导读
国家感染性疾病临床医学研究中心的研究团队首次描述了COVID-19危重症患者的主要病理变化,为深入了解该病的发病机制和严重程度提供了依据。来源:医脉通
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关于年新型冠状病*肺炎(COVID-19)的流行病学和临床特征的报告越来越多,但其病理研究报告仍然少见。
此前,王福生院士课题组报道了一例死亡患者的肺穿刺活检结果,同期还有1医院肖书渊等的病理研究(该研究取材于肺肿瘤同时并发COVID-19患者肺切除术后肺组织)。此外,华中科技大学刘良教授等人正在展开遗体解剖,相关病理结果有待进一步公布。
近日,国家感染性疾病临床医学研究中心的研究团队在预印本网站Preprints发表了一篇名为《COVID-19危重症患者的临床病理分析》的研究,首次描述了COVID-19危重症患者的主要病理变化,为深入了解该病的发病机制和严重程度提供了依据。
研究介绍目前的COVID-19流行病学和临床特征报告显示,危重症COVID-19患者预后差,病死率高。掌握危重症患者的病理改变,找到致其病情加重和死亡的关键原因,对于指导临床治疗十分重要。
该研究首次描述了COVID-19危重症患者的主要病理变化。研究团队对1例进行了肺移植手术的危重症新冠肺炎患者的全肺进行了活检,通过HE染色、免疫组织化学染色和特殊染色(包括Masson染色、PAS染色和六胺银染色)后,对其病理变化进行了描述。
这名66岁的患者于年1月4日从武汉返回深圳时出现高热和咳嗽症状。除8年高血压病史外无其他基础疾病,心功能良好。胸部X线片可见左右肺亮度增强,多发阴影。这例患者被诊断为COVID-19(危重型)和严重呼吸窘迫综合征(ARDS),伴发呼吸衰竭,后接受了肺移植术。
对切除肺进行病理检查,肉眼可见全肺组织呈弥漫性充血样或部分出血坏死。右肺外缘明显可见出血性坏死,肺切面有严重的充血和出血改变。
肺组织主要病理改变为细支气管炎、肺泡炎,伴有上皮细胞增生、萎缩、脱落、鳞状上皮化生。大量肺间质纤维化,部分玻璃样变性,不同程度的出血性肺梗塞。小血管增生,血管壁增厚,管腔狭窄,闭塞,以及微血栓形成。肺间质可见局灶性单核细胞、淋巴细胞和浆细胞浸润。肺泡上皮细胞萎缩、空泡变性、增生、脱落、鳞状上皮化生。肺泡腔充血明显,含黏液、水肿液、脱落的上皮细胞、炎性细胞。并在几个多核巨细胞和胞浆内发现了病*包涵体。
Masson染色切片提示大量肺间质纤维化。免疫组化结果显示免疫细胞CD3、CD4、CD8、CD20、CD79a、CD5、CD38和CD68阳性。
研究结果整个肺部表面呈青铜色,肉眼可见弥漫性充血(图1),其中大多数为点状出血,部分为出血性坏死。
值得注意的是,出血性坏死主要存在于肺右下叶、中叶和上叶的外缘。支气管被粘液和血性渗出物覆盖。肺切面显示严重的充血、出血性改变。
图1肺肉眼观图。右肺(A和B)和左肺(C和D)的肉眼观形态,右肺外缘出血性坏死明显。
如图2所示,组织病理学检查发现肺间质大量纤维化,部分发生玻璃样变,并伴有肺出血性梗死。小血管增生,血管壁增厚,管腔狭窄、闭塞。间质出现了包括淋巴细胞、浆细胞和单核细胞在内的炎症细胞浸润。Masson染色证实了肺间质纤维化的存在,染色未见其他细菌、真菌感染。
图2危重患者肺间质组织病理学检查。
A:大量肺间质纤维化。B:肺间质纤维化伴部分玻璃样变。C:Masson染色下的肺间质纤维化。D:Masson染色下的肺间质纤维化,肺泡上皮细胞脱落。E:肺出血改变。F:肺出血性梗死。G:血管壁增厚、管腔狭窄。H:闭塞性血管炎被炎性细胞包围。I:间质浆细胞浸润(方框里)。
