COVID-19與急性呼吸窘迫綜合徵的病理學研究


羅婉芝 LAW YC Helen LAW YC HELEN YC LAW MediPaper MediPr Cancer Informer Hong Kong 香港 腫瘤學新知

摘要:在這裡,我們通過遺體解剖獲取活檢樣本,研究了一名死於重症急性呼吸綜合徵冠狀病毒-2(SARS-CoV-2)的嚴重感染患者的病理特徵。我們的發現將有助了解COVID-19的發病機制,並改善針對該疾病的臨床策略。

COVID-19與急性呼吸窘迫綜合徵的病理學研究 1

自2019年12月下旬以來,一種新型冠狀病毒病(COVID-19)在中国武漢爆發,隨後波及全球26個國家。一般而言,COVID-19是一種急性疾病,但也可能致命,死亡率為2%。病情嚴重的可能導致大量肺泡損傷和進行性呼吸衰竭。截至2月15日,已確診病例約66 580宗,並導致1524人死亡。

然而,由於遺體解剖或活組織檢查很難取得,没有病理報告。在這裡,我們透過遺體解剖獲取活檢樣本,研究了一名死於重症急性呼吸綜合徵冠狀病毒-2(SARS-CoV-2)的嚴重感染患者的病理特徵。我們的發現將有助了解COVID-19的發病機制,並改善針對該疾病的臨床策略。2020年1月21日,一名50歲男子因發燒、發冷、咳嗽、疲勞和呼吸急促等症狀住進門診。他在1月8日至12日曾報告前往武漢的旅行記錄,並於1月14日(病發後第1天)出現輕微寒顫和乾咳的初步症狀,但他没有求醫,一直工作至 1月21日。胸部X光發現其雙側肺部均有多個斑片狀陰影,同時採集了其咽喉樣本。

1月22日(病發後第9天),北京市疾病預防控制中心(CDC)透過實時逆轉錄PCR檢測證實該患者患有COVID-19。他立即被送進隔離病房,並通過面罩接受氧氣補充。他獲處方干擾素α-2b(500萬單位,每日兩次,霧化吸入)和洛匹那韋聯合行托那韋(500mg,每日兩次,口服)作为抗病毒治療,莫西沙星(0.4,每日一次,静脈注射)以防止繼發性感染。鑒於嚴重的呼吸急促和低血氧症,服用甲潑尼龍(80 mg,每天兩次,靜脈注射)可減輕肺部炎症。服藥後,他的體温由39.0℃降至36.4℃,但咳嗽、呼吸困難、乏力等症狀無明顯改善。病發後第12天,首次求醫后,胸部X光顯示雙側肺部進行性浸潤及瀰漫性網格影像。

由於該患者患有幽閉恐懼症,他多次拒绝深切治療部的的呼吸機支持;因此,他接受了經鼻高流量氧氣療法(HFNC)(60%濃度,流速40L/分鐘)。在病發後的第13天,病人的症狀仍然未有改善,但血氧飽和度保持在95%以上。

在病發後的第14天下午,他的低血氧症和呼吸急促出現惡化。儘管接受了HFNC氧氣療法(100%濃度,流速40 L/分鐘),但血氧飽和度降至60%,患者出現心跳驟停。醫護人員立即為他進行有創通氣、胸部按壓和腎上腺素注射。可惜搶救不成功,患者於北京時間18:31死亡。

活檢樣本取自患者的肺部、肝臟和心臟組織。組織學檢查顯示雙側瀰漫性肺泡損傷及細胞纖維液樣滲出物。右肺可見明顯的肺細胞脱落和透明膜形成,意味了急性呼吸窘迫綜合徵(ARDS)。左肺組織顯示出肺水腫並形成透明膜,意味早期的ARDS。雙肺可見間質性單核炎症浸潤,以淋巴細胞為主。肺泡腔内可見多核合胞體細胞,胞核大,胞漿呈雙親顆粒狀,核仁突出,呈病毒性細胞病變樣改變。未發現明顯的核内或胞漿内病毒包涵體。COVID-19的病理特徵與 SARS和中東呼吸綜合徵(MERS)冠狀病毒感染非常相似,此外,COVID-19患者的肝臟活檢顯示有中度的微血管脂肪變性和輕度的小葉和門靜脈活動,表明損傷可能是由SARS-CoV-2感染或藥物性肝臟損傷引起的。心臟組織有少量間質性單核炎性浸潤,但無其他實質性損傷。

周邊血液分析發現CD4和CD8 T細胞數量大減,並被過度激活,這可以從高比例的HLA-DR(CD4 3·47%)和CD38(CD8 39·4%)雙重證明。此外,CD4 T细胞中高促炎性CCR4+CCR6+Th17的濃度增加。此外,發現CD8 T細胞具有高濃度的細胞毒性顆粒,其中31.6%細胞為穿孔素陽性,64·2%細胞為顆粒溶素陽性,30·5%細胞為顆粒溶素和穿孔素雙陽性。從這些結果可見,以Th17的增加和CD8 T細胞的高細胞毒性為表現的T細胞過度活化,部分地解釋了該患者的嚴重免疫損傷。X光影像顯示肺炎進展迅速,雙側肺部之間有些差異。

此外,肝臟組織顯示中度微血管脂肪變性和輕度小葉活動,但尚無確實證據支持SARS-CoV-2感染或由藥物引起的肝臟損傷。在心臟組織中沒有發現明顯的組織學變化,這表明 SARS-CoV-2感染可能不會直接損害心臟。雖然不建議常規應用皮質類固醇治療SARS-CoV-2肺炎,但根據我們對肺水腫和肺透明膜形成的病理学觀察,病情嚴重者應考慮及時和適當地使用皮質類固醇和呼吸機支持,以預防ARDS的發生。

淋巴細胞減少是COVID-19患者的一個共同特徵,可能與疾病嚴重程度和死亡率相關的一項關鍵因素。

在此嚴重的COVID-19病例中,我們的臨床和病理學發現不僅有助確定死亡原因,還可以提供SARS-CoV-2相關性肺炎發病機理的新見解,這對於醫生及時制定類似重症患者的治療策略並降低死亡率具有參考價值。

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Photo adapted from Lancet Respiratory Medicine

Reference

Xu Z, et al. Lancet Resp Med. 2020;10.1016/S2213-2600(20)30076-X


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