 2 наблюдается пятнистый очаг по типу «матового стекла», уплотнение и воздушная бронхограмма в верхней доле правого легкого; рассеянный очаг по типу «матового стекла» может быть идентифицирован в верхней доле левого легкого (B1). Повторная КТ показала дополнительное уплотнение в верхней доле левого легкого (B2).

У пациента 3 рентген показал очаговые затемнения высокой плотности в обоих легких, которые более выражены в нижних долях (С1) и ухудшились за пару дней до смерти (С2).

У пациента 4 диффузный очаг по типу «матового стекла» виден в обоих легких, а также уплотнение в заднем сегменте (D1), и дополнительная воздушная бронхограмма может быть обнаружена при более поздней рентгенографии (D2).

Результаты

Клинические особенности и результаты лабораторных исследований пациентов с COVID-19

У всех пациентов была лихорадка, с максимальным подъемом температуры 38,9 °C. Тесты на нуклеиновую кислоту в мазках из носоглотки были положительными у всех пациентов, у некоторых из них были взяты несколько тестов за период госпитализации.

Как показано в таблице 1, возраст пациентов варьировал в пределах от 59 лет до 81 года, и трое из четырех пациентов были мужчинами. У каждого из них было по крайней мере одно основное заболевание: хронический лимфолейкоз (ХЛЛ), цирроз печени, артериальная гипертензия, сахарный диабет, а также состояние после трансплантации почки. Несмотря на то, что пациенты получили комплексную терапию, которая включала введение антибиотиков внутривенно, противовирусную терапию, вспомогательную оксигенацию, специфическую терапию по основному заболеванию, а также поддерживающую терапию, их состояние постепенно ухудшалось вплоть до летального исхода. Продолжительность клинического течения от появления COVID-19 до смерти варьировалась от 15 до 52 дней.

Общий анализ крови в динамике, представленный на рис. 1, включал количество лейкоцитов, нейтрофилов и лимфоцитов. У каждого пациента был уникальный профиль, при этом самым частым отклонением была выраженная лимфопения у пациентов 2, 3 и 4. Пациентка 1 имела высокий уровень лимфоцитов, что соответствовало ее основному заболеванию – ХЛЛ (хронический лимфоцитарный лейкоз). Количество лейкоцитов и нейтрофилов отличалось у разных пациентов. Количество лейкоцитов было высоким у пациентов 1 и 3, и низким у пациента 2. Пациент 4 имел более длительное клиническое течение, чем другие – 52 дня. Его лейкоциты были снижены до 2,79 × 109 1/л. Однако, в конце концов, у всех пациентов в конечном итоге обнаруживалось увеличение лейкоцитов.

Другие клинические лабораторные параметры приведены в таблице 1, некоторые из них соответствуют специфическому повреждению органов – печени и сердцу. Например, повышение про-BNP и высокочувствительного сердечного тропонина (hs-cTnI) у пациента 1 свидетельствует о том, что у этого пациента произошло повреждение миокарда. ЛДГ (лактатдегидрогеназа) увеличена у всех пациентов. Что касается тестов функции печени: аспартатаминотрансфераза (AST), аланинаминотрансфераза (ALT), щелочная фосфатаза (ALP), гамма-глутамилтранспептидаза (GGT) и общий билирубин, в этой группе пациентов были главным образом нормальными.

Рентгенографические данные

На рис. 2 представлены КТ и рентгеновские снимки грудной клетки. У всех пациентов была двусторонняя пневмония с очагами по типу «матового стекла», с или без первоначальных уплотнений. С течением времени появилось больше выраженных уплотнений, особенно на рентгенографии, выполненной перед смертью. Например, у пациента 3 рентгенография грудной клетки показала пятнистую непрозрачность высокой плотности в обоих легких, которая более выражена в нижних долях (рис. 2 C1). Это состояние усугублялось в течение последних нескольких дней перед смертью (рис. 2 С2).