如图3所示,可见肺泡炎,伴肺泡上皮细胞萎缩、增生、脱落、鳞状化生(主要为Ⅱ型)。其余肺泡的间隔增厚,可见上皮细胞坏死和脱落。此外,观察到大量纤维蛋白渗出物,多核巨细胞和胞浆内病*包涵体。坏死性细支气管炎表现为细支气管壁坏死,管腔中存在上皮细胞。
图3COVID-19活检的肺泡变化。
A:坏死性细支气管炎,管腔内存在坏死的支气管上皮细胞。B:肺泡上皮细胞萎缩。C:支气管上皮细胞鳞状化生。D:肺泡细胞的鳞状化生。E:肺泡间隔增厚。F:肺泡上皮细胞坏死脱落。G:管腔中有炎性细胞和大量纤维状渗出物。H:多核巨细胞。I:肺泡上皮细胞中的胞浆中存在病*包涵体(方框表示)。
免疫组织学检查结果显示免疫细胞包括CD3、CD4、CD8、CD20、CD79a、CD5和CD38阳性(图4)。免疫细胞的阳性表达主要集中在肺间质和血管附近。此外,CD31、TTF1、CK5/6、CK7、CK19、SMA、FⅧ和胶原Ⅳ也显示阳性。
图4危重症COVID-19患者的免疫组织学结果。
连续切片显示CD3(A)、CD4(B)、CD8(C)、CD20(D)、CD79a(E)、CD5(F)、CD38(G)、CK7(H)和胶原Ⅳ(I)阳性。
讨论年12月SARS-CoV-2引起的新型冠状病*肺炎在武汉市首次出现以来,目前已在世界范围内暴发。据我们所知,还未有危重症COVID-19患者病理学的相关报道。新型冠状病*性肺炎与严重急性呼吸系统综合征(SARS)的病*同源性超过85%。意味着COVID-19的病理变化可能与SARS患者相似。关于SARS的肺部病理学,有研究小组发现肺部改变包括局部出血和坏死,肺泡炎和支气管炎,肺泡上皮细胞脱落。
实际上,本文的研究结果还显示有一般肺损伤,包括肺水肿伴出血,细支气管炎和肺泡炎伴上皮细胞炎症性损伤。值得注意的是,在显微镜下,我们可观察到广泛肺间质纤维化,血管管壁增厚,管腔狭窄和闭塞。这些重大改变可能会导致危重症患者出现严重呼吸衰竭。另外,总体检测发现出血性坏死主要出现于右肺外缘。该观察结果为我们带来以下两个提示:(1)这可能是导致危重症患者死亡的主要原因之一;(2)COVID-19的主要病变可能首先起源于此。
最近的研究表明,SARS-CoV-2与SARS-CoV具有相同的结合受体,即ACE2。一般情况下,ACE2蛋白在肺泡,支气管上皮和血管内皮中表达,因此SARS-CoV-2蛋白与ACE2结合会引起急性肺损伤和肺水肿。我们观可察到大量肺水肿和出血,支气管和肺泡上皮细胞脱落。
另一方面,细胞因子风暴与过度活跃的免疫反应和促炎反应失控有关,会导致严重的器官疾病,包括肺损伤。目前,已经识别出几种具有代表性的细胞因子,包括IL-1β,IL-18,TNF-α,IL-6,IL-8和IL-10。这些细胞因子由CD8和CD4T细胞等各种免疫细胞产生和调节。有趣的是,我们观察到肺间质淋巴细胞,单核细胞和浆细胞浸润,并且这些类型的炎症细胞是通过免疫组织学方法证实。如上所示,肺间质发生了许多病理变化,包括间质大量纤维化和血管腔狭窄。这些结果可能解释了为什么危重患者会出现急性肺功能障碍。
总而言之,我们证明了COVID-19危重症患者的肺活检组织病理学,可能为这种疾病的发病机理提供更好的知识。
医脉通编译整理自:Luo,W.;Yu,H.;Gou,J.;Li,X.;Sun,Y.;Li,J.;Liu,L.ClinicalPathologyofCriticalPatientwithNovelCoronavirusPneumonia(COVID-19).Preprints,020407
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