新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志發(fā)表關(guān)于新冠病毒引起肺部血管新生異常的研究

研究背景
隨著盛夏到來(lái)，全球新冠疫情亦進(jìn)入防控為主的下半場(chǎng)。一方面，不少藥物如瑞德西韋和眾多新冠疫苗的臨床試驗(yàn)紛紛進(jìn)入到人體實(shí)驗(yàn)階段，為醫(yī)學(xué)界帶來(lái)了一絲希望，另一方面一些在新冠流行早期不為關(guān)注的隱患，比如最近在歐美兒童中出現(xiàn)的川崎病以及新冠病人中更高的中風(fēng)概率也紛紛浮現(xiàn)。盡管許多研究都已在對(duì)新冠的致病機(jī)理展開攻關(guān)，但是直至現(xiàn)在，醫(yī)學(xué)界對(duì)于新冠病毒導(dǎo)致的呼吸衰竭依然未能描繪一個(gè)清晰的圖像。作為新冠病毒的主要致死原因之一，新冠病毒導(dǎo)致的呼吸衰竭與其他呼吸道疾病和病毒性肺炎有著非常不一樣的臨床特征，包括早期隱蔽性高，肺部被大量粘液包裹等。與2009年的H1N1全球大流行相比，新冠的致死率更是高出10倍或以上，在醫(yī)療資源緊張的地區(qū)更甚。因此，新冠絕對(duì)不是一個(gè)"大號(hào)流感"。更好地了解新冠患者外周肺組織中由于病毒侵襲引起的病變和分子機(jī)理，對(duì)于監(jiān)控疫苗和各類藥物的臨床效果有著至關(guān)重要的作用。近期，來(lái)自美國(guó)，德國(guó)，瑞士的研究團(tuán)隊(duì)合力在新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志上發(fā)表了一篇重磅文章，為新冠病毒在呼吸衰竭中的致病機(jī)理帶來(lái)了全新的視角。

研究設(shè)計(jì)
研究人員從由于呼吸衰竭致死的7位新冠患者中獲取尸檢組織，并取得在2009年死于A型流感（H1N1）繼發(fā)的急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）的7個(gè)尸檢肺部組織以及10個(gè)年齡與性別相匹配的健康肺部組織以進(jìn)行比較。其中對(duì)照組的健康組織來(lái)自器官捐贈(zèng)的非感染者。所有組織均為石蠟保存組織。通過H&E染色，多重?zé)晒饷庖呋瘜W(xué)組織染色，掃描電鏡，微型CT掃描和NanoString多重基因條形碼熒光雜交等多個(gè)手段，研究人員對(duì)這兩種病毒性肺炎的組織以及未感染肺部組織進(jìn)行了病理學(xué)及基因表達(dá)的深入研究。