Гистологические данные

Микроскопические изменения в легких были разными у четырех пациентов, но все они соответствовали диффузному альвеолярному повреждению. У пациентов 1, 2 и 3 наблюдались гиалиновые мембраны и сосудистый застой, что указывает на острую фазу заболевания (рис. 3a–c). Иногда вперемежку с минимальным количеством воспалительных клеток. Кроме того, у пациента 1 наблюдалось повреждение пневмоцитов с очаговым отслоением и образованием гигантских синцитиальных клеток (рис. 3a). Также отмечена очаговая лимфоцитарная инфильтрация, которая, вероятно, связана с ХЛЛ в анамнезе. У пациента 2 не было выраженной воспалительной клеточной инфильтрации (рис. 3b), а у пациента 3 наблюдалось очаговое интерстициальное уплотнение (рис. 3c). У пациента 4 отмечены более выраженные изменения. Помимо остатков гиалиновых мембран в некоторых воздушных пространствах, поблизости были обнаружены большие участки внутриальвеолярных кровоизлияний и внутриальвеолярного скопления фибрина (рис. 3d). Кроме того, альвеолярная стенка содержала увеличенные стромальные клетки, фибрин и инфильтрацию мононуклеарными воспалительными клетками. Вместе с гиперплазией пневмоцитов II типа это привело к интерстициальному утолщению (рис. 3e). Был также отмечен фибриноидный некроз мелких сосудов (рис. 3d, вставка). У этого пациента также имелись признаки уплотнения в результате обильной интраальвеолярной нейрофильной инфильтрации, что соответствовало бронхопневмонии с вторичной бактериальной инфекцией (рис. 3f).

На срезах печени наблюдалась только умеренная синусоидальная дилатация, распространенные неспецифические изменения у неизлечимо больных госпитализированных пациентов. Накопление ядерного гликогена в гепатоцитах, очаговый макровезикулярный стеатоз и плотные атипичные малые лимфоциты в портальных трактах были обнаружены у пациентки 1, что согласуется с ее ХЛЛ в анамнезе (рис. 4а). Ткань печени пациента 2 содержала регенеративные узелки и толстые волокнистые полосы, что соответствует циррозу в его анамнезе (рис. 4b). В дополнение к умеренной синусоидальной дилатации зоны 3 (рис. 4c), умеренная дольчатая лимфоцитарная инфильтрация была также отмечена у пациентов 3 и 4 (рис. 4d). В целом не существовало значимой лимфоцитарной инфильтрации портальных трактов. У пациента 4 также обнаружен очаговый некроз печени в перипортальной и центрилобулярной областях (рис. 4e, f). У пациентов 2, 3 или 4 не наблюдалось никаких явных жировых перерождений.

Биопсия сердца была выполнена только у пациентов 1 и 4. Их эндокард и миокард не содержали воспалительной клеточной инфильтрации. Хотя, на первый взгляд, миокард имел неправильную форму с затемненной цитоплазмой, этих изменений было недостаточно для интерпретации острого повреждения миокарда. Присутствовали различные степени очагового отека, интерстициального фиброза и гипертрофии миокарда. Последние результаты, вероятно, отображают изменения, уже имевшихся в анамнезе пациентов основных заболеваний, таких как гипертрофия миокарда, связанная с гипертензией, и перенесенная в прошлом ишемическая болезнь сердца. Основные гистологические результаты приведены в таблице 2.

Гистологические изменения в легких пациентов с COVID-19
Рис. 3. Гистологические изменения в легких. a Пациент 1: толстая гиалиновая мембрана, смешанная с десквамативными пневмоцитами и мононуклеарными воспалительными клетками. b Пациент 2: более тонкие гиалиновые мембраны без явной воспалительной инфильтрации. c Пациент 3: очаговая гиалиновая мембрана, гиперплазия пневмоцитов II типа и легкое интерстициальное утолщение. d Пациент 4: альвеолярные пространства, заполненные эритроцитами, и в соседних альвеолах видны небольшие фибриновые пробки. e Организация с альвеолярными фибробластами, смешанными с фибрином и воспалительной клеточной инфильтрацией. Диффузная гиперплазия пневмоцитов II типа на заднем плане (вставка: фибриноидный сосудистый некроз, по направлению стрелок). f Изменения бронхопневмонии с выраженной нейтрофильной инфильтрацией, заполняющей альвеолярные пространства.

