The coronavirus wreaked extensive damage (yellow) on the lungs of a 59-year-old man who died at George Washington University Hospital, as seen in a 3D model based on computerized tomography scans.

GEORGE WASHINGTON HOSPITAL AND SURGICAL THEATER

В один из последних дней во время обходов в отделении интенсивной терапии на 20 коек, врач Джошуа Денсон обследовал двух пациентов с судорогами, у многих с дыхательной недостаточностью и у других, чьи почки практически отказали. Днями ранее его обходы были прерваны, поскольку его команда пыталась, и не смогла реанимировать молодую женщину, чье сердце остановилось. Всех их объеденяет одно, говорит Денсон, врач по легочной и интенсивной терапии в Медицинской школе университета Тулэйн. «Они все СОВЕРШЕННО положительны».

Поскольку число подтвержденных случаев COVID-19 в мире превысило 2,2 миллиона, а смертность превысила 150 000, врачи пытаются понять, какой вред наносит коронавирус, когда он проникает в организм. Они понимают, что, хотя легкие являются эпицентром, его охват может распространяться на многие органы, включая сердце и кровеносные сосуды, почки, кишечник и мозг.

«[Болезнь] может поражать практически всё в организме с разрушительными последствиями», - говорит кардиолог Харлан Крумхольц из Йельского университета и больницы Йельского университета в Нью-Хейвене, который возглавляет многочисленные исследования по сбору клинических данных по COVID-19. «Я поражен тем что делает коронавирус с пациентами».

Понимание последствий может помочь врачам на правильно лечить зараженных людей, которые сильно, а иногда и загадочно болеют. Превращает ли опасная, недавно наблюдаемая тенденция к свертыванию крови некоторые легкие случаи в угрожающие жизни чрезвычайные ситуации? Является ли чрезмерный иммунный ответ причиной худших случаев, предполагающих, что лечение иммуносупрессивными препаратами может помочь? Чем объясняется поразительно низкий уровень кислорода в крови, о котором сообщают некоторые врачи у пациентов, которые, тем не менее, не задыхаются? «Использование системного подхода может быть полезным, когда мы начинаем думать о методах лечения», - говорит Нилам Мангалмурти, специалист по интенсивной терапии легких в больнице Пенсильванского университета (HUP).

Ниже мы описываем то, как вирус атакует клетки тела, особенно у тех примерно 5% пациентов, которые становятся критически больными. Несмотря на то, что каждую неделю в научные журналы приходит более 1000 статей на тему коронавируса, четкая картина неясна, поскольку вирус действует так, как ни один микроб, которого человечество никогда не видело. Без более крупных проспективных контролируемых исследований, которые только начинаются, ученые должны полагаться на информацию из небольших исследований и отчетов о случаях, которые часто публикуются с большой скоростью и еще не прошли рецензирование. «Мы должны быть очень непредвзятыми, так как наши знания о коронавирусе постоянно обновляются», - говорит Нэнси Рео, врач по пересадке печени, который лечил пациентов с COVID-19 в медицинском центре Университета Раша. «Мы все еще учимся».

Начало инфекции

Когда зараженный человек выдыхает воздух с вирусом, а кто-то другой вдыхает, новый коронавирус, называемый SARS-CoV-2, попадает в нос и горло. Согласно исследованию ученых из Института Уэллкома Сэнгера и других источников, он заходит сперва в слизистую оболочку носа. Они обнаружили, что клетки там богаты рецепторами на клеточной поверхности, которые называются ангиотензинпревращающим ферментом 2 (ACE2). Во всем теле присутствие ACE2, которые обычно помогает регулировать кровяное давление, отмечает ткани, уязвимые для инфекции, потому что вирус требует, чтобы этот рецептор проник в клетку. Оказавшись внутри, вирус захватывает механизм клетки, делая множество ее копий и вторгаясь в новые клетки.

Поскольку вирус размножается, зараженный человек может распространять вирус вокруг, особенно в течение первой недели или около того. Симптомы могут отсутствовать на этом этапе. Или у новой жертвы вируса может развиться лихорадка, сухой кашель, боль в горле, потеря обоняния и вкуса или боли в голове и теле.

