新型冠狀病毒肺炎與傳染性非典型肺炎的 發(fā)病機(jī)制、病理改變和影像學(xué)特征比較

陳遠(yuǎn)彬， 范斐婷， 吳鎮(zhèn)湖， 何冰， 林琳*

(1.廣州中醫(yī)藥大學(xué) 第二臨床醫(yī)學(xué)院/廣東省中醫(yī)院 呼吸科，廣東 廣州 510115; 2.廣州市荔灣區(qū)中醫(yī)醫(yī)院 檢驗(yàn)科，廣東 廣州 510160)

自2019年12月起在全國乃至世界范圍內(nèi)廣泛流行的新型冠狀病毒肺炎(Corona Virus Disease 2019，COVID-19)已經(jīng)成為全球性的公共衛(wèi)生危機(jī)[1].2003年在我國局部暴發(fā)的急性呼吸道傳染病—傳染性非典型肺炎(severe acute respiratory syndrome，SARS)，同樣是引起全球關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件[2].引起COVID-19和SARS的病毒同為β屬冠狀病毒科，兩者均以病毒性肺炎為主要臨床表現(xiàn).作為同一家族的病毒引發(fā)的疾病，在發(fā)病機(jī)制、病理改變、影像學(xué)特點(diǎn)等多個方面可能有相似之處，通過系統(tǒng)比較兩者之間的存在的異同點(diǎn)，可以汲取SASR疫情的救治經(jīng)驗(yàn)，為COVID-19的診斷和治療提供參考依據(jù).

1 發(fā)病機(jī)制的異同點(diǎn)

SARS是由嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒(SARS-CoV)引起的急性傳染病，發(fā)病機(jī)制尚不十分清晰.SARS-CoV是β屬的冠狀病毒，為有包膜的單股正鏈 RNA病毒，直徑多為60～120 nm[3].SARS-CoV主要通過呼吸道吸入進(jìn)入人體，在呼吸道的黏膜上皮內(nèi)復(fù)制，從而引起病毒血癥[4].SARS-CoV侵染包括氣道支氣管上皮細(xì)胞、肺泡上皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、腸道上皮細(xì)胞甚至包括腎臟遠(yuǎn)段曲管上皮細(xì)胞和淋巴細(xì)胞.SARS-CoV進(jìn)入細(xì)胞的主要途徑之一是借助于組織蛋白酶L的協(xié)助作用，通過病毒表面的Spike蛋白識別敏感細(xì)胞受體血管緊張素轉(zhuǎn)換酶 2(ACE-2)[5-6].因此，表達(dá)ACE-2陽性的人體細(xì)胞容易被SARS-CoV感染，如氣道支氣管上皮細(xì)胞、Ⅰ型、Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞等.此外，SARS-CoV可以直接感染淋巴細(xì)胞導(dǎo)致血液中的淋巴細(xì)胞減少，影響機(jī)體的細(xì)胞免疫和體液免疫，其機(jī)制可能與病毒對淋巴細(xì)胞的毒性作用和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡有關(guān)[4,7].

SARS-CoV在機(jī)體內(nèi)大量復(fù)制，容易損傷肺泡上皮細(xì)胞和肺血管內(nèi)皮細(xì)胞，破壞呼吸膜血?dú)馄琳系耐暾?，引起炎癥性充血，導(dǎo)致漿膜和纖維蛋白原的大量滲出，其中滲出的纖維蛋白原凝集成纖維素，與壞死的肺泡上皮碎屑共同形成肺透明膜[4].機(jī)體對SARS-CoV感染的反應(yīng)表現(xiàn)為肺間質(zhì)巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的激活，釋放出細(xì)胞因子和自由基，進(jìn)一步增加毛細(xì)血管的通透性和誘發(fā)纖維細(xì)胞的增生.以上肺部的改變?yōu)閺浬⑿苑闻輷p傷滲出期的表現(xiàn)，而病情較重或恢復(fù)不良的患者可進(jìn)一步出現(xiàn)彌漫性肺實(shí)變的改變，引起彌散性血管內(nèi)凝血，常常造成多器官功能衰竭，甚至導(dǎo)致患者死亡[3-4].

