Science | 全面总结新冠病毒对人体多个器官的损害

撰文 | 小甜点

责编 | 雪月

目前，全球已确诊的COVID-19的病例已超过220万例，死亡病例已超过15万例，临床医生和病理学家正在努力了解SARS-CoV-2对人体所造成的损害。他们已经意识到，SARS-CoV-2可以从肺入侵到其他的器官，包括心血管、肾脏、肠道以及大脑。根据COVID-19的临床数据，耶鲁大学和耶鲁-纽黑文医院的心脏病专家Harlan Krumholz认为，COVID-19几乎可以对人体多个器官造成毁灭性损害。

关于COVID-19的研究，尽管现在每周都有超过1000篇研究论文，但是想要彻底了解COVID-19仍是一个极大的挑战。

在病毒感染的开始阶段

当人们吸入SARS-CoV-2飞沫后，SARS-CoV-2就会进入鼻咽部。根据韦康桑格研究所和其他机构的科学家发表的研究论文，发现鼻腔内壁表达ACE2，ACE2受体的存在标志着组织易受感染，因为病毒通过该受体入侵细胞。在病毒感染的1周内，感染者可能没有表现出相应的临床表现（发烧、咳嗽、咽喉痛、嗅觉及味觉丧失、头痛和身体疼痛），但是这个阶段是有传染性的。

肺部的呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡囊以及肺泡均富含ACE2受体，在免疫的初始阶段，如果免疫系统没有击退SARS-CoV-2，病毒就会继续沿着气管向下蔓延，攻击感染者的肺部，如果病情加重并恶化，最终导致死亡。

正常情况下，氧气通过肺泡进入毛细血管，被输送到身体的其他各个部位，供机体能量代谢。但是，当免疫系统与入侵的病毒作战时，氧气的交换与运输就会被破坏。白细胞会释放趋化因子，这些趋化因子又会召集更多的免疫细胞靶向杀死被病毒感染的细胞，从而留下大量的液体和脓细胞，这是肺炎的基本病理改变。一些轻度的COVID19患者经过鼻吸氧治疗，方可康复。但是一些 COVID19 患者的病情会突然发生恶化，发展为急性呼吸窘迫综合征（ARDS），患者的血氧含量急剧下降，呼吸困难。肺部的影像学表现为白色浑浊阴影，最终患者需要使用呼吸机来维持生命。对死亡患者的尸检结果表明，患者的肺泡里充满了液体、白细胞、粘液和已被破坏的肺细胞的碎片。

病毒入侵的影响

在严重的情况下，SARS-CoV-2会对肺部造成严重的损害，同时该病毒也会损害人体的其他器官，现在科学家们正在探索该病毒对人体的危害范围以及严重程度。

临床医生推测，一些重症患者的病情继续发生恶化，可能是由于免疫系统发生细胞因子风暴，免疫细胞开始攻击正常的组织，然后血管通透性增加，血压下降，血栓形成，最终导致器官衰竭。

有研究表明，COVID-19患者血液中的炎症诱导因子水平升高。坦普尔大学医院呼吸科医生Jamie Garfield表示，COVID-19的死亡率可能与细胞因子风暴有关。但是，这并没有使所有人信服。斯坦福大学医学院的呼吸重症监护室医生Joseph Levitt表示，他还没有看到令人信服的数据。他担心抑制细胞因子反应可能会适得其反，他还担心正处于临床试验中的几种靶向抑制细胞因子的药物可能会抑制人体对抗病毒所需的免疫反应。

病毒对心血管的危害

虽然病毒如何攻击心血管是一个尚未解开的谜，但是许多研究论文表明这种损害是常见的。2020年3月25日发表在JAMA Cardiology上的一篇论文表明，中国武汉416例COVID-19住院患者中有将近20%的患者出现了心脏损伤。在武汉的另一项研究中，138名住院患者中有44%患有心律失常。

https://jamanetwork.com/journals/jamacardiology/fullarticle/2763524

根据4月10日发表在Thrombosis Research杂志上的一篇论文，在一家荷兰重症监护病房的184名COVID-19患者中，38%的患者有血栓形成。当血栓破坏，栓子脱落，随着血液进入肺动脉，引起肺动脉栓塞。据报道，肺栓塞已导致COVID-19患者死亡。动脉血栓也可能进入大脑，导致中风。哥伦比亚大学医学中心研究员Behnood Bikdeli指出，许多患者体内D-二聚体（血栓形成的产物）严重升高，血栓有可能成为COVID-19患者发生病情恶化和死亡的主要因素。

https://www.thrombosisresearch.com/article/S0049-3848(20)30120-1/pdf

病毒感染也可能导致血管收缩。有报告显示，患者的手指和脚趾缺血，表现出肿胀、疼痛和组织死亡。肺部的血管收缩可能有助于解释COVID-19患者出现的令人困惑的现象:患者的血氧水平极低，但并没有呼吸困难。在该疾病的某个阶段，这种病毒可能会改变调节血压和血管收缩的激素水平，血管的收缩并不阻塞肺泡，而是阻碍了氧气的吸收。Levitt说，有一种理论指出，这种病毒会影响血管生物学，这就是为什么氧气水平如此之低的原因。

如果COVID-19损坏的是血管，那可能有助于解释为什么血管损伤的患者（糖尿病和高血压）会面临更高的严重疾病风险。美国CDC对美国14个州住院患者的临床数据显示，约三分之一的患者患有慢性肺部疾病，几乎也有同样多的患者患有糖尿病，有一半患者患有高血压。Mangalmurti表示，COVID-19患者发生病情加重恶化的危险因素或许与糖尿病，肥胖，年龄，高血压等有关。