Если иммунная система не отбивает SARS-CoV-2 во время этой начальной фазы, вирус затем движется по дыхательной системе, чтобы атаковать легкие, где он может стать смертельно опасным. Более тонкие, отдаленные ветви дыхательного дерева легких заканчиваются крошечными воздушными мешочками, называемыми альвеолами, каждая из которых выстлана одним слоем клеток, которые также богаты рецепторами ACE2.

Обычно кислород пересекает альвеолы в капилляры, крошечные кровеносные сосуды, которые лежат рядом с воздушными мешками; кислород оттуда идет к остальной части тела. Но поскольку иммунная система ведет войну с захватчиком, сама битва нарушает этот здоровый перенос кислорода. Передовые лейкоциты высвобождают воспалительные молекулы, называемые хемокинами, которые, в свою очередь, вызывают больше иммунных клеток, которые нацелены и убивают инфицированные вирусом клетки, оставляя после себя рагу жидкости и мертвых клеток - гной. Это основная патология пневмонии с соответствующими симптомами: кашель; высокая температура; и быстрое, поверхностное дыхание. Некоторые пациенты с COVID-19 выздоравливают, иногда вообще без поддержки.

Но состояние других ухудшается, часто довольно внезапно, развивая состояние, называемое острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС). Уровень кислорода в их крови падает, и они с трудом дышат. На рентгеновских снимках и компьютерной томографии их легкие пронизаны белой непрозрачностью, где должно быть черное пространство - воздух. Обычно эти пациенты попадают на аппараты ИВЛ. Многие умирают. Вскрытие показало, что их альвеолы наполнились жидкостью, лейкоцитами, слизью и детритом разрушенных клеток легких (см. Рисунок).

Некоторые врачи подозревают, что причиной ухудшения состояния многих тяжело больных пациентов является катастрофическая чрезмерная реакция иммунной системы, известная как «цитокиновая буря», которую, как известно, вызывают другие вирусные инфекции. Цитокины являются химическими сигнальными молекулами, которые направляют здоровый иммунный ответ; но во время цитокинового шторма уровни некоторых цитокинов значительно превышают необходимые, и иммунные клетки начинают атаковать здоровые ткани. Могут возникать течение из кровеносных сосудов, падение кровяного давления, образование сгустков и катастрофическая недостаточность органов.

Некоторые исследования показали повышенный уровень этих цитокинов в крови госпитализированных пациентов с COVID-19. «Истинная заболеваемость и смертность от этого заболевания, вероятно, обусловлена непропорциональным воспалительным ответом на вирус», - говорит Джейми Гарфилд, пульмонолог, который работает с пациентами с COVID-19 в больнице университета Темпл.

Но другие не убеждены. «Похоже, COVID-19 был поспешно связан с этими гипервоспалительными состояниями. Я действительно не видел убедительных данных о том, что это так », - говорит Джозеф Левитт, врач-реаниматолог легкого отделения медицинской школы Стэнфордского университета.

Он также обеспокоен тем, что попытки ослабить реакцию цитокинов могут иметь неприятные последствия. Несколько препаратов, нацеленных на определенные цитокины, находятся в клинических испытаниях на пациентах с COVID-19. Но Левитт опасается, что эти препараты могут подавлять иммунный ответ, необходимый организму для борьбы с вирусом. «Существует реальный риск, что мы допустим больше вирусной репликации», - говорит Левитт.

Между тем, другие ученые сосредоточились на совершенно другой системе органов, которая, по их словам, приводит к быстрому ухудшению состояния некоторых пациентов: сердце и кровеносные сосуды.

Поражает сердце

В Брешии, Италия, 53-летняя женщина вошла в отделение неотложной помощи своей местной больницы со всеми классическими симптомами сердечного приступа, включая контрольные признаки на ее электрокардиограмме и высокий уровень маркера крови, свидетельствующего о повреждении сердечной мышцы. Дальнейшие тесты показали отек и рубцевание сердца, а левый желудочек - обычно мотор сердца - настолько слаб, что он мог качать только одну треть своего нормального количества крови. Но когда врачи вводили контрастное вещество в коронарные артерии в поисках закупорки, которая означает сердечный приступ, они не обнаружили ни одного. Еще один тест показал, почему: у женщины был COVID-19.

