冠狀病毒與腎臟損傷的研究進(jìn)展

徐雨薇, 盧國(guó)元

(蘇州大學(xué)附屬第一醫(yī)院 腎內(nèi)科, 江蘇 蘇州, 215006)

冠狀病毒是一種廣泛存在于自然界中的呼吸道病毒，其宿主包括人類、脊椎動(dòng)物和無脊椎動(dòng)物。自1965年分離出人冠狀病毒至今，共發(fā)現(xiàn)7種人致病性冠狀病毒。冠狀病毒可引起溫和的上呼吸道感染癥狀，也可在原有疾病的基礎(chǔ)上引起嚴(yán)重的呼吸系統(tǒng)疾病，重癥患者還可能合并有其他臟器損傷。近年來冠狀病毒頻繁出現(xiàn)，但由于其極易變異，給防治帶來很大難度。本文就冠狀病毒相關(guān)腎臟損傷的機(jī)制、臨床表現(xiàn)和可能有效的治療方法進(jìn)行綜述。

1 冠狀病毒概述

1965年, TYRRELL D A等[1]從普通感冒患者鼻洗液中分離出首株人冠狀病毒B814。冠狀病毒屬于單鏈正股RNA病毒，包膜上有排列間隔較寬的釘狀突起[2]。冠狀病毒包膜上有3種糖蛋白: S蛋白、M蛋白、E蛋白，少數(shù)病毒有血凝素-脂酶(HE)。S蛋白是決定病毒毒力的關(guān)鍵因素; M蛋白與病毒包膜形成和出芽有關(guān); E蛋白在包膜形成和病毒出芽中起重要作用; HE蛋白只存在于部分冠狀病毒，其決定了病毒的宿主范圍，還能引起紅細(xì)胞凝集以及對(duì)紅細(xì)胞產(chǎn)生吸附。

冠狀病毒的感染過程包括吸附入侵、基因合成、成熟病毒包裝和病毒釋放4個(gè)步驟。病毒通過S1亞基和S2亞基與宿主細(xì)胞膜融合[3]。病毒進(jìn)入胞質(zhì)后，以自身基因組5′端一段序列為模板，完成基因組RNA的復(fù)制。新合成的基因組RNA和N蛋白組成核衣殼，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體上組裝呈新的病毒顆粒，以出芽方式釋放。

2 冠狀病毒感染致腎損傷的發(fā)病機(jī)制和臨床表現(xiàn)

目前發(fā)現(xiàn)的7種致病性人冠狀病毒中, HCoV-OC43、HCoV-229E、HCoV-NL63、HCoV-HKU1感染主要表現(xiàn)為輕微的自限性疾病。而SARS-CoV、中東呼吸綜合征病毒(MERS-CoV)、SARS-CoV-2這3種病毒感染會(huì)在原發(fā)病的基礎(chǔ)上引起嚴(yán)重的呼吸系統(tǒng)疾病，甚至發(fā)生多臟器損傷[4]。SARS-CoV-2累及腎臟主要表現(xiàn)為蛋白尿、血尿、少尿、血尿素氮、血肌酐升高，部分患者發(fā)展為急性腎損傷(AKI)。合并AKI的患者進(jìn)展為重癥的風(fēng)險(xiǎn)顯著增高，是死亡的重要危險(xiǎn)因素。