科学家们正在努力研究到底是什么原因导致了心血管损伤。这种病毒可能会直接攻击心脏和血管内膜（这些内膜可能也富含ACE2受体），或者可能是由于肺部损伤造成的缺氧损害了血管，或者细胞因子风暴会像破坏其他器官一样破坏心脏。

病毒对肾脏的损害

纽约大学朗格尼医学中心的神经学家Jennifer Frontera说，如果这些患者最终不是死于肺功能衰竭，就是死于肾功能衰竭。她所在的医院正在开发一种使用不同设备的透析方案，以满足治疗更多的患者。COVID-19患者的肾功能衰竭可能是因为肾脏拥有病毒入侵的靶标——ACE2受体。

虽然肺是最主要的受损器官，但是一部分病毒也可能会攻击肾脏。中国科学院苏州生物医学工程技术研究院的神经科学家贾洪波说，就像在真实的战场上一样，如果肺和肾同时受到病毒的攻击，那么机体各处可能都会受到损害。

在一项研究中，尸检的结果显示，在肾脏的电子显微镜照片中发现了病毒颗粒，这表明肾脏可能受到了病毒的直接攻击。但肾脏损伤也可能是附带损害。因为呼吸机会增加对肾脏损伤的风险，抗病毒药物瑞德西韦也会增加肾脏损伤的风险，细胞因子风暴还可以大大减少流向肾脏的血液，从而造成致命的伤害。而且，如患有糖尿病之类的既往病史也可能增加AKI的风险。西北肾脏中心首席医学官Suzanne Watnick说，有很多已经患有慢性肾脏疾病的COVID-19患者有更高的发生AKI的风险。

病毒对脑部的损害

COVID-19患者会暂时失去意识，发生中风，有些患者嗅觉丧失。Frontera说，她所在的医院的神经科医生评估的结果显示，有5%到10%的COVID-19患者有神经系统的表现。但是这可能大大低估了实际的人数，因为许多患者服用了镇静剂，还应用了呼吸机治疗。Frontera的团队推测，在某些情况下，病毒感染可能抑制缺氧引起的脑干反射。这可能是对患者血氧含量极低但没有呼吸困难的现象的另一个解释。

约翰斯·霍普金斯大学医学院的医生Robert Stevens说，ACE2受体存在于神经皮质和脑干中，但尚不清楚该病毒是在什么情况下会进入大脑与这些受体相互作用。也就是说，SARS-CoV-2可能入侵神经元引起脑炎。4月3日，International Journal of Infectious Diseases上刊登了一份来自日本的研究小组的案例研究报告。报告显示，在一名患脑膜炎和脑炎的COVID-19患者的脑脊液中发现了SARS-CoV-2，这表明该病毒可以入侵中枢神经系统。但是其他因素也可能会损害大脑。例如，细胞因子风暴和血栓形成。

https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1201-9712(20)30195-8

上个月，匹兹堡大学医学中心的神经病学家Sherry Chou组织了一个全球联盟，该联盟目前包括50个中心，从已经接受治疗的患者那里收集神经学数据。该研究联盟团队的早期目标很简单:确定住院病人神经并发症的发生率，并记录他们的情况。从长远来看，Chou和她的同事希望能收集到扫描数据、实验室检查和其他数据，以更好地了解病毒对神经系统的影响。Chou推测了一种可能的入侵途径：通过鼻子，然后向上通过嗅球（解释了嗅觉丧失的症状）侵入大脑。虽然这是一个很好的理论，但是必须有证据证明这一点。

病毒对肠道的损害

American Journal of Gastroenterology上发表的一篇论文表明，粪便样本中新型冠状病毒的RNA呈阳性，同时在内镜检查中发现了结肠损伤的迹象，表明冠状病毒感染了胃肠道。

https://journals.lww.com/ajg/Abstract/9000/Digestive_Symptoms_in_COVID_19_Patients_With_Mild.99349.aspx

有证据表明，SARS-CoV-2可以感染下消化道的内壁（消化道内壁富含ACE2受体），在多达53%的患者粪便样本中发现了病毒RNA。一个中国团队在Gastroenterology杂志上发表的一项研究结果显示，在一名COVID-19患者的胃、十二指肠和直肠的活检组织中发现了病毒蛋白外壳。

https://www.gastrojournal.org/article/S0016-5085(20)30282-1/pdf?referrer=https%3A%2F%2Fwww.ncbi.nlm.nih.gov%2F

洛杉矶Cedars-Sinai医疗中心的Brennan Spiegel是AJG的联合主编，他说，最近的报告显示，多达一半的COVID-19患者(平均每个研究约20%)出现腹泻症状。目前，粪便中除了含有RNA和蛋白质外，是否还含有活的传染性病毒还尚不清楚。爱荷华大学的冠状病毒专家Stanley Perlman说，迄今为止，我们没有证据表明粪便传播是主要的传播途径。CDC表示，根据非典型肺炎和中东呼吸综合征的经验来看，粪便传播的风险可能很低。

肠道并不是病毒在体内入侵的终点。尽管还不清楚这种病毒是否会直接入侵眼睛，但是多达三分之一的住院患者患有结膜炎。其他报道表明肝脏受损：根据两篇预印论文，在中国的两个中心住院的COVID-19患者中，超过一半的患者肝脏或胆管受到了损伤，在Science 杂志上，科学家指出，病毒的直接入侵不太可能是肝损伤的罪魁祸首。他们认为药物或免疫系统过强更有可能导致肝损伤。

目前发现的COVID-19对人体造成的伤害可能只是一部分，还有更多的危害可能尚未被发现。想要更全面的了解SARS-CoV-2对人体的危害范围与严重程度，这需要多年的艰苦研究。

制版人：嘉

https://www.sciencemag.org/news/2020/04/how-does-coronavirus-kill-clinicians-trace-ferocious-rampage-through-body-brain-toes#