Результаты аутопсии пациентов с коронавирусом: история исследования тканей головного мозга (38 пациентов), легких (87 пациентов) и сердца (42 пациента)

Когда патолог Эми Рапкевич начала  мрачный процесс   вскрытия погибших от коронавируса, чтобы узнать  характер  течения болезни, она обнаружила повреждения легких, почек и печени, соответствующие тому, о чем врачи сообщали в течение нескольких месяцев.

Но что-то было не так.

Рапкевич, руководящая аутопсией в NYU Langone Health, заметила, что в некоторых органах было слишком много особых клеток, редко встречающихся в этих местах.  Она никогда раньше этого не видела, но это показалось смутно знакомым.  Она обратилась к своим учебникам по истории и - в момент эврики - нашла ссылку на отчет 1960-х годов о пациенте с лихорадкой денге.

Она узнала, что при лихорадке денге, тропической болезни, переносимой комарами, вирус разрушает эти клетки, производящие тромбоциты, что приводит к неконтролируемому кровотечению.  Новый коронавирус, похоже, усилил их действие, вызвав опасное свертывание крови.

Ее поразили параллели: «Covid-19 и денге звучат по-разному, но вовлеченные клетки похожи».

Вскрытие трупов уже давно стало прорывом в понимании новых заболеваний, от ВИЧ / СПИДа и лихорадки Эбола  до лихорадки Ласса, и медицинское сообщество рассчитывает, что они сделают то же самое в отношении covid-19, болезни, вызванной новым коронавирусом.  Поскольку вакцина может появиться через много месяцев даже при самых оптимистичных сценариях, вскрытие становится важным источником информации для исследования возможных методов лечeния.

Когда пандемия поразила Соединенные Штаты в конце марта, многие больничные системы были слишком перегружены попытками спасти жизни, чтобы тратить слишком много времени на изучение тайн мертвых.  Но к концу мая и июню первая большая партия отчетов - от пациентов в возрасте от 32 до 90 лет, умерших в полдюжине медицинских учреждений - была опубликована достаточно быстро.  Исследования подтвердили некоторые из наших ранних догадок об этой болезни, опровергли другие - и открыли новые загадки о патогене, который убил более 500 000 человек во всем мире.

Среди наиболее важных выводов, согласующихся с результатами нескольких исследований, - подтверждение того, что вирус, по-видимому, наиболее яростно атакует легкие.  Они также обнаружили патоген в частях мозга, почек, печени, желудочно-кишечном тракте и селезенке, а также в эндотелиальных клетках, выстилающих кровеносные сосуды, как некоторые ранее подозревали.  Исследователи также обнаружили широко распространенное образование тромбов во многих органах.

Но мозг и сердце преподносили сюрпризы.

 «Речь идет о том, чего мы не видим», - сказала Мэри Фоукс, доцент кафедры патологии, которая является частью команды Mount Sinai Health, которая провела вскрытие 67 пациентов с COVID-19.

По словам Фаукс, учитывая широко распространенные сообщения о неврологических симптомах, связанных с коронавирусом, она ожидала обнаружить вирус или воспаление - или и то, и другое - в мозге.  Но таковых было очень мало.  Что касается сердца, многие врачи в течение нескольких месяцев предупреждали о сердечном осложнении, которое, как они подозревали, было миокардитом, воспалением или уплотнением стенок сердечной мышцы, но исследователи вскрытия были ошеломлены тем, что они не смогли найти никаких доказательств этого состояния.

Другое неожиданное открытие, по словам патологов, заключается в том, что кислородное голодание мозга и образование тромбов может начаться на ранней стадии процесса болезни.  Это может иметь серьезные последствия для лечения людей с COVID-19 дома, даже если им никогда не понадобится госпитализация.

Первые результаты появились после того, как новые случаи инфекции в США превзошли даже катастрофические дни апреля на фоне того, что некоторые критики называют преждевременным ослаблением ограничений социального дистанцирования в некоторых штатах, в основном на юге и западе.  Новое исследование по моделированию показало, что около 22 процентов населения - или 1,7 миллиарда человек во всем мире, в том числе 72 миллиона в Соединенных Штатах - могут быть уязвимы перед тяжелыми заболеваниями в случае заражения вирусом.  Согласно анализу, опубликованному в этом месяце в Lancet Global Health, около 4% этих людей потребуют госпитализации, что подчеркивает ставки, поскольку исследователи аутопсии продолжают свою охоту за уликами.

