Зараження починається
Коли в інфікованої людини виділяються вірусні краплини, а хтось інший їх вдихає, коронавірус SARS-CoV-2 потрапляє до носа та горла. Згідно з препринтом учених Інституту Уелкома Сенгера та іншими джерелами, вірус знаходить «бажаний дім» на слизовій оболонці носа. Вчені виявили, що клітини там багаті на поверхневі рецептори, відомі як ангіотензинперетворювальні ферменти-2 (АПФ-2). Наявність АПФ-2 у всьому організмі допомагає регулювати артеріальний тиск, а також дозволяє маркувати тканини, вразливі до цієї інфекції, адже вірус потребує входження рецептора до клітини. Опинившись всередині клітини, вірус захоплює її, утворює велику кількість своїх копій та проникає у нові клітини. Оскільки вірус розмножується, хвора людина здатна виділяти його у великій кількості, особливо протягом першого тижня захворювання. Симптоматика може бути відсутня на цьому етапі або у жертви коронавірусної інфекції може розвинутися лихоманка, сухий кашель, біль у горлі, втрата нюху та смаку, головний біль та біль в усьому тілі.
Якщо імунна система не може впоратися та відбити SARS-CoV-2 протягом початкової фази, вірус прямує донизу по дихальній трубці, щоб атакувати легені. Тоді він стає смертельно небезпечним. Тонші, віддалені гілки дихального дерева легень закінчуються крихітними повітряними мішечками — альвеолами, кожна з яких вистелена одним шаром клітин, які, у свою чергу, також багаті на рецептори АПФ-2.
У нормі кисень через альвеоли потрапляє до капілярів, крихітних кровоносних судин, які знаходяться поряд із повітряними мішечками; кисень розподіляється по всьому тілу. Та оскільки імунна система веде війну із загарбником, сам бій порушує процес нормального транспортування кисню. Лейкоцити, що перебувають на передовій, вивільняють запальні молекули-хемокіни, які спонукають імунні клітини до вбивства інфікованих вірусом клітин. Після вбивства залишається місиво з рідини та мертвих клітин — гній. Клінічно ця стадія характеризується пневмонією із відповідними симптомами: кашлем, високою температурою тіла, швидким і поверхневим диханням. Хвора людина або одужує, або її стан погіршується з розвитком гострого респіраторного дистрес-синдрому (ГРДС). Рівень кисню у крові хворого знижується, і ці пацієнти ледве дихають. На рентгенівських знімках і комп’ютерній томографії в їх легенях спостерігається непрозорість там, де має бути чорний простір — повітря. Багато пацієнтів помирає. Аутопсія демонструє наповнення альвеол рідиною, лейкоцитами, слизом та залишками зруйнованих клітин легень.
Деякі клініцисти вважають, що рушійною силою у траєкторії перебігу захворювання тяжкохворих є згубна надмірна реакція імунної системи, відома як цитокіновий шторм, яку також можуть викликати інші вірусні інфекції. Цитокіни є хімічними сигнальними молекулами, які керують нормальною імунною відповіддю; але під час цитокінового шторму рівні деяких цитокінів значно перевищують необхідні, а імунні клітини починають атакувати здорові тканини.
Певні дослідження продемонстрували підвищений рівень цих цитокінів, здатних індукувати запалення, у крові госпіталізованих пацієнтів із COVID-19. Проте вчені зосереджуються на цілком іншій системі органів, яка, на їх думку, призводить до стрімкого погіршення стану пацієнтів. Ідеться про серце та кровоносні судини.
Ураження серця
Як вірус уражає серце та кровоносні судини — залишається загадкою, але десятки препринтів і документів свідчать про розповсюдженість подібних ушкоджень. 25 березня2020 р. у журналі «JAMA Cardiology» були зафіксовані ураження серця майже у 20% пацієнтів із 416, госпіталізованих із діагнозом COVID-19 в Ухані, Китай. В іншому дослідженні в Ухані задокументували 44% із 36 пацієнтів, які мали аритмії та були госпіталізовані у відділення інтенсивної терапії (ВІТ).
Здається, зміни розповсюджуються і на саму кров. Серед 184 пацієнтів із COVID-19, які перебували у нідерландському ВІТ, 38% мали патологію згортання крові, а майже у 1/3 хворих виявляли тромби, згідно з даними статті, представленої 10 квітня 2020 р. у науковому журналі «Thrombosis Research». Тромби можуть розпастися і потрапити до легень, блокуючи життєво важливі артерії, — стан, відомий як легенева емболія. Крім того, вони можуть направлятися до головного мозку, спричиняючи інсульт. Інфекція також може призвести до звуження просвіту кровоносних судин. З’являються повідомлення про ішемію пальців рук та ніг внаслідок зменшення кровотоку.
