自2019年12月下旬以来,一种新型冠状病毒病(COVID-19)在中国武汉爆发,随后波及全球26个国家。一般而言,COVID-19是一种急性疾病,但也可能致命,病死率为2%。严重的疾病发作可能导致大量肺泡损伤和进行性呼吸衰竭。截至2月15日,已确诊约66 580例,死亡1524人。
然而,由于尸检或活组织检查很难接近,没有病理报告。在这里,我们通过尸检获取活检样本,研究了一名死于重症急性呼吸综合征冠状病毒2(SARS-CoV-2)的严重感染患者的病理特征。我们的发现将有助于了解COVID-19的发病机制,并改善针对该疾病的临床策略。2020年1月21日,一名50岁男子因发烧、发冷、咳嗽、疲劳和呼吸急促等症状住进发热门诊。他于1月8日至12日报告了武汉的旅行记录,并于1月14日(病后第1天)出现轻微寒战和干咳的初步症状,但他没有去看医生,一直工作到1月21日。胸部X光检查显示两个肺部都有多个斑片状阴影,并采集了咽拭子样本。
1月22日(疾病的第9天),北京市疾病预防控制中心(CDC)通过实时逆转录PCR检测证实该患者患有COVID-19。他立即被送进隔离病房,并通过面罩接受补充氧气。他接受干扰素α-2b(500万单位,每日两次,雾化吸入)和洛匹那韦联合利托那韦(500mg,每日两次,口服)作为抗病毒治疗,莫西沙星(0.4,每日一次,静脉注射)以防止继发感染。鉴于严重的呼吸急促和低氧血症,服用甲泼尼龙(80 mg,每天两次,静脉注射)可减轻肺部炎症。 服药后体温由39.0℃降至36.4℃,但咳嗽、呼吸困难、乏力等症状无明显改善。发病第12天,首次就诊后,胸部x线显示双肺进行性浸润和弥漫性网格影。
由于患有幽闭恐惧症,他多次拒绝重症监护室的呼吸机支持;因此,他接受了经鼻高流量氧疗(HFNC)(60%浓度,流速40L/min)。在发病的第13天,病人的症状仍然没有改善,但血氧饱和度保持在95%以上。
在发病的第14天下午,他的低氧血症和呼吸急促恶化。尽管接受了HFNC氧疗(100%浓度,流速40l/min),但血氧饱和度降至60%,患者出现心搏骤停。他立即接受了有创通气、胸部按压和肾上腺素注射。不幸的是,营救没有成功,他于北京时间18:31死亡。
活检样本取自患者的肺、肝和心脏组织。组织学检查显示双侧弥漫性肺泡损伤伴细胞纤维黏液样渗出物。右肺可见明显的肺细胞脱落和透明膜形成,提示急性呼吸窘迫综合征。左肺组织显示出肺水肿并形成透明膜,提示早期ARDS。双肺可见间质性单核炎症浸润,以淋巴细胞为主。肺泡腔内可见多核合胞体细胞,胞核大,胞浆呈双亲颗粒状,核仁突出,呈病毒性细胞病变样改变。未发现明显的核内或胞浆内病毒包涵体。COVID-19的病理特征与SARS和中东呼吸综合征(MERS)冠状病毒感染非常相似,此外,COVID-19患者的肝活检显示有中度的微血管脂肪变性和轻度的小叶和门静脉活动,表明损伤可能是由SARS-CoV-2感染或药物性肝损伤引起的。心脏组织有少量间质性单核炎性浸润,但无其他实质性损伤。
制备外周血进行流式细胞仪分析。 我们发现,外周CD4和CD8 T细胞的数量大大减少,而它们的状态却被过度激活,这可以通过高比例的HLA-DR(CD4 3·47%)和CD38(CD8 39·4%)双重证明。此外,CD4 T细胞中高促炎性CCR4+CCR6+Th17的浓度增加。此外,发现CD8 T细胞具有高浓度的细胞毒性颗粒,其中31.6%细胞为穿孔素阳性,64·2%细胞为颗粒溶素阳性,30·5%细胞为颗粒溶素和穿孔素双阳性。我们的结果表明,以Th17的增加和CD8 T细胞的高细胞毒性为表现的T细胞过度活化,部分地解释了该患者的严重免疫损伤。X射线图像显示肺炎进展迅速,左右肺之间有些差异。
此外,肝组织显示中度微血管脂肪变性和轻度小叶活动,但尚无确凿证据支持SARS-CoV-2感染或药物引起的肝损伤。在心脏组织中没有发现明显的组织学变化,这表明SARS-CoV-2感染可能不会直接损害心脏。虽然不建议常规应用皮质类固醇治疗SARS-CoV-2肺炎,但根据我们对肺水肿和肺透明膜形成的病理学观察,严重者应考虑及时、适当地应用皮质类固醇和呼吸机支持,以防止ARDS的发生。
淋巴细胞减少是COVID-19患者的一个共同特征,可能是与疾病严重程度和死亡率相关的一个关键因素。
在此严重的COVID-19病例中,我们的临床和病理学发现不仅可以帮助确定死亡原因,还可以提供有关SARS-CoV-2相关性肺炎发病机理的新见解,这可能有助于医生及时制定 类似重症患者的治疗策略并降低死亡率。