В лучшем случае вскрытие трупа может реконструировать естественное течение болезни, но процесс выявления нового и очень заразного заболевания утомителен и требует кропотливой работы.  Чтобы защитить патологоанатомов и избежать попадания вируса в воздух, они должны использовать специальные инструменты для извлечения органов, а затем погружать  их в дезинфицирующий раствор на несколько недель, прежде чем они будут изучены.  Затем они должны рассечь каждый орган и собрать небольшие кусочки ткани для изучения под разными типами микроскопов.

Одно из первых американских расследований, обнародованных 10 апреля, было проведено за пределами Нового Орлеана.  Пациент был 44-летним мужчиной, который лечился в LSU Health.  Ричард Вандер Хейде вспоминает, как разрезал легкое и обнаружил, вероятно, сотни или тысячи микротромбов.

 «Я никогда не забуду тот день, - вспоминал Вандер Хайде, проводивший вскрытие с 1994 года. - Я сказал резиденту:« Это очень необычно ». Я никогда не видел ничего подобного».

Но, переходя к следующему пациенту, а затем к следующему, Вандер Хайде увидел ту же картину.  По его словам, он был так встревожен, что поделился статьей в Интернете, прежде чем отправить ее в журнал, чтобы врачи могли немедленно использовать эту информацию.  Полученные данные вызвали ажиотаж во многих больницах и побудили некоторых врачей начать назначать всем пациентам с COVID-19 препараты для разжижения крови.  Сейчас это обычная практика.  Окончательная рецензируемая версия с участием 10 пациентов была впоследствии опубликована в Lancet в мае.

Вскрытие легких - в том числе описанные в документах из Италии 38 пациентов, исследование Mount Sinai Health с участием 25 пациентов и сотрудничество Гарвардской медицинской школы и немецких исследователей по семи пациентам - сообщили об аналогичных результатах свертывания крови.

Последнее исследование, проведенное в прошлом месяце в eClinicalMedicine журнала Lancet, выявило аномальное свертывание крови в сердце, почках и печени, а также в легких у семи пациентов, что позволило авторам предположить, что это может быть основной причиной полиорганной недостаточности  у пациентов с COVID-19.

Клетки сердца

Следующим органом, который внимательно изучили, было сердце.  Одним из самых пугающих ранних сообщений о коронавирусе из Китая было то, что у значительного процента госпитализированных пациентов - от 20 до 30 процентов - оказался миокардит, который мог привести к внезапной смерти.  Состояние включает в себя утолщение сердечной мышцы, так что она больше не может эффективно перекачивать кровь.

По словам патологов, классический миокардит обычно легко определить при вскрытии.  Это происходит, когда организм воспринимает ткань как инородную и атакует ее.  В этой ситуации в сердце будут большие мертвые зоны, а мышечные клетки, известные как миоциты, будут окружены клетками, борющимися с инфекциями, известными как лимфоциты.  Но в образцах вскрытия, взятых до сих пор, мертвые миоциты не были окружены лимфоцитами, поэтому исследователи ломали голову.

Фаукс из горы Синай и ее коллега Клэр Брайс, чья работа о 25 сердцах была опубликована в Интернете, но еще не рецензировалась, сказали, что они видели некоторое «очень легкое» воспаление поверхности сердца, но ничего похожего на миокардит.

Рапкевич из NYU Langone, изучавший семь сердец, была поражена изобилием в сердце редких клеток, называемых мегакариоцитами.  Клетки, вырабатывающие тромбоциты, контролирующие свертывание крови, обычно существуют только в костном мозге и легких.  Когда она вернулась к образцам легких у пациентов с коронавирусом, она обнаружила, что и там этих клеток слишком много.

«Я не могла вспомнить случая, когда мы это видели раньше», - сказала она.  «Было замечательно, что они были в сердце».

Вандер Хайде из LSU, который сообщил о предварительных результатах исследования 10 пациентов в апреле и опубликовал более подробную статью с большим количеством тематических исследований, рассматриваемых в журнале, объяснил, что «когда вы смотрите на ковидное сердце, вы не видите явных причин, что  и следовало ожидать. "

Он сказал, что у пары пациентов, у которых он проводил вскрытие, в больнице произошла остановка сердца, но когда он их осмотрел, основное повреждение было в легких, а не в сердце.