Стосовно легень — звуження в них кровоносних судин може допомогти пояснити анекдотичні повідомлення щодо феномену, що викликає подив відносно пневмонії, спричиненої COVID-19: у деяких пацієнтів спостерігається екстремально низький рівень кисню у крові і, проте, вони задихаються. Можливо, на певних стадіях захворювання вірус змінює тонкий баланс гормонів, які допомагають регулювати артеріальний тиск і звужують кровоносні судини, що прямують до легень. Таким чином, поглинанню кисню перешкоджають звужені кровоносні судини, а не «забиті» альвеоли. Вчені намагаються зрозуміти, що саме спричиняє серцево-судинні пошкодження. Вірус може безпосередньо вражати слизову оболонку серця та кровоносних судин, які, подібно до носової порожнини та альвеол, багаті на АПФ-2. Або, можливо, нестача кисню внаслідок хаосу в легенях впливає на пошкодження кровоносних судин. Чи цитокіновий шторм може призвести до пошкодження серця та інших органів?
Нирки
У лікарнях розробляються протоколи діалізу; його необхідність пов’язана з тим, що нирки, багаті на рецептори АПФ-2, становлять ще одну вірусну мішень.
Згідно з даними одного препринту, 27% із 85 госпіталізованих пацієнтів з Уханя мали ниркову недостатність. Інші джерела повідомляли, що у 59% з майже 200 госпіталізованих пацієнтів із COVID-19 у китайських провінціях Хубей та Сичуань, містився білок у сечі, а у 44% — кров. Хворі з гострим пошкодженням нирок (ГПН) помирають у більш ніж 5 разів частіше порівнянно із тими, у кого відсутні такі ураження.
Вірусні частинки ідентифіковані на електроних мікрофотографіях нирок, отриманих при аутопсії, що наштовхує лікарів на думку щодо прямої вірусної атаки. Та пошкодження нирок також може бути супутнім. Апарати штучної вентиляції легень підвищують ризик пошкодження нирок так само, як противірусні препарати, такі як ремдесивір, який експериментально застосовується у пацієнтів із COVID-19. Цитокіновий шторм також може відігравати роль фактора, який значно зменшує приток крові до нирок. Слід зазначити, що і супутні захворювання, такі як діабет, можуть підвищити вірогідність розвитку смертельних ниркових уражень (рисунок).
Головний мозок
Інший дивний набір сиптомів у пацієнтів із COVID-19 стосується головного мозку та центральної нервової системи. Лікарі спостерігають пацієнтів із запальним енцефалітом головного мозку, судомами, «симпатичним штормом», гіперреакцією симпатичної нервової системи, яка викликає нападоподібні симптоми та найчастіше виникає після черепно-мозкової травми. Деякі хворі на COVID-19 ненадовго втрачають свідомість. В інших наявні інсульти. Більшість повідомляють про втрату нюху.
Рецептори АПФ-2 наявні у нервовій корі та стовбурі мозку. Однак невідомо, за яких обставин вірус потрапляє до мозку та взаємодіє з цими рецепторами. Проте коронавірус, що стоїть за епідемією тяжкого гострого респіраторного синдрому 2003 р., — близький родич сьогоднішнього злочинця — може проникати до нейронів та іноді спричиняти виникнення енцефаліту. Результати дослідження, що проводилося японською групою вчених, були опубліковані в «International Journal of Infectious Diseases» і продемонстрували наявність слідів нового коронавірусу у спиномозковій рідині у пацієнта із COVID-19, у якого розвинувся менінгіт і енцефаліт.
Інші фактори, такі як цитокіновий шторм, можуть призвести до набряку головного мозку, а надмірна схильність крові до згортання може спричинити розвиток інсульту.
Шлунково-кишковий тракт
За даними статті, опублікованої у «The American Journal of Gastroenterology» про 71-річну пацієнтку із діагнозом COVID-19, зразок калу, позитивний щодо вірусної РНК, а також ознаки пошкодження товстої кишки, виявлені в ході ендоскопії, вказували на наявність шлунково-кишкової інфекції, спричиненої коронавірусом. Вірусна РНК була ідентифікована у 53% зразках калу пацієнтів. А у статті, опублікованій у журналі «Gastroenterology», китайська команда вчених звітувала щодо виявлення білкової оболонки вірусу у шлунку, дванадцятипалій кишці та ректальних клітинах під час проведення біопсії у пацієнта із COVID-19.
- Wadman M., Frankel J., Kaiser J. et al. (2020) How does coronavirus kill? Clinicians trace a ferocious rampage through the body, from brain to toes (https://www.sciencemag.org/news/2020/04/how-does-coronavirus-kill-clinicians-trace-ferocious-rampage-through-body-brain-toes).
Катерина Приходько-Дибська
