Легочный артериальный тромбоз при COVID-19 со смертельным исходом: результаты клинического исследования


Pulmonary Arterial Thrombosis in COVID-19 With Fatal Outcome: Results From a Prospective, Single-Center, Clinicopathologic Case Series

Sigurd F. Lax, MD, PhD,   Kristijan Skok, MD,   Peter Zechner, MD,   Harald H. Kessler, MD, PhD

https://doi.org/10.7326/M20-2566

14 мая 2020

Фон:

Заболевание коронавирусом 2019 года (COVID-19), вызванное новым тяжелым острым респираторным синдромом, коронавирус 2 (SARS-CoV-2) быстро приобрел пандемический характер со значительной смертностью.

Задача:

Оценить патологические изменения систем органов и клинико-патологические основы тяжелых и летальных исходов.

Дизайн:

Проспективное исследование вскрытия.

Установка:

Одиночное отделение патологии.

Участники:

11 умерших пациентов с COVID-19 (10 из которых были выбраны случайным образом для вскрытия).

Размеры:

Систематический макроскопический, гистопатологический и вирусный анализ (SARS-CoV-2 на основе анализа полимеразной цепной реакции в реальном времени) с корреляцией патологических и клинических признаков, включая сопутствующие заболевания, комедиацию и лабораторные показатели.

Результаты:

Возраст пациентов варьировался от 66 до 91 года (в среднем 80,5 лет; 8 мужчин, 3 женщины). Десять из 11 пациентов получили профилактическую антикоагулянтную терапию; венозная тромбоэмболия не была клинически заподозрена ни у одного из пациентов. Оба легких показали различные стадии диффузного альвеолярного повреждения (DAD), включая отек, гиалиновые мембраны и пролиферацию пневмоцитов и фибробластов. Тромбоз мелких и средних легочных артерий был обнаружен в различной степени у всех 11 пациентов и был связан с инфарктом у 8 пациентов и бронхопневмонией у 6 пациентов. У всех пациентов наблюдалась пролиферация клеток Купфера, а у 8 пациентов - хронический застой в печени. Другие изменения в печени включали стеатоз печени, портальный фиброз, лимфоцитарные инфильтраты и пролиферацию протоков, лобулярный холестаз и острый некроз клеток печени, вместе с тромбозом центральной вены. Дополнительные частые результаты включали повреждение почечных канальцев, очаговый панкреатит, гиперплазию надпочечников и истощение лимфоцитов селезенки и лимфатических узлов. Вирусная РНК обнаруживалась в слизистой оболочке глотки, бронхов и толстой кишки, но не в желчи.

Ограничение:

Образец был маленький.

Вывод:

COVID-19 преимущественно поражает легкие, вызывая DAD и приводя к острой дыхательной недостаточности. Смерть может быть вызвана тромбозом, наблюдаемым в сегментарных и субсегментарных легочных артериальных сосудах, несмотря на применение профилактической антикоагуляции. Необходимы исследования для дальнейшего понимания тромботических осложнений COVID-19, а также роли строгой профилактики тромбозов, лабораторных и визуальных исследований и ранней антикоагулянтной терапии при подозрении на тромбоз легочных артерий или тромбоэмболию.

Основной источник финансирования:

Никто.

Пандемическое распространение тяжелого острого респираторного синдрома коронавируса 2 (SARS-CoV-2), вызывающего коронавирусную болезнь 2019 года (COVID-19), в течение нескольких месяцев привело к глобальному медицинскому и экономическому кризису ( 1–3 ). COVID-19 обычно характеризуется симптомами острой респираторной инфекции, такими как лихорадка, головная боль, сухой кашель и одышка, но может проявлять другие симптомы, связанные с желудочно-кишечным трактом (гастроэнтеритоподобные, с рвотой и диареей или гепатитом). как на картинке) и центральной нервной системы (особенно аносмия) ( 4-8 ). Только небольшая группа инфицированных людей становится тяжело больным, требующим интенсивной терапии и риска смерти, но это число может резко возрасти благодаря высокой скорости передачи вируса ( 8–10). Хотя пожилой возраст и некоторые сопутствующие заболевания, такие как сахарный диабет и сердечно-сосудистые заболевания, были определены как факторы риска неблагоприятного исхода и смерти, индивидуальное клиническое течение может быть крайне непредсказуемым и динамичным с быстрым ухудшением состояния дыхательных путей и гемодинамики ( 10 –14 ).

