В огромном новостном шторме, вызванном новым коронавирусом человека и болезнью COVID-19, непросто ориентироваться даже опытному «пловцу». Этот небольшой обзор будет полезен тем, кто интересуется результатами актуальных исследований механизмов возникновения и методов терапии этой болезни, включая оценку эффективности искусственной вентиляции легких в случае тяжелой пневмонии
Сегодня трудно найти человека, не слышавшего о коронавирусах. Еще полвека назад о семействе коронавирусов, широко распространенном среди животных, знали лишь вирусологи, ветеринары и, конечно, врачи, так как некоторые коронавирусы вызывали (и вызывают) у человека ту самую «простуду», или ОРВИ, которая через несколько дней обычно заканчивается полным выздоровлением. Так что хотя доля этих вирусов в острых сезонных болезнях дыхательной системы составляет 4–20%, в прошлом веке они не могли стать «страшилками» для детей и взрослых.
О коронавирусах как реальной угрозе впервые заговорили в самом начале XXI в., когда в китайской провинции Гуандун произошла первая вспышка атипичной пневмонии (тяжелого острого респираторного синдрома, ТОРС, англ. SARS). Его возбудителем оказался коронавирус подковоносых летучих мышей, а промежуточным звеном к человеку – мелкий хищник, пальмовая циветта. В 2003 г. новый вирус вызвал в 33 трех странах эпидемии болезни с летальностью около 8%, хотя общее число заболевших не превысило 8 тыс. человек.
В 2012 г. эта история практически повторилась, только на этот раз промежуточным хозяином стали верблюды, а смертность при ближневосточном респираторном синдроме (БВРС, англ. MERS) составила уже около 35% среди примерно 2,5 тыс. заболевших. Случаи этой болезни регистрируются до сих пор.
В 2019 г. мы, по сути, получили второй «дубль» вируса атипичной пневмонии, хотя о происхождении нового вируса, его заразности и патогенности можно будет с уверенностью говорить лишь в ретроспективе. Но уже сейчас мы многое знаем о структуре, эволюции и действии на организм человека вируса с трудно запоминающимся названием SARS-CoV-2.
Возбудитель этой болезни структурно очень похож на вирус атипичной пневмонии, однако некоторые его белки, отвечающие, к примеру, за взаимодействие вируса с клеткой и его проникновение, серьезно отличаются. Очевидно, с этими и другими различиями связаны более низкая летальность и более высокая заразность COVID-19 по сравнению с SARS и MERS.
Своя специфика есть и у механизмов развития заболевания. Так, было замечено, что у большинства больных новой короновирусной инфекцией в крови падает уровень гемоглобина – белка, переносящего кислород и обеспечивающего газообмен в легких. Одновременно в крови повышается уровень гема – небелковой части гемоглобина, состоящей из комплекса порфирина с железом, белка ферритина, связывающего свободные ионы железа, и биохимических маркеров воспаления. Такая картина говорит о том, что в организме активно идет разрушение гемоглобина, вызывающее воспалительный процесс.
Китайские ученые создали компьютерную модель возможного механизма этого явления, показав, что гемоглобин могут «атаковать» не сами вирусные частицы, а вирусные белки. Некоторые из них связывают порфирин, а другие вытесняют из гема железо, взаимодействуя с белковыми бета-цепями гемоглобина. Клетки легких реагируют на изменение газообмена усилением воспаления – так возникает эффект «матового стекла», который заметен на изображениях легких больных, сделанных с помощью компьютерной томографии.
Если эта гипотеза экспериментально подтвердится, станет понятен терапевтический эффект, который оказывает на больных COVID-19 ряд препаратов, включая противомалярийные. Ученые показали, что препарат хлорохин, который убивает возбудителей малярии, живущих в эритроцитах, может предотвращать атаку коронавирусных белков на гем. А противовирусный препарат фавипиравир способен не только предотвратить проникновение вируса в клетку, но и ингибировать связывание вирусных белков с порфирином.
В эту гипотезу укладываются и наблюдения врачей, касающиеся устойчивости к заболеванию детей первого года жизни. В их крови преобладает фетальный гемоглобин, который не содержит бета-цепей и, вероятно, неуязвим для вирусных белков. Гемоглобин без бета-цепей синтезируется и у больных талассемией, генетическим заболеванием, распространенным в «малярийных» районах Африки – в этих странах отмечена невысокая заболеваемость COVID-19.