 

Таблица 1. Клинические и лабораторные исследования четырех смертельных случаев COVID-19.

Пациент

Возраст

Пол

Анамнез

Макс. темпер.

КТ/рентген
груд. клетки

Про-BNP (<450 пг/мл)

hs-cTnI (<26,2 пг/мл)

ЛДГ (125–243 Ед/л)

CK-MB (<25 нг/мл)

AST (15–40 Ед/л)

ALT (9–50 Ед/л)

AST/ALT (0,2–2,0)

ALP (30–120 Ед/л)

GGT (8–57 Ед/л)

TBIL (5–21 μмоль/л)

Дней в госпи-тале

1

78

Ж

Хронический лимфоцитарный лейкоз

37,8

Двухсто-ронняя пневмония

1730

67,2

657

5,7

33,9

14,6

2,3

85,4

23,9

10,9

22

2

74

М

Цирроз печени, кровотечение из варикозно рас-ширенных вен

38,7

Двухсто-ронняя пневмония

321

26,5

527

3,8

32,8

11

3,0

96

12,3

14,3

15

3

81

М

Диабет, гипертензия

37,4

Двухсто-ронняя пневмония

НД

44,4

513

2

30

25,5

1,2

100,3

54,5

16,8

23

4

59

М

После трансплантации почки

38,9

Двухсто-ронняя пневмония

3140

310,1

502

2,8

48,8

13,7

3,6

271,4

70,1

9,3

52

hs-cTnI высокочувствительный сердечный тропонин, ЛДГ лактатдегидрогеназа, CK-MB креатинкиназа МВ, AST аспартатаминотрансфераза,
ALT аланинаминотрансфераза, ALP щелочная фосфатаза, GGT глутамилтранспептидаза.

Таблица 2. Резюме гистологических исследований COVID-19.

Пациент

Легкие

Печень

Сердце

1

Острая фаза DAD: гиалиновая мембрана; очаговое расслаивание пневмоцитов, чередующееся с гиперплазией пневмоцитов II типа и образованием синцитиальных гигантских клеток; очаговая лимфоцитарная инфильтрация (изменения CLL)

Ядерное гликогенирование в гепатоцитах; очаговый мягкий микровезикулярный стеатоз, накопление опухолевых лимфоцитов в портальных трактах; дуктопения в некоторых портальных трактах

Очаговый мягкий отек, интерстициальный фиброз и гипертрофия миокарда; воспалительная клеточная инфильтрация отсутствует

2

Острая фаза DAD: преимущественно образование гиалиновых мембран

Цирроз печени (предшествовавший); образец слишком ограничен для дальнейшей оценки

Не представлен

3

Преобладает острая фаза DAD: гиалиновая мембрана; очаговое интерстициальное утолщение, сосудистая гиперемия, легкая воспалительная клеточная инфильтрация

Легкая синусоидальная дилатация зоны 3, пятнистый некроз печени, умеренное увеличение синусоидальных лимфоцитов

Не представлен

4

Организационно-фазовое DAD: гиалиновая мембрана; внутриальвеолярные кровоизлияния, ранняя организация, интерстициальное утолщение, очаговый фибриноидный некроз стенки малых сосудов, обильная внутриальвеолярная нейтрофильная инфильтрация

Синусоидальная дилатация легкой зоны 3, пятнистый некроз печени в перипортальной области и центрилобулярной области, гиперплазия клеток Купфера в фокальных синусоидах, умеренное увеличение синусоидальных лимфоцитов, скудные лимфоциты в портальных трактах

Как у пациента 1

DAD диффузное альвеолярное повреждение

ОТ-ПЦР-анализ на COVID-19 в ткани

ОТ-ПЦР-анализ на SARS-COV-2 был проведён на отдельных блоках ткани. Ткани сердца и печени у пациента 1 и ткани легких пациента 2 были положительными. ОТ-ПЦР не проводилась на легочной ткани пациента 1 из-за недостаточного количества оставшейся ткани. Тесты на ткани печени у пациентов 3 и 4 и сердца у пациента 4 были отрицательными.

