Коронавирус и другие пандемии.

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.