На основе уже имеющихся данных можно описать возможный «сценарий» развития болезни. Все начинается с проникновения коронавируса в клетки, несущие на себе «черную метку» – особые поверхностные белки-рецепторы. Среди таких клеток есть и иммунные, которые начинают продуцировать антитела, вызывающие разрушение эритроцитов, содержащих гемоглобин, который атакуется вирусными белками. Все это приводит к кислородному голоданию и нарушению газообмена в легких.
Параллельно в легочной ткани идет развитие воспалительного процесса, который в тяжелых случаях, нарастая лавинообразно, превращается в цитокиновый шторм. Эта сильнейшая системная реакция, возникающая в результате гиперактивации иммунной системы, приводит к разрушению легочной ткани, нарушениям в работе сердечно-сосудистой системы, печени, почек и даже головного мозга.
Сегодня в случаях тяжелой двусторонней пневмонии у больных COVID-19 врачи зачастую вынуждены прибегать к искусственной вентиляции легких. Однако медики все чаще говорят о слишком высокой (около 80%) смертности пациентов, подключенных к аппаратам ИВЛ, и их слова подтверждают результаты нескольких исследований.
Искусственная вентиляция легких сама по себе может повреждать легочные ткани, особенно при длительном применении. Одна из причин – недостаточное увлажнение воздушной смеси. У здорового человека при дыхании через нос в легкие поступает воздух со стопроцентной относительной влажностью. Достичь этого при использовании ИВЛ удается далеко не всегда. В случае недостаточного увлажнения бронхиальный секрет становится вязким, и реснитчатому эпителию трахеи и бронхов трудно его удалять. Все это приводит к повреждению эпителиальных клеток, легочных альвеол и капилляров, что подстегивает воспалительный процесс.
Кроме того, из-за некорректных настроек режима ИВЛ могут возникать разрывы или растяжения тканей легких или бронхов в результате критического повышения градиента давления, а растяжение легких из-за введения избыточного количества воздуха может приводить к накоплению в них жидкости.
По словам К. Кайл-Сиделла, врача из отделения интенсивной терапии в Нью-Йорке, картина легочных нарушений у больных с тяжелой формой COVID-19 характерна скорее для высотной болезни, и лечение должно быть направлено на коррекцию не дыхательной, а кислородной недостаточности. В этом случае ИВЛ можно использовать лишь в определенном режиме, либо вообще заменить на подачу обогащенного кислородом воздуха через дыхательную маску.
Так что поголовное обеспечение всех тяжело заболевших аппаратом ИВЛ не решит проблему тяжелой вирусной пневмонии, решать которую нужно комплексно. Зная ключевые звенья патофизиологического механизма, врачи могут выстраивать оптимальные терапевтические стратегии, позволяющие избежать тяжелых осложнений. К примеру, в этих целях можно использовать антигистаминные препараты, кортикостероиды и иммуносупрессоры для подавления избыточного иммунного ответа; переливание крови, позволяющее компенсировать кислородное голодание тканей, препараты, «защищающие» гемоглобин, и т.п.
Распространяясь по миру, вирус SARS-CoV-2 продолжает мутировать. На сегодня ученые выделили три основных вирусных варианта – A, B и C. В их распределении по планете прослеживаются определенные закономерности. Например, тип B характерен для Восточной Азии, в первую очередь материкового Китая, а тип C можно назвать основным для Европы. Возможно, все эти штаммы иммунологически или экологически адаптированы к местному населению и условиям среды, но как эти генетические различия отражаются на клинических проявлениях и патофизиологическом механизме болезни, пока неизвестно. А вот штаммы, которые сейчас циркулируют в России, еще «не опознаны». Также пока неизвестно, как эта генетическая изменчивость отражается на клинических проявлениях и патофизиологическом механизме болезни.
Что касается надежд, возлагаемых на вакцину от COVID-19, то высокая скорость мутирования вируса не способствуют созданию эффективного профилактического средства. Более того, на сегодня нет и точных данных относительно формирования иммунитета к этой болезни и возможности повторного заражения. Правда, по мнению новосибирского вирусолога С. В. Нетесова, есть небольшой шанс, что между уже «привычными» для нас коронавирусами, вызывающими ОРВИ и SARS-CoV-2, имеется антигенный перекрест, и уже «наработанный» неспецифический иммунитет может сыграть положительную роль, позволяя если не предотвратить заражение, то хотя бы облегчить течение болезни.
Понравился материал? Не забудьте поставить лайк и подписаться!
Фото: https://www.flickr.com