Патологические изменения печени пациентов с COVID-19
Рис. 4. Патологические изменения печени всех четырех пациентов. a Плотная портальная инфильтрация атипичными малыми лимфоцитами (вставка: иммуноокрашивание CD20) и очаговые гликогенированные ядра в гепатоцитах у пациента 1. b Цирротические узелки с толстым фиброзом у пациента 2. c Легкая синусоидальная дилатация с увеличенной лимфоцитарной инфильтрацией. d Увеличенное изображение, показывающее синусоидальные лимфоциты. е Очаговый некроз печени в перипортальной зоне. f Очаговый центролобулярный некроз печени у пациента 4.

 

Обсуждение

В определенной степени клинические характеристики четырех пациентов в этом исследовании являются типичными для смертельных случаев COVID-19, как описано в предыдущем исследовании нашей больницы [11]. Их биохимические показатели крови аналогичны описанным в литературе [511].

Основные патологические изменения легких этих пациентов, умерших от пневмонии COVID-19, включают образование гиалиновой мембраны, экссудаты фибрина, повреждение эпителия и диффузную пневмоцитарную гиперплазию II типа, которые являются признаками диффузного альвеолярного повреждения (DAD). У некоторых пациентов также очевидно небольшое утолщение альвеолярных стенок, что указывает на более продвинутую стадию. Однако окончательное фиброзирование не наблюдается. Общей особенностью рентгенологических изменений в грудной клетке в результате пневмонии COVID-19 является GGO (Ground Glass Opacity – рентгеновская плотность по типу матового стекла), которая может представлять раннюю экссудативную фазу пневмонии COVID-19. При прогрессировании заболевания у тяжелобольных пациентов происходит уплотнение, вероятно, из-за внутриальвеолярной организации за счет пролиферации фибробластов с образованием внеклеточного матрикса и утолщения интерстициальных клеток. У некоторых пациентов радиографическое уплотнение может быть вызвано массивной внутриальвеолярной нейтрофильной инфильтрацией, вероятно, из-за наложенной бактериальной пневмонии. Они были выявлены у пациента 4, у которого был более длительный курс лечения — 52 дня. Ранее нами были выявлены патологические изменения в резецированных образцах легких у двух предсимптомных пациентов с COVID-19, включая отек, белковый экссудат и очаговую гиперплазию пневмоцитов с только очаговой воспалительной клеточной инфильтрацией и отсутствием гиалиновых мембран [13]. Они, очевидно, представляют раннюю фазу пневмонии COVID-19 и согласуются с очагами по типу «матового стекла» при компьютерной томографии грудной клетки.

Недавние исследования показали, что новый коронавирус SARS-COV-2 связывается с рецепторами АПФ2 на клетках-мишенях через RBD на вирусных частицах, что приводит к репликации [7]. АПФ2 локализуется в различных тканях человека, включая печень [8]. Несколько клинических исследований показали биохимические доказательства повреждений печени [14, 15]. Однако у наших пациентов отмечены только ограниченные участки ткани печени с нарушениями. Было показано, что на эпителии желчных протоков экспрессируется более высокая плотность АПФ2 [14]. Так как при выполнении игольных биопсий количество получаемого материала ограничено, удалось тщательно изучить недостаточное количество портальных трактов. Легкая дольчатая лимфоцитарная инфильтрация, вероятно, связана с самой вирусной инфекцией.

К нашему удивлению, в двух исследованных случаях в миокарде не было выявлено никаких существенных гистологических изменений или воспаления. Клинически многие пациенты с COVID-19 показали биохимические параметры, согласующиеся с повреждением миокарда. Мы подозреваем, что острые повреждения тканей, связанные с пониженным насыщением крови кислородом, слишком слабые, чтобы вызвать видимые морфологические изменения. Тем не менее, возможно преждевременно говорить о том, существуют или нет патологические изменения миокарда, вызванные вирусами. Нужно изучить большее количество пациентов.

За исключением пациента с ХЛЛ, у этих пациентов наблюдается однородная лимфоцитопения. Некоторые исследователи предположили, что это может быть связано с перераспределением лимфоцитов в пораженных тканях органа. Однако это явление не наблюдается в нашем исследовании. Незначительное увеличение лимфоцитов в синусоидах печени недостаточно для того, чтобы стать причиной лимфоцитопении. Другой причиной может быть вирусная супрессия костного мозга, как описано в SARS-COV [8, 16]. К сожалению, ткани костного мозга до сих пор не изучены.