До настоящего времени очень мало известно о патологических результатах, лежащих в основе клинической картины тяжелого ХОБЛ-19. Только несколько отчетов о хирургических образцах и случаях вскрытия были опубликованы за последние несколько месяцев, и подробная информация все еще ограничена ( 15–17 ) и частично была получена при посмертной основной биопсии ( 18 , 19 ). В результате эпидемии SARS-CoV-1 2003 года стало известно больше о том, что у пациентов с летальным исходом преобладали диффузные альвеолярные повреждения, характеризующиеся отеком, гиалиновыми мембранами и пролиферацией пневмоцитов и фибробластов ( 20). Тем не менее, характер повреждения органов, вызванного SARS-CoV-2 и встречающийся у пациентов с COVID-19, до сих пор не полностью понят. В свете ограниченных в настоящее время вариантов эффективного противовирусного лечения, может быть важно лучше понять морфологическую основу тяжелых и летальных исходов COVID-19 ( 21 ).

Цель этого детального исследования вскрытия заключалась в том, чтобы раскрыть клинико-патологическую основу для неблагоприятных результатов у пациентов с летальным исходом COVID-19 путем оценки общих и микроскопических результатов в корреляции с их клиническими фенотипами. Мы использовали проспективно разработанный системный подход для проведения вскрытий, а также для изучения изменений органов макро- и микроскопически и связали их с ключевыми клиническими особенностями. Кроме того, мы предоставляем комплексную и систематическую клинико-патологическую оценку ключевой вовлеченности и недостаточности многих органов при COVID-19.

методы

Выбор случая и материала вскрытия

Исследование было спланировано проспективно, и все вскрытия пациентов с COVID-19 в нашей больнице проводились по одному и тому же протоколу.

Больница Грац II является второй по величине государственной и академической учебной больницей в регионе Штирия, Австрия (1,2 миллиона жителей), и была назначена центром региона COVID-19 в начале вспышки пандемии. В период с 28 февраля по 14 апреля 2020 года в нашей больнице проходили лечение 242 пациента с COVID-19, 48 из которых умерли. Вскрытие было проведено у 11 из 48 умерших пациентов (23%), из которых 10 были выбраны случайным образом; в 1 случае лечащий специалист реанимации потребовал вскрытия. Количество пациентов, случайно выбранных для вскрытия, зависело от ежедневного количества умерших пациентов, а также от наших инфраструктурных, временных и кадровых ограничений. Не было никаких критериев медицинского исключения. Согласно федеральному австрийскому закону о больницах, Вскрытие в государственной больнице является обязательным без требования информированного согласия родственников, если причина смерти неясна, имеются научные или общественные интересы, или органы здравоохранения или постановление суда о вскрытии. Тем не менее, религиозные причины или явное желание родственников пациентов воздерживаться от вскрытия будут соблюдаться, если это возможно. В этом исследовании вскрытие было произведено в соответствии с законом из-за неизвестной причины смерти, а также из-за научного и общественного интереса к новому заболеванию. Не было получено информированного согласия от семей. Все проведенные процедуры и расследования проводились в соответствии с этическими стандартами институционального исследовательского комитета и Хельсинкской декларацией 1964 года и ее последующими поправками.

Все пациенты соответствовали критериям Всемирной организации здравоохранения для COVID-19 ( www.who.int) и имели симптомы лихорадки и острых респираторных заболеваний, включая кашель, одышку и гипоксию при пульсоксиметрии. Все тесты дали положительный результат на РНК SARS-CoV-2 с помощью анализа полимеразной цепной реакции (ПЦР) либо до, либо при поступлении в нашу больницу. Клиническая информация была получена из электронных файлов больничной информационной системы (MEDOCS) Штирийской больничной корпорации и была тщательно рассмотрена двумя специалистами по лечению внутренних болезней.