COVID-19是SARS-CoV-2引起的急性呼吸道傳染病，目前關(guān)于COVID-19發(fā)病機(jī)制的研究仍較少.SARS-CoV-2是一種新型蝙蝠冠狀病毒，同樣是β屬的冠狀病毒，也有包膜，直徑為60～140 nm[1].SARS-CoV-2的基因特征與SARS-CoV有相似之處，但也有明顯區(qū)別.研究顯示SARS-CoV-2與 SARS-CoV的核苷酸同源性為79.0%[8]，與蝙蝠SARS樣冠狀病毒(bat-SL-CoVZC45)的同源性達(dá)到85%以上[1].冠狀病毒的感染首先是通過與特定受體結(jié)合進(jìn)入易感宿主細(xì)胞.研究初步證實(shí)SARS-CoV-2與 SARS-CoV的感染途徑有相似之處，均具有相同的敏感細(xì)胞受體ACE-2.SARS-CoV-2同樣可以通過病毒外表面的Spike蛋白與人體細(xì)胞的ACE-2受體相結(jié)合，繼而感染人體呼吸道的上皮細(xì)胞，引起局部或全身的炎癥失控、氧化應(yīng)激等一系列反應(yīng)，但Spike蛋白與ACE-2受體的結(jié)合力相對較弱，而SARS-CoV則對ACE-2受體表現(xiàn)出較強(qiáng)的親和力[9].因此，從理論上而言SARS-CoV-2傳播能力應(yīng)該比SARS-CoV更弱，不容易發(fā)生人與人之間的廣泛傳播，但此研究結(jié)果不能很好解釋目前SARS-CoV-2造成的COVID-19全球性流行，尚需更多的研究證實(shí).研究還發(fā)現(xiàn)SARS-CoV-2與ACE-2受體的結(jié)合速度比SARS-CoV更慢，但可以在人體中保持相對較高的病毒濃度[10]，這可以部分解釋COVID-19的潛伏期明顯比SARS更長，且是導(dǎo)致SARS-CoV-2傳播更廣泛的可能原因之一.此外，數(shù)個研究結(jié)果表明ACE-2病毒受體的在COVID-19患者的II型肺泡上皮細(xì)胞、消化系統(tǒng)上皮細(xì)胞呈現(xiàn)高表達(dá)，在角膜和結(jié)膜組織也存在ACE-2的表達(dá)[11]，提示SARS-CoV-2除呼吸道傳播外，還可能存在糞口和接觸傳播.高鈺琪[12]認(rèn)為SARS-COV-2感染是COVID-19的始動因素，病情發(fā)展的嚴(yán)重程度主要與病毒感染的載毒量和自身免疫功能的強(qiáng)弱有關(guān).大多數(shù)患者經(jīng)過治療可通過自身免疫功能的調(diào)節(jié)有效清除病毒、修復(fù)炎性損傷而痊愈，少數(shù)患者因合并基礎(chǔ)病或自身免疫功能低下發(fā)展成重癥，甚至死亡.

2 病理改變的異同點(diǎn)

肺臟是SARS和COVID-19感染最主要的靶器官，同時累及免疫器官如脾和淋巴結(jié)，還可損害心、肝、腎、腎上腺和腦等其他臟器.COVID-19患者的病理特征與SARS感染者較為相似.