Как вирус поражает сердце и кровеносные сосуды, остается загадкой, но десятки исследований и документов свидетельствуют о том, что такие повреждения распространены. 25 марта в журнале JAMA Cardiology было зафиксировано повреждение сердца почти у 20% пациентов из 416, госпитализированных по поводу COVID-19 в Ухане, Китай. В другом исследовании Ухани 44% из 138 госпитализированных пациентов имели аритмии.

Разрушение, кажется, распространяется на саму кровь. Согласно 184 исследованиям тромбоза, из 184 пациентов с COVID-19 в голландском отделении интенсивной терапии 38% имели аномальную свертываемость крови, а почти треть уже имела тромбы. Сгустки крови могут распасться и попасть в легкие, блокируя жизненно важные артерии - состояние, известное как легочная эмболия, которое, как сообщается, убило пациентов с COVID-19. Сгустки из артерий могут также попасть в мозг, вызывая инсульт. Многие пациенты имеют «резко» высокий уровень D-димера, побочного продукта сгустков крови, говорит Бехнуд Бикдели, сотрудник сердечно-сосудистой медицины в Медицинском центре Колумбийского университета.

«Чем больше мы смотрим, тем больше вероятность того, что сгустки крови являются основным фактором тяжести заболевания и смертности от COVID-19», - говорит Бикдели.

Инфекция также может привести к сужению кровеносных сосудов. Появляются сообщения об ишемии в пальцах рук и ног - уменьшении кровотока, которое может привести к опухшим, болезненным пальцам и гибели тканей.

В легких сужение кровеносных сосудов может помочь объяснить сообщения о странном явлении, наблюдаемом при пневмонии, вызванной COVID-19: у некоторых пациентов чрезвычайно низкое содержание кислорода в крови, но они не задыхаются. Возможно, что на некоторых стадиях заболевания вирус изменяет тонкий баланс гормонов, которые помогают регулировать кровяное давление и сужает кровеносные сосуды, идущие в легкие. Таким образом, поглощению кислорода препятствуют суженные кровеносные сосуды, а не забитые альвеолы. «Одна теория заключается в том, что вирус влияет на биологию сосудов, и именно поэтому мы видим эти действительно низкие уровни кислорода», - говорит Левитт.

Если COVID-19 нацелен на кровеносные сосуды, это также может помочь объяснить, почему пациенты с ранее существовавшим повреждением этих сосудов, например, от диабета и высокого кровяного давления, сталкиваются с более высоким риском серьезных заболеваний. Недавние данные Centers for Disease Control and Prevention (CDC) о госпитализированных пациентах в 14 штатах США обнаружили, что примерно у одной трети было хроническое заболевание легких, но почти столько же было у диабетиков, а у половины из них уже было высокое кровяное давление.

Мангалмурти говорит, что она была «шокирована тем фактом, что у нас нет огромного количества астматиков» или пациентов с другими респираторными заболеваниями в отделении интенсивной терапии HUP. «Нам очень поразительно, что факторы риска кажутся сосудистыми: диабет, ожирение, возраст, гипертония».

Ученые пытаются понять, что именно вызывает сердечно-сосудистые повреждения. Вирус может непосредственно поражать слизистую оболочку сердца и кровеносных сосудов, которые, подобно носу и альвеолам, богаты рецепторами ACE2. Или, возможно, недостаток кислорода из-за хаоса в легких повреждает кровеносные сосуды. Или шторм цитокинов может разрушить сердце, как и другие органы.

«Мы все еще в начале», - говорит Крумхольц. «Мы действительно не понимаем, кто уязвим, почему некоторые люди страдают так сильно, почему это происходит так быстро… и почему [некоторым] так трудно выздороветь».

Несколько полей сражений

Во всем мире опасения по поводу нехватки вентиляторов из-за отказа легких привлекли большое внимание. Но СМИ не обратили внимание на острую нехватку другого типа оборудования: диализные аппараты. «Если эти люди не умирают от легочной недостаточности, они умирают от почечной недостаточности», - говорит невролог Дженнифер Фронтера из медицинского центра Langone при Нью-Йоркском университете, который лечил тысячи пациентов с COVID-19. В ее больнице разрабатывается протокол диализа с различными аппаратами для поддержки дополнительных пациентов. Потребность в диализе может быть связана с тем, что почки, обильно наделенные рецепторами ACE2, представляют собой другую вирусную мишень.