Мазки собирали с использованием системы сбора Copan ESwab, содержащей 1 мл транспортной среды. Образцы были протестированы на РНК SARS-CoV-2 в Лаборатории молекулярной диагностики, Медицинский университет Граца, в течение 12 часов после прибытия. Присутствие РНК SARS-CoV-2 определяли с помощью ПЦР в режиме реального времени с использованием диагностики in vitro / Conformité Européenne-Cobas SARS-CoV-2 (Roche) для использования в системах Cobas 6800/8800 (Roche Molecular Diagnostics) ( 22 , 23 ). Селективная амплификация целевой нуклеиновой кислоты из образца была достигнута путем использования специфичных для мишени прямых и обратных праймеров для неструктурной области ORF1a / b, уникальной для SARS-CoV-2. Кроме того, для пансарбековируса была выбрана консервативная область в E-гене структурной белковой оболочки.обнаружение. В пан- Sarbecovirus наборы для обнаружения и выявления вируса SARS-коронавирус-2.

Процедура вскрытия

Чтобы уменьшить вероятность передачи активного вируса, вскрытия проводились не ранее, чем через 48 часов после смерти. Для вскрытия мы использовали защитные меры, аналогичные тем, которые применялись при уходе за нашими пациентами с COVID-19, в соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения ( https://app.who.int ). Та же команда провела все вскрытия. Процедура вскрытия была последовательной для всех случаев и состояла в удалении грудного отдела и модифицированной техники in situ для брюшной полости. Мозг был вскрыт только у одного пациента, у которого подозревалось церебральное инсульт. Во время вскрытия мазки для тестирования РНК SARS-CoV-2 были взяты из глотки и обоих легких (бронхиальная система), а также из желчного пузыря и толстой кишки.

Обработка тканей для гистопатологического исследования

Легкие в целом и образцы тканей из других органов (сердца, почек, печени, поджелудочной железы, селезенки, щитовидной железы, подчелюстных желез, надпочечников, желчного пузыря, тонкой и толстой кишки) фиксировали в 4% забуференном формалине для гистопатологического исследования. После фиксации легкие систематически иссекали от вершины до основания и обрабатывали несколько образцов для гистопатологического исследования (гематоксилин и эозин и специальные пятна). Иммуногистохимия была выполнена на системе Ventana BenchMark Ultra.

Роль источника финансирования

Исследование не получило финансирования.

Результаты

Клинические данные

Основные клинические результаты приведены в таблице 1, Возраст пациентов, подвергшихся вскрытию, варьировался от 75 до 91 года (медиана - 80,5 года; в среднем - 81,5 года); 8 пациентов были мужчинами, а 3 - женщинами. Продолжительность болезни COVID-19 варьировала от 4 до 18 дней (в среднем 8,5 дней). Среди сопутствующих заболеваний наиболее распространенными были артериальная гипертензия (9 пациентов) и сахарный диабет 2 типа (5 пациентов), за которыми следуют цереброваскулярные заболевания (в анамнезе ишемический инсульт у 4 пациентов) и деменция (4 пациента). Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), ишемическая болезнь сердца, история злокачественных заболеваний (лимфома Ходжкина и переходно-клеточный рак мочевого пузыря) также присутствовали; У 1 пациента была легочная эмболия. Индекс массы тела (ИМТ) можно было оценить только у 3 из 11 пациентов, но состояние питания регулярно оценивалось во время осмотра корпуса перед вскрытием. Два пациента считались страдающими ожирением, из которых у 1 был ИМТ 33 кг / м.2 ; остальные 9 были оценены с хорошим питательным статусом, 2 из которых имели ИМТ 27 кг / м 2 и 30 кг / м 2 .

Таблица 1. Клинические и лабораторные характеристики

Из всей группы из 48 умерших пациентов (все были белыми) 30 были мужчинами и 18 женщинами, средний возраст которых составил 81,75 года (диапазон от 66 до 94 лет); У 14 был цереброваскулярный инсульт, у 14 - ишемическая болезнь сердца, у 21 - диабет, у 36 - артериальная гипертензия, у 11 - хронические респираторные заболевания (ХОБЛ), у 7 - эмболия легочной артерии, у 12 - анамнез предыдущих злокачественных заболеваний. ,

Из-за тяжелых сопутствующих заболеваний 2 пациента были пролечены в отделении интенсивной терапии, включая инвазивную искусственную вентиляцию легких; остальные проходили лечение в специализированном больничном отделении по инфекционным заболеваниям, где они получали кислород и назальную терапию с высоким потоком крови с использованием системы AIRVO 2 (Fisher & Paykel Healthcare Systems). Выбор пациентов для интенсивной терапии ежедневно обсуждался институциональной контрольной комиссией, в которую входили 2 интенсивиста и лечащий врач специального отделения.