Клетки мозга

Из всех проявлений коронавируса его воздействие на мозг было одним из самых неприятных.  Пациенты сообщали о множестве неврологических нарушений, включая снижение обоняния или вкуса, изменение психического статуса, инсульт, судороги и даже делирий.

Раннее исследование из Китая, опубликованное в журнале BMJ Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry в марте, показало, что  у 22 процентова из 113 пациентов развились неврологические проблемы, от чрезмерной сонливости до комы - состояния, которые обычно объединяются в группы расстройств сознания.  В июне исследователи из Франции сообщили, что у 84 процентов пациентов в отделениях интенсивной терапии были неврологические проблемы, а у одной трети отмечена спутанность сознания или дезориентация при выписке.  Также в этом месяце жители Соединенного Королевства обнаружили, что 57 из 125 пациентов с коронавирусом с новым неврологическим или психиатрическим диагнозом перенесли инсульт из-за тромба в мозге, а 39 имели измененное психическое состояние.

Основываясь на таких данных и других подобных  отчетах, Исаак Соломон, невропатолог из Бригама и женской больницы в Бостоне, решил систематически исследовать, где вирус может внедряться в мозг.  Он провел вскрытие 18 последовательных смертей, взяв срезы ключевых областей: коры головного мозга (серое вещество, отвечающее за обработку информации), таламуса (модулирующего сенсорные сигналы), базальных ганглиев (отвечающих за моторный контроль) и других.  Каждый был разделен на трехмерную сетку.  От каждого было взято по десять разделов и изучено.

Он обнаружил обрывки вируса только в некоторых областях, и было неясно, были ли они мертвыми остатками или активным вирусом на момент смерти пациента.  Были только небольшие очаги воспаления.  Но были серьезные повреждения из-за кислородного голодания.  По словам Соломона, были ли покойные пациенты длительной реанимации или внезапно скончавшиеся, картина была очень похожей.

 «Мы были очень удивлены», - сказал он.

Когда мозг не получает достаточно кислорода, отдельные нейроны умирают, и эта смерть необратима.  В определенной степени человеческий мозг может это компенсировать, но в какой-то момент ущерб настолько велик, что различные функции начинают прогрессивно ухудшаться.

На практическом уровне, сказал Соломон, если вирус не попадает в мозг в больших количествах, это помогает в разработке лекарств, потому что лечение становится более сложным, когда оно широко распространено, например, у некоторых пациентов с  лихорадкой Западного  Нила или ВИЧ.  Другой вывод заключается в том, что результаты подчеркивают важность быстрого получения людьми дополнительного кислорода для предотвращения необратимых повреждений.

Соломон, работа которого была опубликована 12 июня в Медицинском журнале Новой Англии, сказал, что полученные данные свидетельствуют о том, что ущерб наносился в течение более длительного периода времени, что заставляет его задуматься о влиянии вируса на людей, которые менее больны.  «Большой нерешенный вопрос - что происходит с людьми, пережившими covid», - сказал он.  «Есть ли длительное воздействие на мозг?»

Команда Mount Sinai Health, взявшая результаты исследований тканей 20 головного мозга, также была озадачена, не обнаружив большого количества вирусов или воспалений.  Тем не менее, группа отметила в документе, что повсеместное присутствие крошечных сгустков было «поразительным».

 «Если в мозгу есть один сгусток крови, мы видим это постоянно.  Но мы наблюдаем, что у некоторых пациентов случаются множественные инсульты в кровеносных сосудах, находящихся на двух или даже трех разных территориях, - сказал Фаукс.

 Рапкевич сказал, что еще слишком рано говорить о том, можно ли применить новейшие результаты вскрытия к изменениям в лечении, но эта информация открыла новые возможности для изучения.  Один из ее первых звонков после того, как она заметила необычные клетки, продуцирующие тромбоциты, был сделан Джеффри Бергеру, кардиологу из Нью-Йоркского университета, который руководит лабораторией, финансируемой Национальным институтом здравоохранения и занимающейся тромбоцитами.

Бергер сказал, что вскрытие показывает, что дезагргенаты, в дополнение к антикоагулянтам, могут быть полезны для сдерживания эффектов covid-19.  Он провел крупное клиническое испытание, посвященное оптимальным дозам антикоагулянтов, чтобы изучить и этот вопрос.

 «Это всего лишь одна часть очень большой головоломки, и нам предстоит еще многому научиться», - сказал он.  «Но если мы сможем предотвратить серьезные осложнения и если больше пациентов смогут пережить инфекцию, это изменит все».