Согласно одному исследованию, 27% из 85 госпитализированных пациентов в Ухане страдали почечной недостаточностью. Другой сообщил, что 59% из почти 200 госпитализированных пациентов с COVID-19 в Ухане и его окрестностях содержали белок и кровь в моче, что свидетельствует о повреждении почек. Те же люди с острым повреждением почек (ОПП), более чем в пять раз чаще умирают, чем пациенты с COVID-19 без него, сообщается в том же китайском исследовании.

«Легкие являются основной зоной битвы. Но часть вирусов, возможно, поражает почки. И как на реальном поле битвы, если на два места нападают одновременно, каждое место становится хуже », - говорит Хунбо Цзя, нейробиолог из Института биомедицинской инженерии и технологии Академии наук Китая и соавтор этого исследования.

Вирусные частицы были идентифицированы на электронных микрофотографиях почек полученых в результате вскрытия в одном исследовании, что предполагает прямую вирусную атаку. Но повреждение почек также может быть сопутствующим повреждением. Вентиляторы повышают риск повреждения почек, также как и противовирусные препараты, включая ремдесивир, который экспериментально применяется у пациентов с COVID-19. Цитокиновые бури также могут значительно уменьшить приток крови к почкам, вызывая часто смертельные повреждения. И уже существующие заболевания, такие как диабет, могут повысить риск развития ОПП. «Существует целая группа людей, у которых уже есть некоторые хронические заболевания почек, которые подвергаются более высокому риску острого повреждения почек», - говорит Сюзанна Уотник, главный врач Северо-Западных почечных центров.

Мозг

Другой поразительный набор симптомов у пациентов с COVID-19 - это мозг и центральная нервная система. Фронтера говорит, что неврологи необходимы для обследования от 5% до 10% пациентов с коронавирусом в ее больнице. Но она говорит, что «это, вероятно, грубая недооценка» числа людей, чей мозг затронут коронавирусом, особенно потому, что многие из них под наркозом и на аппаратах ИВЛ.

Фронтера наблюдала пациентов с воспалительным энцефалитом головного мозга, судорогами и «симпатическим штормом», иммунным ответом, который является мозговой версией цитокинового шторма. Некоторые люди с COVID-19 ненадолго теряют сознание. У других есть инсульты. Многие сообщают о потере обоняния. И Фронтера, и другие задаются вопросом, подавляет ли в некоторых случаях рефлекс ствола головного мозга, который ощущает кислородное голодание. Это еще одно объяснение наблюдений о том, что некоторые пациенты не хотят жадно хватать воздух, несмотря на опасно низкий уровень кислорода в крови.

Рецепторы ACE2 присутствуют в нервной коре и стволе мозга, говорит Роберт Стивенс, врач интенсивной терапии в Johns Hopkins Medicine. Но неизвестно, при каких обстоятельствах вирус проникает в мозг и взаимодействует с этими рецепторами. Тем не менее, коронавирус, стоящий за эпидемией тяжелого острого респираторного синдрома (SARS) 2003 года - близкий кузен сегодняшнего виновника - может проникать в нейроны и иногда вызывать энцефалит. 3 апреля исследование, проведенное группой специалистов из Японии в Международном журнале по инфекционным болезням, показало наличие следов нового коронавируса в спинномозговой жидкости у пациента с COVID-19, у которого развился менингит и энцефалит, и предположил, что он тоже может проникнуть в центральнкую нервную систему.

 

У 58-летней женщины с COVID-19 развился энцефалит, что привело к повреждению тканей головного мозга (стрелки).

Но другие факторы могут повредить мозг. Например, цитокиновый шторм может вызвать отек мозга, а чрезмерная склонность крови к свертыванию может вызвать инсульт. Задача сейчас состоит в том, чтобы перейти от гипотезы к уверенности, в то время как персонал сосредоточен на спасении жизней, и даже неврологические оценки, такие как индукция рвотного рефлекса или транспортировка пациентов для сканирования мозга, могут распространять вирус.

В прошлом месяце Шерри Чоу, невролог из Медицинского центра Университета Питтсбурга, начала организовывать всемирный консорциум, который в настоящее время включает 50 центров для сбора неврологических данных от пациентов, которые уже получают помощь. Первоначальные цели просты: определить распространенность неврологических осложнений у госпитализированных пациентов и документировать их. В долгосрочной перспективе Чоу и ее коллеги надеются собрать сканы, лабораторные анализы и другие данные, чтобы лучше понять влияние вируса на нервную систему, включая мозг.