Клинические лабораторные данные после поступления приведены в Таблице 1 . Частыми находками были лимфопения; низкие значения эозинофилов и моноцитов; и снижение количества эритроцитов, гемоглобина и гематокрита. Уровни С-реактивного белка, ферритина, прокальцитонина, ферментов печени и лактатдегидрогеназы часто повышались. Почечная функция часто была ненормальной. Уровни фибриногена и D-димера также часто повышались, но значение Quick, международное нормализованное отношение и время активации частичного тромбопластина редко были аномальными.

Рентгенография грудной клетки была выполнена у 9 пациентов и показала признаки двусторонней (5 из 8 пациентов) или односторонней (3 из 8 пациентов) пневмонии; У 1 пациента не было четких изменений в легочной артерии. Эхокардиограммы были нормальными или имели неспецифические результаты; У 2 пациентов была блокада левой ножки пучка Гиса, и ни у одного пациента не было признаков ишемии сердца. Венозная тромбоэмболическая болезнь не была заподозрена ни у одного из пациентов.

Использование сопутствующих лекарств показано в Таблице 1 Приложения. Примечательно, что все пациенты получали либо антикоагулянтную, либо антиагрегантную терапию или их комбинацию. Два пациента получали антикоагулянтную терапию до поступления из-за легочной эмболии (1 пациент) и недавней ортопедической операции (1 пациент). Антиагрегантная терапия была назначена 7 пациентам до поступления из-за сердечно-сосудистых или цереброваскулярных нарушений. Антикоагулянты, полученные до или после поступления, принимались исключительно в профилактических дозах. Индивидуальное лечение ранее существовавших хронических медицинских заболеваний до приобретения COVID-19 включало ингибиторы АПФ или блокаторы АТ 1 -рецепторов или сартаны, антидиабетические препараты или инсулин, статины и ингибиторы ксантиноксидазы. В Таблице 1 Приложения также показаны лекарства, полученные пациентами во время госпитализации в палате COVID-19 или в отделении интенсивной терапии: жаропонижающие, противомикробные препараты (в основном β-лактамы, карбапенемы и макролиды, а также гидроксихлорохин у 3 пациентов), седативные средства или мышцы релаксанты и вазопрессоры, среди других.

Приложение Таблица 1. Использование сопутствующих и COVID-19-связанных лекарств

Патологические находки

Таблица 2 показывает основные патологические результаты.

Таблица 2. Патологические выводы

Легкие

Вес колебался от 420 г до 1460 г (в среднем 998 г) для правого легкого и от 340 г до 1200 г (в среднем 795 г) для левого легкого (нормальный вес для каждой доли легкого составляет 180 г ± 57 г, как определено рентгенологически и послеоперационно) ( 24). Макроскопически мы обнаружили похожий вид у 9 пациентов, демонстрируя массивный двусторонний застой и отек с красновато-синей поверхностью и разрезанной поверхностью, за исключением переднего и апикального сегментов, а также частей средней доли и язычка, которые были серовато-красными и лучше проветривается. У 2 оставшихся пациентов легкие были хорошо вентилированы, за исключением ателектаза и легкого отека в дорсобазальных сегментах. Умеренные эмфизематозные изменения наблюдались диффузно во всех легких, с тяжелой эмфиземой у 3 пациентов. В бронхиальной системе содержится в большинстве случаев вязкая слизь. Плевра была незаметной, за исключением фиброзных спаек у 7 пациентов, плевральный выпот отсутствовал у всех, кроме 1 пациента, у которого наблюдалось 20 мл серозного выпота. Наиболее яркой особенностью во всех случаях было наличие тромботического материала в ветвях легочных артерий. Эти результаты варьировались по степени от очагового до обширного (Рисунок 1 , A ), и легочные инфаркты присутствовали у всех, кроме 3 пациентов ( Рисунок 1 , B ). Были вовлечены сосуды всех размеров, и тромботический материал часто был сильно виден, особенно после фиксации формалином легочной ткани ( рис. 1 А и В ).