研究結(jié)果
新冠患者的肺部組織的一個(gè)最重要的病變特征是肺部組織的不可逆轉(zhuǎn)的損傷。在全部7例來(lái)自新冠患者的肺部組織中，都均具有彌漫性肺泡損傷，并伴有肺泡I型細(xì)胞壞死，肺泡2型細(xì)胞增生以及肺泡內(nèi)蛋白沉淀（見下圖）。其中4個(gè)病例出現(xiàn)局部性變化伴隨輕度的間質(zhì)水腫，其余三例普遍的蛋白沉積和明顯的間質(zhì)性水腫。另一方面，H1N1流感組別的病例則顯示彌漫性肺泡損傷，并伴隨大量的間質(zhì)性水腫和廣泛的蛋白沉積。  
流感組別的肺部組織也顯示大量的吸收性炎癥，局部反映在肺部組織更高的重量上。細(xì)胞因子風(fēng)暴和炎癥反應(yīng)一直是新冠病人在病情后期出現(xiàn)急劇惡化的特征之一。近來(lái)新加坡國(guó)立大學(xué)和法蘭西公學(xué)院的研究都表明，一型干擾素等炎癥因子在重癥病人當(dāng)中大量上調(diào)，因此可能是新冠引起的炎癥反應(yīng)關(guān)鍵。為了更好查明新冠與H1N1流感在炎癥反應(yīng)方面的不同， 研究人員應(yīng)用了NanoString的炎癥Panel，對(duì)3個(gè)組別的肺部組織提取RNA進(jìn)行測(cè)定。下圖數(shù)據(jù)顯示，雖然同為病毒性肺炎，新冠病毒與H1N1流感導(dǎo)致的基因表達(dá)變化非常不同，在249個(gè)炎癥基因靶點(diǎn)中，只有不到10個(gè)出現(xiàn)相同的下調(diào)趨勢(shì)。新冠病毒導(dǎo)致的基因表達(dá)變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于H1N1流感，共有79個(gè)炎癥相關(guān)基因靶點(diǎn)出現(xiàn)明顯上調(diào)或下調(diào)趨勢(shì)。這些新靶點(diǎn)對(duì)于目前正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)，特別是抗病毒藥物對(duì)降低致死率的方面有著重要指導(dǎo)意義。  
近日，美國(guó)及歐洲各地都報(bào)道了新冠病人可能出現(xiàn)更高的中風(fēng)危險(xiǎn)，雖然具體機(jī)制仍不明朗，但是極可能與凝血功能異常及血栓形成有關(guān)。在新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志的這項(xiàng)研究中，研究人員也觀察到在新冠病人和H1N1流感病人的肺部組織出現(xiàn)了血栓形成 。其中在肺泡毛細(xì)血管中，血纖維蛋白形成的微血栓在新冠病人中比H1N1流感病人高出達(dá)9倍有多（下圖）。通過微型CT掃描，研究人員也觀察到在新冠和H1N1流感病人的肺部組織中，肺泡毛細(xì)血管的前后小靜脈都有大量堵塞形成。  
接下來(lái)，研究人員利用掃描電鏡對(duì)三個(gè)組別的肺部毛細(xì)血管組織進(jìn)一步分析 （下圖）。下圖左上方為未受感染的健康肺部，右上方為新冠病毒病人的肺部。掃描電鏡結(jié)果顯示，新冠病毒侵襲的肺部組織中毛細(xì)血管出現(xiàn)了嚴(yán)重變形。下圖右下方進(jìn)一步顯示了肺部組織中新冠病毒（箭頭所示）在細(xì)胞內(nèi)外都大量存在。
新冠病毒帶來(lái)的毛細(xì)血管異常也體現(xiàn)在血管新生的大量出現(xiàn)。與H1N1流感病人以及健康肺部組織相比較，新冠病毒導(dǎo)致了大量新生血管形成，不僅是常規(guī)的芽生式血管新生，亦有非常規(guī)的套入式血管新生 （下圖）。更重要的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是芽生式血管新生還是套入式血管新生，都隨著新冠病人住院長(zhǎng)度增加而增多。反之，雖然H1N1流感也在肺部組織中造成血管新生，其增生程度并不與病人住院長(zhǎng)度成正相關(guān)。
鑒于新冠病毒帶來(lái)血管增生，研究人員對(duì)三個(gè)組別的肺部組織中與血管新生的基因進(jìn)行了測(cè)定。通過應(yīng)用了NanoString的PanCancer Progression中的血管新生部分基因靶點(diǎn)，研究人員發(fā)現(xiàn)新冠病毒導(dǎo)致大量血管新生相關(guān)的基因上調(diào)。反之在H1N1流感中，只有部分血管新生相關(guān)基因出現(xiàn)上調(diào)，從分子信號(hào)通路角度證實(shí)了掃描電鏡及病理學(xué)分析的現(xiàn)象。  
結(jié)論
在新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志上剛剛發(fā)表的“Pulmonary Vascular Endothelialitis, Thrombosis, and Angiogenesis in Covid-19”，剖析了新冠病毒在病人肺部組織中導(dǎo)致了大面積的靜脈血栓和肺泡毛細(xì)血管堵塞，以及伴隨以來(lái)的異常血管新生。盡管該研究只包括了7例新冠尸檢樣本，但是卻揭示了血管新生在新冠肺炎晚期病情進(jìn)程中的作用。對(duì)于正在進(jìn)行的藥物和疫苗臨床試驗(yàn)有著重大意義。

文獻(xiàn) 2. A Dynamic Immune Response Shapes COVID-19 Progression.
3. Type I IFN Immunoprofiling in COVID-19 patients.
4. Impared Type I Interferon Activity and Exacerbated Inflammatory Responses in Severe COVID-19 Patients. 

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