2.1 冠狀病毒腎損傷發(fā)生機(jī)制

2.1.1 病毒直接損傷: 與SARS-CoV相似, SARS-CoV-2也以血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(ACE2)為受體，且其和ACE2的親和力是SARS-CoV的10～20倍，這是SARS-CoV-2傳染性較強(qiáng)的原因之一[5-7]。搜索數(shù)據(jù)庫顯示ACE2在腎臟有分布，且近端腎小管細(xì)胞ACE2陽性細(xì)胞的比例約為呼吸道上皮細(xì)胞的2倍[8]，這表明腎臟是SARS-CoV-2的潛在靶器官。SARS-CoV-2的S蛋白與近端腎小管細(xì)胞ACE2受體相結(jié)合，利用跨膜絲氨酸蛋白酶(TMPRSS2)裂解并激活S蛋白，介導(dǎo)病毒進(jìn)入，同時(shí)ACE2裂解，其表達(dá)下調(diào)，裂解后的ACE2到細(xì)胞外，進(jìn)一步刺激靶細(xì)胞攝取病毒，增強(qiáng)病毒感染細(xì)胞的能力。單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序研究[9](scRNA-seq)證實(shí)了ACE2和TMPRSS2在人類腎臟細(xì)胞中的表達(dá)。一項(xiàng)研究[10]也發(fā)現(xiàn)TMPRSS2抑制劑可阻斷SARS-CoV-2進(jìn)入細(xì)胞，由此推測(cè)ACE2和TMPRSS2共表達(dá)是病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞的關(guān)鍵因素。但scRNA-seq也發(fā)現(xiàn)腎臟近端小管細(xì)胞高表達(dá)ACE2, 但其TMPRSS2表達(dá)不顯著，這與共表達(dá)ACE2和TMPRSS2的Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞不同。YAN R H等[11]發(fā)現(xiàn)腎臟和腸道內(nèi)的氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白B0AT1表達(dá)水平高，而肺部細(xì)胞B0AT1表達(dá)水平非常低，甚至不表達(dá), B0AT1可以影響細(xì)胞TMPRSS2對(duì)ACE2的切割，從而降低病毒進(jìn)入細(xì)胞的效率。以上研究也表明冠狀病毒感染患者出現(xiàn)腎臟損傷可能存在其他機(jī)制。SHARMA P等[12]在腎組織中發(fā)現(xiàn)病毒樣顆粒，但其病理學(xué)特征和新冠病毒不符。既往PEIRIS J S等[13]在SARS-CoV感染患者的腎組織中發(fā)現(xiàn)了SARS病毒。HUANG C L等[14]在新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)患者的血液和尿液中均檢測(cè)出病毒片段。雖然PACCIARINI F等[15]研究發(fā)現(xiàn), SARS-CoV在近端小管上皮細(xì)胞中持續(xù)性復(fù)制，并沒有產(chǎn)生顯著的細(xì)胞病變效應(yīng)，但即使是腎小管細(xì)胞的輕微功能損傷也與SARS患者的不良預(yù)后相關(guān)。以上結(jié)果提示腎臟是冠狀病毒的潛在靶器官，但冠狀病毒是否通過直接入侵腎臟靶細(xì)胞，引起腎臟損傷，以及引起腎臟損傷的具體機(jī)制還有待進(jìn)一步闡明。

2.1.2 細(xì)胞因子風(fēng)暴和腎臟損傷: “細(xì)胞因子風(fēng)暴”(CSS)是機(jī)體應(yīng)對(duì)病毒、細(xì)菌等外界刺激產(chǎn)生的過度炎癥反應(yīng)，殺傷病原體的同時(shí)也損害自身器官組織。既往研究[16]表明SARS-CoV、MERS-CoV等多種病毒感染可引起機(jī)體炎癥因子水平增加，導(dǎo)致多器官衰竭和高病死率。COVID-19細(xì)胞因子風(fēng)暴發(fā)生的機(jī)制可能是機(jī)體感染SARS-CoV-2后, CD4+T淋巴細(xì)胞激活，產(chǎn)生細(xì)胞因子招募并激活巨噬細(xì)胞，產(chǎn)生高水平的轉(zhuǎn)錄因子，刺激下游促炎免疫反應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[17]。研究[14, 18-20]表明大多數(shù)重度COVID-19患者血清促炎細(xì)胞因子水平顯著升高，包括白細(xì)胞介素(IL)-6和IL-1β，以及IL-2、IL-8、IL-17、粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞刺激因子(GM-CSF)、干擾素誘導(dǎo)蛋白10(IP-10)、單核細(xì)胞趨化因子-1(MCP-1)，趨化因子巨噬細(xì)胞炎性蛋白-1α(MIP-1α)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α), 其中IL-6、IL-10和GM-CSF以及 γ干擾素(IFN-γ)、TNF-α等炎性介質(zhì)已被證明是COVID-19中引起細(xì)胞因子風(fēng)暴的主要因子。HUANG C L等[14]研究了來自武漢的41名COVID-19確診患者，發(fā)現(xiàn)有63%的患者出現(xiàn)淋巴細(xì)胞減少，并且ICU患者和非ICU患者血漿細(xì)胞因子水平均有升高，進(jìn)一步比較后發(fā)現(xiàn)ICU患者的IL-2、IL-7、IL-10、G-CSF、IP-10、MCP-1、TNF-α的血漿濃度高于非ICU患者。以上研究提示COVID-19患者存在細(xì)胞因子風(fēng)暴現(xiàn)象，且細(xì)胞因子水平和疾病嚴(yán)重程度相關(guān)。研究[21]表明炎癥細(xì)胞和細(xì)胞因子在AKI和其他腎臟疾病中發(fā)揮重要作用。在順鉑誘導(dǎo)的AKI中, IL-1β水平增加了2倍以上，并且伴隨著中性粒細(xì)胞聚集。在缺血-再灌注的AKI中，使用IL-1受體阻滯劑能顯著減少白細(xì)胞在腎臟的浸潤(rùn)，同時(shí)IL-1受體敲除能加速腎功能的恢復(fù)。在AKI早期, M1型巨噬細(xì)胞可分泌IL-1β、TNF-α等炎性細(xì)胞因子，最終導(dǎo)致腎臟組織細(xì)胞的損傷[22]。COCKWELL P等[23]對(duì)腎小球腎炎患者的研究發(fā)現(xiàn)，患者腎小管和腎小球中浸潤(rùn)的淋巴細(xì)胞、近端小管上皮細(xì)胞等中均有不同程度的MIP-1α表達(dá)，并發(fā)現(xiàn)MIP-1α對(duì)中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞等有趨化作用。在腎毒性腎炎模型中[24], TNF -α可介導(dǎo)腎小球損傷。細(xì)胞因子風(fēng)暴累及腎臟損傷的機(jī)制可能是: SARS-CoV-2感染Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞后，大量細(xì)胞因子使肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)彌漫性損傷，隨后細(xì)胞因子循環(huán)入血，損傷腎臟。SARS-CoV-2通過ACE2進(jìn)入靶細(xì)胞，引起大量細(xì)胞因子在腎臟聚集，使患者出現(xiàn)腎損傷表現(xiàn)。細(xì)胞因子風(fēng)暴可能是冠狀病毒導(dǎo)致多器官損傷的重要機(jī)制，大量細(xì)胞因子通過多種途徑在腎臟累積，引起腎功能不全。

與單純肺炎患者相比，肺炎合并AKI患者機(jī)體細(xì)胞因子水平更高，持續(xù)性的全身高炎癥負(fù)荷狀態(tài)可能會(huì)導(dǎo)致免疫抑制和感染清除能力下降。一項(xiàng)研究[25]發(fā)現(xiàn)合并AKI的患者淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)更低，且患者的降鈣素原和C反應(yīng)蛋白水平均升高，提示可能有繼發(fā)性細(xì)菌感染。所以，AKI可能導(dǎo)致新的炎癥發(fā)生，對(duì)潛在炎癥性疾病的預(yù)后有重大影響。

2.1.3 ACE2與腎臟損傷: ACE2在腎小管和腎小球上皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞、小葉間動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞和系膜細(xì)胞中高度表達(dá)。一方面, ACE2在腎臟中的分布提示腎臟是SARS-CoV-2的潛在感染器官; 另一方面, ACE2/Ang-(1-7)/MasR軸能夠在腎臟中拮抗ACE/AngⅡ/AT1R軸帶來的腎臟損傷，在一定程度上有腎臟保護(hù)作用。而 SARS-CoV-2和ACE2受體結(jié)合導(dǎo)致ACE2水平下調(diào)，雖然一定程度上降低了病毒的易感性，但導(dǎo)致ACE/AngⅡ/AT1R軸和 ACE2/Ang-(1-7)/MasR軸失衡, AngⅡ水平則絕對(duì)或者相對(duì)升高，誘發(fā)腎臟細(xì)胞凋亡，纖維化程度加重，引起氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)等一系列病理變化。此外，在生理狀態(tài)下, Ang-(1-7) 會(huì)抑制p38絲裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)和核因子κB(NF-κB)的表達(dá)以及炎性細(xì)胞因子 IL-6、TNF-α和 IL-8的濃度，而SARS-CoV-2感染導(dǎo)致ACE2水平下調(diào)，水解產(chǎn)物Ang-(1-7)減少，導(dǎo)致炎癥因子釋放增加，加重腎臟和其他臟器損傷[26]。