Патологически пневмония COVID-19 демонстрирует частично совпадающие признаки с SARS. Во время обоих заболеваний происходят экссудация жидкости, сосудистая гиперемия, воспалительная клеточная инфильтрация и образование гиалиновых мембран. При клиническом течении 10 дней или менее SARS характеризуется острой экссудацией и образованием гиалиновых мембран. У некоторых пациентов, у которых течение болезни более 14 дней, можно наблюдать сквамозную метаплазию, многоядерные гигантские клетки, фибриновые пробки и легочный инфаркт. [17, 18]. У пациентов с SARS при течении болезни свыше 20 дней наблюдается интерстициальная и альвеолярная пролиферация фибробластов, утолщение перегородки и организующаяся пневмония. Отмеченные патологические изменения при SARS получены в основном из исследований при проведении полного вскрытия, которые должны быть более показательными для получения полной картины, но на них могут оказывать влияние посмертные изменения и другие сопутствующие патологические изменения, характерные для пациентов в критическом состоянии. В отличие от этого, образцы, включенные в текущее исследование, были получены через 1 час после смерти, максимально избежав посмертные дегенеративные изменения. Наше предыдущее исследование ранних патологоанатомических изменений в результате пневмонии COVID-19 у двух пациентов показало относительно простые, ранние изменения экссудативной фазы, без образования гиалиновых мембран или значительной воспалительной клеточной инфильтрации. Более прогрессирующие патологоанатомические отклонения наблюдаются в текущем исследовании смертельных случаев.

В Китае медицинские вскрытия обычно не проводятся. Кроме того, существуют особые проблемы биобезопасности, связанные с пациентами, которые умерли от COVID-19. Следовательно, никакие вскрытия не могли быть выполнены пациентам, которые умерли от COVID-19 в ранней фазе вспышки заболевания. Позже вскрытие разрешили проводить в соответствии со строгими правилами биобезопасности, но в Ухани существует нехватка лабораторий для проведения вскрытий, отвечающих этим требованиям. Столкнувшись с этим вызовом, мы искали такие варианты как используемые в этом исследовании посмертные биопсии. Этот метод также использовался другой командой из Пекина примерно в это же время [12]. Мы признаем, что из-за ограниченного отбора проб при кор-биопсии, исследования с использованием посмертных биопсий несут определенные ограничения. Например, ПЦР-ОТ продемонстрировал прямое доказательство вирусного поражения печени только в одном из трех протестированных случаев. Это может быть связано либо с ограниченной чувствительностью теста, либо с проблемой забора проб. Поскольку Ухань все еще находится на карантине, технические услуги остаются очень ограниченными. Вместо разработки протокола, оптимизированного для тканей, зафиксированных формалином и залитых парафином, использовался набор для ПЦР-диагностики, разработанный для мазков из глотки. Во-вторых, существует вероятность распада РНК, который часто наблюдается в клинических образцах, особенно когда образцы не сразу помещают в специальную среду для транспортировки, позволяющую сохранить РНК. Будем надеяться, что будущие исследования смогут избежать этих проблем и дадут более полную картину распределения вируса в разных тканях.

В этом исследовании мы обнаружили, что патологической основой для пневмонии COVID-19 являются прогрессирующее диффузное альвеолярное повреждение и бактериальная суперинфекция у некоторых пациентов. Отмечена ранняя организация, но без выраженного фиброза. Изменения в печени и сердце ограничены или связаны с основными заболеваниями. Для дальнейшего понимания патогенеза COVID-19 необходимы исследования с участием большего количества пациентов разного возраста и физиологических особенностей. Кроме того, должны быть созданы надлежащие модели на животных, имитирующие не только саму инфекцию, но и характер прогрессирования заболевания у людей.

Благодарность

Мы благодарим д-ра Alya Husain из Чикагского медицинского университета за ее экспертную консультацию по гистопатологии легких и сердца.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. Chan JF, Yuan S, Kok KH, To KK, Chu H, Yang J, et al. A familial cluster of pneumonia associated with the 2019 novel coronavirus indicating person-to-person transmission: a study of a family cluster. Lancet. 2020;395:514–23.