Чоу размышляет о возможном пути вторжения: через нос, затем вверх и через обонятельную луковицу - объясняя сообщения об обонянии - который соединяется с мозгом. «Это хорошая теория», - говорит она. «Мы действительно должны пойти и доказать это».

Чоу добавляет, что большинство неврологических симптомов «передается от коллеги к коллеге из уст в уста». «Я не думаю, что кто-то, и, конечно, не я, может сказать, что мы эксперты».

Желудочно-кишечный тракт

В начале марта 71-летняя женщина из Мичигана вернулась из круиза по реке Нил с кровавой диареей, рвотой и болями в животе. Первоначально врачи подозревали, что у нее распространенная болезнь желудка, например, сальмонелла. Но после того, как у нее появился кашель, врачи взяли мазок из носа и обнаружили, что она положительна на коронавирус. По данным статьи, опубликованной в «Американском журнале гастроэнтерологии» (AJG), образец стула, положительный на вирусную РНК, а также признаки повреждения толстой кишки, наблюдаемые при эндоскопии, указывают на желудочно-кишечную (ЖКТ) инфекцию коронавирусом.

Ее случай добавляет все больше доказательств того, что новый коронавирус, как и его двоюродный брат, атипичная пневмония, может инфицировать слизистую оболочку нижнего пищеварительного тракта, где имеются важные рецепторы ACE2. Вирусная РНК была обнаружена у 53% отобранных образцов стула пациентов. А в статье, опубликованной в Gastroenterology, китайская команда сообщила об обнаружении белковой оболочки вируса в клетках желудка, двенадцатиперстной кишки и прямой кишки в биопсиях пациента с COVID-19. «Я думаю, что он, вероятно, размножается в желудочно-кишечном тракте», - говорит Мэри Эстес, вирусолог из Медицинского колледжа Бейлора.

Согласно последним сообщениям, до половины пациентов, в среднем около 20% по всем исследованиям, испытывают диарею, говорит Бреннан Шпигель из Медицинского центра Cedars-Sinai в Лос-Анджелесе, главный редактор AJG. По словам Шпигеля и других, симптомы GI не входят в список симптомов COVID-19 CDC, что может привести к тому, что некоторые случаи COVID-19 останутся незамеченными. «Если у вас в основном лихорадка и диарея, вы не будете проходить тестирование на COVID», - говорит Дуглас Корли из Kaiser Permanente, Северная Калифорния, редактор Gastroenterology.

Присутствие вируса в желудочно-кишечном тракте повышает вероятность того, что он может быть передан через кал. Но пока не ясно, содержит ли кал живой инфекционный вирус, а не только РНК и белки. На сегодняшний день «У нас нет доказательств», что фекальная передача важна, говорит эксперт по коронавирусу Стэнли Перлман из Университета Айовы. CDC говорит, что, основываясь на опыте с атипичной пневмонией и вирусом MERS, который является еще одним опасным двоюродным братом нового коронавируса, риск фекальной передачи, вероятно, низок.

Кишечник не конец путешествия болезни через тело. Например, у одной трети госпитализированных пациентов развивается конъюнктивит - розовые слезящиеся глаза, хотя неясно, что вирус непосредственно проникает в глаз. Другие сообщения предполагают повреждение печени: согласно двум исследованиям, более половины пациентов с COVID-19, госпитализированных в два китайских центра, имели повышенный уровень ферментов, указывающих на повреждение печени или желчных протоков. Но несколько экспертов сообщили Science, что прямое вирусное вторжение вряд ли является виновником. Они говорят, что другие вещи в больном теле, такие как наркотики или иммунная система в перегрузке, более вероятно, приводят к повреждению печени.

Эта карта разрушений, которые COVID-19 может нанести телу, все еще является лишь наброском. Потребуются годы кропотливых исследований, чтобы отточить картину его охвата и каскада сердечно-сосудистых и иммунных эффектов, которые он может привести в движение. По мере того, как наука развивается, от исследования тканей под микроскопом до тестирования лекарств на пациентах, появляется надежда на лечение.

Источник - Глобальная Авантюра .

• • 100
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5