2.1.4 免疫復(fù)合物沉積: 免疫復(fù)合物沉積也可能會(huì)損害腎臟，但SARS患者腎臟標(biāo)本數(shù)據(jù)顯示腎小球組織學(xué)正常，沒有明顯電子致密物沉積，這表明主動(dòng)免疫介導(dǎo)導(dǎo)致腎小球腎炎的可能性很低。但還需要更多關(guān)于COVID-19患者腎臟組織學(xué)的研究，以明確有無免疫復(fù)合物沉積導(dǎo)致的損傷。

2.1.5 其他因素: 治療COVID-19的一部分藥物可能引起腎臟損傷，但具體的腎損傷藥物以及腎損傷程度還需通過更多的病例進(jìn)行研究，在治療過程中對(duì)藥物的使用需要更加慎重。研究[27-28]發(fā)現(xiàn), 48.4%的COVID-19危重患者需要機(jī)械通氣，而有創(chuàng)機(jī)械通氣是發(fā)生AKI的危險(xiǎn)因素。重癥和危重癥COVID-19患者常合并糖尿病、高血壓等基礎(chǔ)疾病，且易有低氧血癥、低血壓、電解質(zhì)和酸堿代謝紊亂等情況，均易引起腎損傷。

2.2 腎臟病理表現(xiàn)

SU H等[29]研究了26例COVID-19死亡病例的腎組織發(fā)現(xiàn)，所有患者均存在不同程度的急性腎小管損傷，部分患者存在紅細(xì)胞管型和色素管型。在測(cè)試細(xì)胞內(nèi)病毒的9個(gè)樣品中，有7個(gè)樣本中鑒定出類似冠狀病毒的顆粒，其中3名患者的病毒核蛋白抗體免疫染色陽性。但目前關(guān)于COVID-19患者的腎臟病理報(bào)道存在樣本量不足等問題，需要進(jìn)一步研究。

2.3 腎臟臨床表現(xiàn)

患者主要表現(xiàn)蛋白尿、血尿、少尿、血尿素氮、血肌酐升高，部分患者發(fā)展為AKI, 來自中國(guó)的研究[14, 30-36]表明AKI發(fā)生率為0.5%～29.0%。CHENG Y C等[36]分析了武漢710例COVID-19患者尿液和腎功能檢查，結(jié)果顯示, 44.0%患者出現(xiàn)蛋白尿, 26.9%患者出現(xiàn)血尿; 15.0%患者的SCr水平升高, 14.1%患者的BUN水平升高，所有患者中約3.2%出現(xiàn)AKI, 其中入院時(shí)已有SCr基線水平升高的患者AKI發(fā)生率為9.1%, 高于入院時(shí)SCr正常的患者(2.0%)。此外，該研究發(fā)現(xiàn)患者血肌酐和尿素氮水平升高，發(fā)生AKI分別使得院內(nèi)死亡風(fēng)險(xiǎn)增加3.61、2.51和2.21倍。而HIRSCH J S等[25]發(fā)現(xiàn)在5 499名美國(guó)COVID-19確診患者中AKI發(fā)生率為36.6%, 其中1期占46.5%, 2期占22.4%, 3期占31.1%, AKI患者中35%患者死亡，且AKI嚴(yán)重程度與病死率相關(guān)。作者還發(fā)現(xiàn)合并呼吸衰竭的患者易發(fā)生AKI，接受機(jī)械通氣的患者AKI發(fā)生率高于非機(jī)械通氣患者，分別為89.7%和21.7%。WANG D W等[31]發(fā)現(xiàn), 138名確診患者中收住ICU的患者AKI發(fā)生率8.3%, 而非ICU患者AKI發(fā)生率為2.0%。XIAO G H等[37]的一項(xiàng)單中心前瞻性隊(duì)列研究中, AKI的發(fā)生率為5%, 其中13%的患者既往患有腎臟疾病。各項(xiàng)研究中患者AKI發(fā)生率不一致可能是由于樣本量和研究對(duì)象的疾病進(jìn)程不同，但眾多研究均提示重癥患者AKI發(fā)生率更高，既往有腎病史的患者AKI發(fā)生率更高，且AKI、血尿或蛋白尿以及既往腎臟病史獨(dú)立地與更高的死亡風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。