2. Zhu N, Zhang D, Wang W, Li X, Yang B, Song J, et al. A novel coronavirus from patients with pneumonia in China, 2019. N Engl J Med. 2020;382:727–33.

3. Wu A, Peng Y, Huang B, Ding X, Wang X, Niu P, et al. Genome composition and divergence of the novel coronavirus (2019-nCoV) originating in China. Cell Host Microbe. 2020; 27:325–8.

4. Li F. Structure, function, and evolution of coronavirus spike proteins. Annu Rev Virol. 2016;3:237–61.

5. Chen N, Zhou M, Dong X, Qu J, Gong F, Han Y, et al. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study. Lancet. 2020;395:507–13.

6. Ge XY, Li JL, Yang XL, Chmura AA, Zhu G, Epstein JH, et al. Isolation and characterization of a bat SARS-like coronavirus that uses the ACE2 receptor. Nature. 2013;503:535–8.

7. Lan J, G JW, Yu JF, Shan SS, Zhou H, Fan SL, et al. Crystal structure of the 2019-nCoV spike receptor-binding domain bound with the ACE2 receptor. 2020. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.19.956235v1.

8. Hamming I, Timens W, Bulthuis ML, Lely AT, Navis G, van Goor H. Tissue distribution of ACE2 protein, the functional receptor for SARS coronavirus. A first step in understanding SARS pathogenesis. J Pathol. 2004;203:631–7.

9. Wrapp D, Wang N, Corbett KS, Goldsmith JA, Hsieh CL, Abiona O, et al. Cryo-EM structure of the 2019-nCoV spike in the prefusion conformation. Science. 2020;367:1260–3.

10. Huang C, Wang Y, Li X, Ren L, Zhao J, Hu Y, et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. Lancet. 2020;395:497–506.

11. Wang D, Hu B, Hu C, Zhu F, Liu X, Zhang J, et al. Clinical characteristics of 138 hospitalized patients with 2019 novel coronavirus-infected pneumonia in Wuhan, China. JAMA. 2020; 323:1061–9.

12. Xu Z, Shi L, Wang Y, Zhang J, Huang L, Zhang C, et al. Pathological findings of COVID-19 associated with acute respiratory distress syndrome. Lancet Respir Med. 2020;8:420–2.

13. Tian S, Hu W, Niu L, Liu H, Xu H, Xiao SY. Pulmonary pathology of early-phase 2019 novel coronavirus (COVID-19) pneumonia in two patients with lung cancer. J Thorac Oncol. https://doi.org/10.1016/j.jtho.2020.02.010. (in press)

14. Chai X, Hu L, Zhang Y, Han W, Lu Z, Ke A, Zhou J, et al. Specific ACE2 expression in cholangiocytes may cause liver damage after 2019-nCoV infection. 2020. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2020.02.03.931766v1.

15. Fan Z, Chen L, Li J,Tian C, Zhang Y, Huang S, et al. Clinical features of COVID-19 related liver damage. 2020. https://www.medrxiv.org/content/10.1101/2020.02.26.20026971v2.

16. Yang M, Hon KL, Li K, Fok TF, Li CK. The effect of SARS coronavirus on blood system: its clinical findings and the pathophysiologic hypothesis. Zhongguo Shi Yan Xue Ye Xue Za Zhi. 2003;11:217–21.

17. Franks TJ, Chong PY, Chui P, Galvin JR, Lourens RM, Reid AH, et al. Lung pathology of severe acute respiratory syndrome (SARS): a study of 8 autopsy cases from Singapore. Hum Pathol. 2003;34:743–8.

18. Hwang DM, Chamberlain DW, Poutanen SM, Low DE, Asa SL, Butany J. Pulmonary pathology of severe acute respiratory syndrome in Toronto. Mod Pathol. 2005;18:1–10.

Перевели Ирина Муллер, Babasian-Fominova Ani, Василий Захаревич, Татьяна Кириченко

14.04.2020 Китай https://doi.org/10.1038/s41379-020-0536-x

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *