COVID-19患者機(jī)體多器官組織病理改變研究進(jìn)展*

譚艷美 綜述，王岐本 審校

(1.湘南學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院:1.病理實(shí)驗(yàn)室；2.解剖學(xué)教研室，湖南 郴州 423000)

由新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)引起的新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)疫情嚴(yán)峻，已成為全世界最受關(guān)注的突發(fā)性公共衛(wèi)生事件。

COVID-19是一種以呼吸系統(tǒng)病變?yōu)橹鞯娜硇詡魅静?，臨床指征包括干咳、頭痛、呼吸困難、乏力、嗅覺和味覺下降，重癥病例發(fā)病1周后可出現(xiàn)呼吸困難伴或不伴低氧血癥，嚴(yán)重者進(jìn)展迅速并累及多個器官，出現(xiàn)感染性休克、急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)、凝血功能障礙及多器官功能衰竭[1]。在COVID-19發(fā)病過程中，機(jī)體肺、心、腦、肝、腎等多個器官都會出現(xiàn)可逆或不可逆的病理改變。本文以COVID-19引起的機(jī)體多器官病理變化做一綜述，以期為研究該病的發(fā)病機(jī)制和防治措施提供依據(jù)。

1 COVID-19對機(jī)體重要臟器的影響

1.1肺臟病理改變 COVID-19最先累及肺，病程早期便可出現(xiàn)肺水腫和充血[2]。計算機(jī)斷層掃描(CT)顯示，患者雙肺可見邊界不清的磨玻璃密度影(GGO)，多伴“鋪路石征”、空氣支氣管征及增粗血管征，伴或不伴肺實(shí)變[3-6]。正電子發(fā)射斷層(PET)檢查顯示，磨玻璃陰影區(qū)氟-氟代脫氧葡萄糖(F-FDG)的攝取增加，此為最明顯的影像學(xué)特征，同時葡萄糖攝取也會增加，若病變嚴(yán)重患者可發(fā)生節(jié)段性肺栓塞[7-8]。

顯微鏡低倍鏡下可見部分肺泡肺透明膜形成，肺泡內(nèi)有數(shù)量不等的漿液和纖維蛋白滲出物。肺泡壁見毛細(xì)血管擴(kuò)張充血，少數(shù)患者顯示有透明血栓形成、肺間質(zhì)纖維化。高倍鏡下見滲出細(xì)胞主要是單核和巨噬細(xì)胞，以及少量淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和多核巨細(xì)胞，且肺泡壁上Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞增生明顯[9-10]。采用透射電鏡進(jìn)一步觀察，可見Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞核變大、細(xì)胞質(zhì)豐富、線粒體腫脹，并可在部分Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞和細(xì)支氣管黏膜纖毛柱狀上皮細(xì)胞內(nèi)見冠狀病毒顆粒[11]，以此可確診疾病。若進(jìn)一步行免疫組織化學(xué)染色，可發(fā)現(xiàn)多數(shù)患者的肺細(xì)胞和肺泡巨噬細(xì)胞中SARS-CoV-2突刺蛋白顯陽性，此外部分患者的反應(yīng)性氣道細(xì)胞和支氣管上皮細(xì)胞的SARS-CoV-2突刺蛋白也顯陽性[9]。

1.2心血管病理改變 有研究表明，COVID-19患者中超過1/3的患者會出現(xiàn)不同程度的心臟損傷，并且證實(shí)了此現(xiàn)象與患者心臟中的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(ACE2)的表達(dá)量增加有關(guān)[12]。另外，在有心臟損傷的患者中，CT顯示其病情初期可見心臟有輕度GGO，并會隨著病情進(jìn)展持續(xù)擴(kuò)大甚至發(fā)生心肌纖維化，少數(shù)患者還可見心包積液[6,13]。核磁共振成像(MRI)檢查也發(fā)現(xiàn)，部分患者出現(xiàn)左心室擴(kuò)張、向心性肥大及心肌纖維化，嚴(yán)重者可并發(fā)急性冠狀動脈血栓[2-3]。

同時，低倍鏡下可見患者心臟的心肌細(xì)胞肥大、變性、壞死，有散在的炎癥細(xì)胞浸潤，急性期則是以中性粒細(xì)胞浸潤為主。除此之外，在多數(shù)患者心肌間質(zhì)小動脈和微動脈中發(fā)現(xiàn)了非閉塞性纖維蛋白微血栓，通過Ⅷ免疫組織化學(xué)染色、Masson三色染色和磷鎢酸蘇木精染色3種方法也可證實(shí)纖維蛋白的性質(zhì)。另外，有研究發(fā)現(xiàn)，約有33.3%的患者存在活動性淋巴細(xì)胞性的心肌炎，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)這與淀粉樣蛋白的沉積有關(guān)。在高倍鏡下還可見患者心臟實(shí)質(zhì)和血管周圍浸潤的中性粒細(xì)胞胞外形成殺菌網(wǎng)絡(luò)(NETs)，而ACE2免疫組織化學(xué)染色結(jié)果也表明，部分患者出現(xiàn)的心肌淀粉樣變性，可能是引起疾病持續(xù)惡化的另一危險因素。還有學(xué)者在超微結(jié)構(gòu)下分析發(fā)現(xiàn)，對于病情嚴(yán)重的患者，其心肌纖維會出現(xiàn)明顯的腫脹甚至溶解，但是，在患者的心肌細(xì)胞、血管內(nèi)皮或心肌間質(zhì)成纖維細(xì)胞中目前還未發(fā)現(xiàn)病毒[11,14-15]。目前尚無明確的證據(jù)可以證明COVID-19患者所出現(xiàn)的不同程度心臟損傷是因病毒侵襲心臟所造成的。

1.3腦病理改變 有學(xué)者在病死于COVID-19的患者腦中檢測到SARS-CoV-2的存在，但病死前患者的腦部神經(jīng)病理學(xué)改變卻相對輕微。在病情初期，患者首先會出現(xiàn)持續(xù)性的嗅覺喪失，MRI檢查發(fā)現(xiàn)是因患者雙側(cè)嗅球萎縮所導(dǎo)致。另外，早期患者的腦部還會有明顯的神經(jīng)炎性反應(yīng)，腦血管系統(tǒng)可見有中性粒細(xì)胞浸潤，但無NETs形成[3,8]。MATSCHKE等[16]研究了43例病死于重癥監(jiān)護(hù)病房、普通醫(yī)院病房、療養(yǎng)院或自己家中的病毒感染患者，發(fā)現(xiàn)部分患者腦組織中有新發(fā)的缺血性梗死，鏡下可見所有患者腦內(nèi)星形膠質(zhì)細(xì)胞增生明顯，嗅球和孤束核區(qū)的小膠質(zhì)細(xì)胞大量活化，胞體增大，突起呈縱向排列，偶爾還會出現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞結(jié)節(jié)。進(jìn)一步做細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞標(biāo)志物CD8染色，結(jié)果顯示，CD8陽性細(xì)胞在血管周圍和實(shí)質(zhì)內(nèi)浸潤，而小膠質(zhì)細(xì)胞的激活和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞的浸潤則主要局限于腦干和小腦，很少累及額葉，這些發(fā)現(xiàn)與腦干受累的臨床發(fā)現(xiàn)一致[17]。

約有53%的患者腦組織中可檢測到SARS-CoV-2的RNA或蛋白質(zhì)，其中有20%的患者可同時檢測到SARS-CoV-2的RNA和蛋白質(zhì)，且陽性細(xì)胞主要集中于延髓部位。有學(xué)者還檢測了與病毒關(guān)系密切的多個基因，結(jié)果表明，ACE2在少突膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)最高，跨膜絲氨酸蛋白酶2(TMPRSS2)和TMPRSS4在神經(jīng)元中的表達(dá)最高，組織蛋白酶L(CTSL)在小膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)最高，而二孔片段通道2(TPCN2)在星形膠質(zhì)細(xì)胞中的表達(dá)最高，而這些基因有助于病毒進(jìn)入細(xì)胞和持續(xù)存在[18]，但目前尚無明確的證據(jù)表明COVID-19患者腦神經(jīng)病理變化的嚴(yán)重程度與SARS-CoV-2的存在相關(guān)性。

1.4肝臟病理改變 目前有關(guān)SARS-CoV-2肝損傷的影像學(xué)和病理學(xué)特征報道較少，且大多數(shù)病變不是特異性的。有報道表明，COVID-19患者多數(shù)肝臟有充血，但無明顯的膽管或血管損傷。低倍鏡下可見多數(shù)患者肝組織明顯脂肪變性，并有輕度的炎性浸潤，少數(shù)患者見肝血竇擴(kuò)張充血或微血栓形成，偶可見膽小管內(nèi)膽栓形成，嚴(yán)重者還可見肝細(xì)胞凋亡和部分再生的雙核肝細(xì)胞。高倍鏡下可見患者肝細(xì)胞內(nèi)有大小不等的脂滴空泡、庫普弗細(xì)胞增多并有聚集現(xiàn)象，急性期可見患者肝實(shí)質(zhì)中有中性粒細(xì)胞浸潤，但無NETs形成，并且在少數(shù)彌漫性再生的肝細(xì)胞中還可見核分裂象，核內(nèi)Ki67檢測陽性[19-20]。

除此之外，LAGANA等[21]和WANG等[22]通過對COVID-19死亡病例尸檢,發(fā)現(xiàn)SARS-CoV-2感染患者的肝細(xì)胞線粒體有明顯的腫脹、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)張、糖原顆粒減少等現(xiàn)象，且行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)檢測可發(fā)現(xiàn)患者的肝組織塊中有病毒RNA的存在。目前只有少數(shù)報道稱在COVID-19患者的肝組織中檢測到病毒顆粒，而大多數(shù)研究只支持SARS-CoV-2在肝損傷發(fā)作中有間接作用，并未對肝損傷產(chǎn)生直接和特異作用。

1.5腎臟病理改變 雖然SARS-CoV-2感染主要是呼吸系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)癥狀，但是部分患者也會出現(xiàn)急性腎損傷(AKI)和蛋白尿等腎損傷表現(xiàn)。通過光鏡、超微結(jié)構(gòu)分析、免疫熒光和原位雜交(ISH)等檢測技術(shù)，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)大部分患者腎臟損傷表現(xiàn)為近端小管彌漫性損傷，小管上皮細(xì)胞水腫、變性、刷狀緣消失，嚴(yán)重時有明顯壞死。少數(shù)患者還可表現(xiàn)為腎小球毛細(xì)血管塌陷，足細(xì)胞增生。Masson染色顯示腎小球毛細(xì)血管內(nèi)可見透明血栓形成，腎小管內(nèi)也可看到含鐵血黃素顆粒并出現(xiàn)蛋白管型、色素管型[11,23-24]。進(jìn)一步電鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)腎小管上皮細(xì)胞和足細(xì)胞內(nèi)有簇狀冠狀病毒樣的顆粒，且可看見明顯的尖刺。另有人將SARS-CoV-2受體ACE2上調(diào)，發(fā)現(xiàn)腎小管中SARS-CoV-2核蛋白抗體免疫染色呈陽性[7,25]。

2 COVID-19對機(jī)體其他器官的影響

2.1胃腸道病理改變 ACE2是SARS-CoV-2感染過程中的一個受體，而胃腸道黏膜中可表達(dá)ACE2受體，因此胃腸道是SARS-CoV-2作用機(jī)體的潛在靶點(diǎn)[23]。有報道顯示，部分COVID-19患者發(fā)病初期會有腹瀉、惡心、嘔吐、厭食和腹痛等胃腸道癥狀，而且大部分患者有輕度的急性腸道炎癥損傷表現(xiàn)，如腸黏膜缺血性改變；顯微鏡下可見腸黏膜彌漫性壞死，局部缺血，固有層出血等。還有少數(shù)病例則表現(xiàn)為慢性腸道損傷，如絨毛結(jié)構(gòu)異常、淋巴細(xì)胞增多及絨毛內(nèi)杯狀細(xì)胞增多等。偶有病例表現(xiàn)為結(jié)腸壁增厚，腸道黏膜大面積壞死，壞死組織與正常組織界限明顯[26]。然而，大部分病例胃腸道組織內(nèi)的SARS-CoV-2檢測結(jié)果為陰性，只有少數(shù)重癥病例可在食管、胃、十二指腸和直腸標(biāo)本中檢測到SARS-CoV-2的RNA[27]，或在腸道細(xì)胞內(nèi)見病毒顆粒[7]。因此，COVID-19患者出現(xiàn)胃腸道病變與SARS-CoV-2的病因關(guān)系尚還需進(jìn)一步研究。

2.2胎盤病理改變 有研究表明，SARS-CoV-2可通過胎盤感染胎兒。MOROTTI等[28]和SCHWARTZ等[29]對COVID-19孕婦所分娩的SARS-CoV-2陽性胎兒的胎盤進(jìn)行病理鑒定，發(fā)現(xiàn)某些共同的病理學(xué)特征：胎盤表現(xiàn)出慢性組織細(xì)胞性絨毛間炎且伴廣泛滋養(yǎng)層細(xì)胞壞死，絨毛間隙因組織細(xì)胞增生而消失，間隙內(nèi)充滿單核炎癥細(xì)胞、組織細(xì)胞和細(xì)胞碎片，而絨毛實(shí)質(zhì)則出現(xiàn)融合。高倍鏡下可見胎盤組織內(nèi)霍夫鮑爾(Hofbauer)細(xì)胞明顯增加，合體滋養(yǎng)層細(xì)胞有明顯的退行性改變和廣泛壞死，周圍大量纖維蛋白沉積。進(jìn)一步行免疫組織化學(xué)染色，顯示Hofbauer細(xì)胞在絨毛基質(zhì)中顯深棕色，形狀不規(guī)則，有圓形、卵圓形和梭形。另外，ISH結(jié)果顯示,合體滋養(yǎng)層細(xì)胞中的SARS-CoV-2刺突蛋白呈陽性，用抗CD163和SARS-CoV-2的ISH抗體雙重染色，發(fā)現(xiàn)合體滋養(yǎng)層細(xì)胞周圍有一圈明顯的陽性SARS-CoV-2，但Hofbauer細(xì)胞中未檢出病毒。

2.3其他器官病理改變 除以上多個常規(guī)檢查的器官外，有研究也發(fā)現(xiàn)了COVID-19感染后患者某些其他組織器官的病變。研究人員在給COVID-19死者進(jìn)行尸檢時，發(fā)現(xiàn)有的患者出現(xiàn)脾臟淋巴細(xì)胞減少、白髓萎縮、實(shí)質(zhì)壞死、血管充血或出血等病理變化。另外，少數(shù)的患者還會有皮膚病變，主要表現(xiàn)為紅斑疹、普通蕁麻疹，組織病理學(xué)檢查時顯示病變皮膚淋巴細(xì)胞或中性粒細(xì)胞在淺表和深血管周圍浸潤，偶也可見嗜酸性粒細(xì)胞或漿細(xì)胞[30]。

3 結(jié)語與展望

COVID-19引起的機(jī)體病理改變是多方面且復(fù)雜的。幾乎所有的患者都會表現(xiàn)出肺部病毒感染的癥狀，輕者表現(xiàn)為肺水腫、肺淤血，重者可出現(xiàn)肺栓塞危及生命。有1/3的患者還會出現(xiàn)心臟損傷的表現(xiàn)，如左心室擴(kuò)張、心肌纖維化等，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)急性冠狀動脈血栓。雖然在半數(shù)死亡病例尸檢時發(fā)現(xiàn)了腦組織內(nèi)SARS-CoV-2蛋白檢測呈陽性，但是這些患者死前的神經(jīng)病理學(xué)改變卻比較輕微。另外，還有少部分的患者會有肝臟充血、肝脂肪變性甚至肝內(nèi)微血栓形成，而腎臟則以炎癥表現(xiàn)和透明血栓形成的改變?yōu)橹?。在這些非特異性的病理變化中，大部分組織器官的病變經(jīng)過及時治療和干預(yù)都可逆轉(zhuǎn)，只有少部分急性病變(如肺栓塞等)如果救治不及時，可威脅患者的生命。對于COVID-19患者做到早發(fā)現(xiàn)、早隔離、早治療、早干預(yù)，患者的治愈率較高。

但是，因SARS-CoV-2傳播速度較快，變異株層出不窮，潛伏期延長，對于COVID-19疾病預(yù)防和治療的研究依然不能松懈。上述SARS-CoV-2感染患者組織器官出現(xiàn)的病理學(xué)改變，雖然不能完全代表COVID-19患者的典型病理變化，但為進(jìn)一步研究該病的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制，早日探索有效的預(yù)防和治療手段提供了依據(jù)。