3 治 療

3.1 一般治療

一般治療主要包括休息、營(yíng)養(yǎng)和體液支持、維持血壓和改善氧合等。目前使用的抗病毒藥物主要有: 干擾素α、洛匹那韋/利托那韋、利巴韋林、氯喹等。研究[38]認(rèn)為重癥 COVID-19 患者可嘗試低、中劑量糖皮質(zhì)激素治療，可有效抑制炎癥細(xì)胞因子風(fēng)暴，并且糖皮質(zhì)激素可改善近端腎小管缺血再灌注損傷、降低氧化應(yīng)激等來抑制腎小管細(xì)胞的凋亡?？笽L-6單克隆抗體托珠單抗也被用于治療重癥COVID-19患者[39]。此外，一項(xiàng)臨床研究[40]發(fā)現(xiàn)使用連花清瘟膠囊治療輕型和普通型新冠肺炎患者，可抑制機(jī)體炎癥反應(yīng)，改善臨床癥狀，同時(shí)降低病情轉(zhuǎn)重風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 連續(xù)性腎臟替代治療

目前認(rèn)為細(xì)胞因子風(fēng)暴是COVID-19患者由輕癥轉(zhuǎn)向重癥、由單一肺損傷轉(zhuǎn)為多臟器功能衰竭的重要基礎(chǔ)。早期控制、清除過量細(xì)胞因子是控制病情的關(guān)鍵。血液凈化能有效清除循環(huán)中的過量炎性因子和代謝毒素，阻斷細(xì)胞因子風(fēng)暴。對(duì)于COVID-19合并急性腎損傷，尤其是血肌酐顯著升高的患者，應(yīng)該首選連續(xù)性腎臟替代治療(CRRT)?！缎滦凸跔畈《靖腥竞喜⒓毙阅I損傷診治專家共識(shí)》建議重癥患者CRRT啟動(dòng)時(shí)機(jī)可適當(dāng)提前，在AKI 2期即應(yīng)考慮啟動(dòng)CRRT。其適用患者包括合并MODS膿毒癥、ARDS等高炎癥反應(yīng)患者，嚴(yán)重代謝紊亂患者，合并急性腎損傷、心力衰竭患者等。但目前一些研究表明沒有緊急適應(yīng)證的情況，是否啟動(dòng)RRT在患者病死率或腎臟恢復(fù)方面沒有差異。專家建議對(duì)于COVID-19伴急性腎損傷患者急性RRT的開始時(shí)機(jī)應(yīng)根據(jù)臨床實(shí)際情況評(píng)估，而不是僅僅取決于血清肌酐或尿素氮的水平。

4 結(jié) 論

COVID-19是給全球帶來重大公共衛(wèi)生安全威脅的疾病。冠狀病毒引發(fā)腎損傷的機(jī)制尚無定論，一系列研究表明細(xì)胞因子風(fēng)暴在其中發(fā)揮重要作用。雖然COVID-19患者直接腎臟受累的發(fā)生率相對(duì)較低，但腎損傷往往是多器官功能障礙的標(biāo)志，且合并AKI是患者進(jìn)展為重癥的危險(xiǎn)因素，增加患者的死亡風(fēng)險(xiǎn)。COVID-19患者合并腎損傷的遠(yuǎn)期預(yù)后尚無報(bào)道，但如果患者尿常規(guī)持續(xù)異常或腎功能不能恢復(fù)到正常水平，極有可能導(dǎo)致發(fā)展為慢性腎臟病。因此，在臨床工作中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)腎功能的檢測(cè)，早期發(fā)現(xiàn)腎臟損傷，從而改善患者預(yù)后和生存質(zhì)量。