2.1 肺臟病變

SARS一般表現(xiàn)為肺體積增大、肺水腫明顯，肺質(zhì)量增加，無或可見少量胸腔積液[13-14].肺組織出現(xiàn)均勻?qū)嵶冋呔佣啵瑤缀蹩衫奂八蟹稳~，主要表現(xiàn)為彌散性肺泡損傷的改變，肺泡腔內(nèi)?？梢姖B出物和透明膜的機(jī)化，僅部分病例出現(xiàn)明顯的纖維化.肺血管內(nèi)可見血栓，部分出現(xiàn)局限性的肺梗死或肺門可見淋巴結(jié)腫大[4,15].電鏡下可見肺泡上皮腫脹明顯，線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)明顯空泡變性.II型肺泡上皮細(xì)胞顯著增生，胞質(zhì)板層小體減少，粗面及滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)均增生、擴(kuò)張明顯，內(nèi)見高密度蛋白分泌物，或可見內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)群集的、大小一致的SARS病毒顆粒.肺間質(zhì)血管內(nèi)皮細(xì)胞腫脹、空泡變性[4,16-17].

COVID-19主要呈現(xiàn)不同程度的實(shí)變，肺泡腔內(nèi)可見漿液、纖維蛋白性滲出液及透明膜形成，同樣符合彌散性肺泡損傷的改變.II型肺泡上皮細(xì)胞顯著增生，內(nèi)可見包涵體.肺泡間隔血管充血、水腫，可見透明血栓形成.肺組織灶性出血、壞死，可出現(xiàn)出血性梗死.部分肺泡腔可見滲出物機(jī)化和肺間質(zhì)纖維增生.值得重視的是肺泡腔內(nèi)可見黏液及黏液栓形成.電鏡下的表現(xiàn)為支氣管黏膜上皮和II型肺泡上皮細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)可見COVID-19病毒顆粒[1,18].

2.2 免疫器官病變

部分SARS患者的脾臟可見變大，但也有部分患者的脾臟縮?。黄⒔M織出現(xiàn)充血、出血和明顯壞死病灶；淋巴細(xì)胞稀疏，數(shù)量明顯減少.部分患者可見淋巴結(jié)腫大，淋巴濾泡萎縮或消失，淋巴細(xì)胞數(shù)量減少.多數(shù)患者骨髓造血組織中性粒系和巨核細(xì)胞數(shù)量相對減少[4,17].

COVID-19患者的脾臟明顯縮小，同樣可見灶性出血和壞死；淋巴細(xì)胞數(shù)量明顯減少，巨噬細(xì)胞增生并可見吞噬現(xiàn)象.淋巴結(jié)淋巴細(xì)胞數(shù)量較少，可見壞死.骨髓造血組織可見三系細(xì)胞數(shù)量減少[1,18].

2.3 心臟病變

SARS患者常見心臟增大，表現(xiàn)為左右心均勻性增厚.心肌細(xì)胞可見空泡變性、出現(xiàn)灶性心肌炎改變或壞死.心肌間質(zhì)水腫較為明顯，可見散在分布淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞浸潤[4,15].

COVID-19患者的心肌細(xì)胞可見變性、壞死.心肌間質(zhì)則以少量淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞和(或)中性粒細(xì)胞浸潤為主.血管內(nèi)皮可見脫落、內(nèi)膜炎性改變以及血栓形成[1].

2.4 肝臟、膽囊病變

大多數(shù)SARS患者可見肝臟細(xì)胞發(fā)生輕度水樣變性、灶性脂肪變性和肝細(xì)胞索出現(xiàn)解離，部分患者出現(xiàn)干細(xì)胞壞死.肝小葉內(nèi)Kupffer細(xì)胞增生明顯.匯管區(qū)出現(xiàn)少量淋巴細(xì)胞浸潤.膽囊一般未見明顯病變[4,16].

COVID-19患者的肝臟體積增大，呈暗紅色.肝細(xì)胞同樣可見變性，甚至出現(xiàn)灶性壞死，且伴有中性粒細(xì)胞的浸潤.匯管區(qū)以淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞浸潤為主，可見微血栓形成.膽囊可表現(xiàn)為高度充盈[1].

2.5 腎臟病變

大多數(shù)SARS患者的腎小球充血明顯，腎小管上皮細(xì)胞發(fā)生變性.部分患者的腎小球毛細(xì)血管內(nèi)可見纖維素性血栓，呈廣泛性分布，也可見髓質(zhì)內(nèi)小灶狀壞死，并有淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞浸潤[15-16].

COVID-19患者則表現(xiàn)為腎間質(zhì)充血，可見微血栓和發(fā)生灶性纖維化.腎小球球囊腔內(nèi)可見蛋白性滲出物，腎小管上皮細(xì)胞發(fā)生變性，甚至脫落，可見透明管型[1].

2.6 其他臟器病變

SARS患者可見腦組織發(fā)生不同程度的水腫，神經(jīng)元缺血性改變，甚至壞死.胃腸道如胃、小腸、結(jié)腸的黏膜下淋巴細(xì)胞減少，間質(zhì)發(fā)生水腫[4].

COVID-19患者則可見腦組織充血、水腫樣改變，部分神經(jīng)元發(fā)生變性.消化道如食管、胃以及腸管黏膜上皮出現(xiàn)不同程度的變性、壞死或脫落[1].

3 影像學(xué)特征的異同點(diǎn)

影像學(xué)檢查是病毒性肺炎診斷的重要組成部分，也是指導(dǎo)治療的重要參考依據(jù).COVID的確診主要依賴于實(shí)時熒光RT-PCR的核酸檢測，病毒基因測序和血清特異性IgM/IgG抗體檢測則較為少用.然而核酸檢測雖然簡易方便、特異性強(qiáng)，但敏感性差，不少患者甚至需多次反復(fù)檢測才能確診.部分患者臨床癥狀較輕，但影像學(xué)已可見肺炎表現(xiàn)，甚至肺部影像學(xué)改變早于臨床癥狀的出現(xiàn).因此，影像學(xué)檢查作為COVID-19的早期篩查和診斷必不可少.肺部影像學(xué)對于SARS的早期發(fā)現(xiàn)、鑒別診斷和指導(dǎo)治療同樣具有重要意義.兩者的不同之處表現(xiàn)為胸部X線片和CT是SARS的主要檢查方法，而COVID-19的篩查和診斷首選高分辨率CT(建議薄層1 mm厚).原因在于X線胸片的漏診率高，早期COVID-19的X線胸片多無異常改變或表現(xiàn)為肺紋理增粗、肺野局限性斑片狀影，較難被識別診斷，僅出現(xiàn)嚴(yán)重病變時才表現(xiàn)出雙肺彌漫性多發(fā)實(shí)變[19].

SARS和COVID-19的基本影像學(xué)特征均表現(xiàn)為肺磨玻璃密度影和肺實(shí)變影像，但在不同階段的影像學(xué)表現(xiàn)有一定差異.基于病理表現(xiàn)和臨床進(jìn)程的變化，SARS的影像學(xué)可分為早期、進(jìn)展期和恢復(fù)期，而COVID-19分為早期、進(jìn)展期、重癥期和恢復(fù)期.本文將COVID-19進(jìn)展期和重癥期影像學(xué)變化統(tǒng)一歸納為進(jìn)展期以便對兩種疾病進(jìn)行比對分析.

3.1 早期影像學(xué)改變

SARS早期從出現(xiàn)臨床癥狀到胸部影像異常的時間一般僅需2～3 d.胸部X線和CT表現(xiàn)為肺內(nèi)小片狀或類圓形的磨玻璃影，密度不高，少數(shù)為肺實(shí)變影.以單發(fā)病灶多見，累及肺段者較為少見.病變多分布在雙下肺和外側(cè)帶[20-22].

早期COVID-19的輕型患者臨床癥狀輕微，可無肺炎影像學(xué)表現(xiàn).此期典型的胸部CT表現(xiàn)為肺磨玻璃影多見，內(nèi)可見細(xì)網(wǎng)格狀肺紋理，如“鋪路石征”，或可見范圍小且較為局限的實(shí)變病灶.雙肺多發(fā)病灶較為常見，呈散在局限性分布，一般不累及整個肺段.病變分布同樣以雙下肺和外側(cè)帶多見[19,23-24].

3.2 進(jìn)展期影像學(xué)改變

SARS的胸部影像學(xué)改變多在發(fā)病后3～7 d內(nèi)呈進(jìn)行性加重，至2～3周時進(jìn)入危重階段.影像學(xué)特征表現(xiàn)為：(1)片狀磨玻璃影發(fā)展為大片狀，或呈彌漫性病變；病變以磨玻璃影為主，或合并實(shí)變.(2)病變從單個肺野擴(kuò)散到多個肺野，單側(cè)肺發(fā)展到雙側(cè)肺.(3)大多數(shù)病變分布在雙肺下葉，以肺野內(nèi)、外帶混合分布為主，很少出現(xiàn)肺野中心性分布.(4)肺部病變發(fā)展迅速，可出現(xiàn)“白肺”表現(xiàn)，提示進(jìn)入急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)階段.(5)病情容易出現(xiàn)反復(fù)，導(dǎo)致肺部病變波動變化明顯.如部分患者的影像學(xué)提示病變已經(jīng)明顯或完全吸收，短期內(nèi)又發(fā)生病變再次加重或出現(xiàn)新的病灶[20-21,25].

COVID-19的胸部CT可表現(xiàn)為：(1)磨玻璃影密度增高，病灶融合并擴(kuò)大；病變以實(shí)變?yōu)橹?，?nèi)部可見支氣管充氣征，或合并磨玻璃影.(2)病變范圍廣泛，累及雙肺的多個肺葉.(3)病變呈雙肺非對稱性分布，以肺中、外帶分布多見.(4)極少數(shù)伴縱膈及肺門淋巴結(jié)增大.(5)肺部病變進(jìn)展迅速，短期內(nèi)復(fù)查形態(tài)變化大，需警惕出現(xiàn)“白肺”征象，提示發(fā)生ARDS[19,26].

3.3 恢復(fù)期影像學(xué)改變

SARS的恢復(fù)期多見于發(fā)病2～3周后.影像學(xué)特征表現(xiàn)為病變逐漸縮小，密度減低，以至消失；部分患者可見肺纖維化的后遺癥，重癥患者較為多見，且纖維化吸收需要更長時間[20].

COVID-19的恢復(fù)期大多見于肺炎后的1～2周左右.影像學(xué)特征表現(xiàn)為病變范圍縮小，密度減低，實(shí)變病灶逐漸消失，病變可被完全吸收或形成機(jī)化病灶，部分患者殘留索條影.值得注意的是部分恢復(fù)期患者可再次出現(xiàn)病灶范圍增大，或發(fā)生新的病變[19,27].

4 小結(jié)

COVID-19在世界范圍內(nèi)給人類造成了重大危害，目前尚缺乏特效藥物和疫苗，疫情防控面臨嚴(yán)峻形勢，尤其是在國外COVID-19呈現(xiàn)出持續(xù)大范圍暴發(fā)的趨勢下.本文詳細(xì)比較COVID-19和SARS在發(fā)病機(jī)制、病理改變和影像學(xué)特征方面的異同點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)兩者盡管有不少相似之處，如均為感染β屬冠狀病毒，肺部病理主要表現(xiàn)為彌散性肺泡損傷的改變，胸部影像學(xué)的基本特征為肺磨玻璃影和肺實(shí)變，但兩者的表現(xiàn)仍存在不少差異.通過借鑒學(xué)習(xí)SARS的既往研究結(jié)果，可以更好地掌握COVID-19的發(fā)病特點(diǎn)、病理機(jī)制和加深對影像學(xué)特征的認(rèn)識，有利于加強(qiáng)對COVID-19疫情的防控.