Рисунок 1. Тромбоз легких. A.

Поперечное сечение легких показывает массивный тромбоз средних и крупных артерий ( стрелки ). B. Периферическая артерия и ее ветви ( стрелки ) облитерированы тромбозом, а область снабжения инфарктирована ( звездочки ). Обратите внимание на эмфизематозные изменения в обоих легких (фиксированные формалином образцы).

Гистологически, легкие показали гетерогенный характер изменений, с различными стадиями диффузного альвеолярного повреждения с отеком, гиалиновых мембран, и пролиферацию фибробластов и пневмоцитах ( фиг.2 , A до C ). Гиалиновые мембраны были обнаружены во всех случаях и в областях пролиферации, смешанных с пролиферированными пневмоцитами, макрофагами, лимфоцитами, плазматическими клетками, нейтрофилами, фибробластами и коллагеном ( рис. 2 , B и C ). Степень организации была более интенсивной после более продолжительной болезни. Обширный объем амилазы был обнаружен у 4 пациентов ( Рисунок 2 C). Множественные тромбы присутствовали в малых и средних легочных артериях, а стенка сосуда была частично инфильтрирована нейтрофилами ( рис. 3 , А и В ). У 8 пациентов в соседней легочной ткани отмечалось кровоизлияние и инфаркт ( рис. 3 , С ). У 1 из этих пациентов, которые находились под наблюдением в отделении интенсивной терапии, инфаркт показал явное разграничение при общем обследовании. Потому что тромботический материал заполнил просвет пораженных легочных артерий ( рис. 1 , А и Б) он считался скорее тромботическим, чем эмболическим. Некоторые из тромбов не были ни прикреплены к стенке артерии, ни гистологически организованы макрофагами или грануляционной тканью и, следовательно, были не старше нескольких часов. Другие показали реактивные инфильтраты нейтрофилов ( рис. 3 , А и В ). Тромбы в небольших артериях также были обнаружены вблизи или в пределах областей организации ( рис. 3 , D). У 1 пациента с множественными инфарктами мы не могли исключить возможность того, что тромб, наблюдаемый в ветви правой легочной артерии, был эмболическим. Мы исключили предполагаемый эмболический источник из таза и крупных бедренных вен, но не рассекали вены голени. Бронхопневмония, связанная с инфарктом, была обнаружена у 6 пациентов в диапазоне от очагового до сливного ( рис. 3 , C ).

Рисунок 2. Этапы диффузного альвеолярного повреждения. A.

Ранний, с отеком и гиалиновыми оболочками (оригинальное увеличение, × 100). B. Промежуточное, с пролиферацией пневмоцитов, смешанных с лимфоцитами и нейтрофилами, с образованием остаточной гиалиновой мембраны (исходное увеличение, × 100). C. Поздний, с пролиферацией фибробластов (исходное увеличение, × 200). Окрашивание гематоксилин-эозином.

Рисунок 3. Тромбоз легочных артерий различного размера. A.

Тромбоз расширенной легочной артерии среднего размера без последующего инфаркта. Окружающая легочная ткань частично отечна (исходное увеличение × 10). B. Небольшая легочная артерия облитерируется тромбом, который пропитан нейтрофилами (оригинальное увеличение, × 100). C. Легочная артерия с тромбозом и инфарктом и пневмонией окружающей ткани легкого (исходное увеличение, × 10; гистология соответствует рисунку 1 , B). D. Микротромбы мелких артерий в зонах диффузного альвеолярного повреждения (исходное увеличение, × 100). Окрашивание гематоксилин-эозином.

Сердце

Вес сердца варьировался от 280 г до 690 г (в среднем 483 г; нормальный вес от 250 до 350 г). У всех пациентов была гипертрофия обоих желудочков, с преобладанием гипертрофии левого желудочка, с толщиной стенки, измеренной на 1 см ниже митрального клапана, в диапазоне от 14 до 22 мм. Гипертрофия миокарда была отражена гистологически увеличением миоцитов с ядерным полиморфизмом. У 10 пациентов оба желудочка были расширены. Пятнистый фиброз миокарда различной степени у 10 больных. У 1 пациента были обнаружены внутрижелудочковые эндокардиальные тромбы, но без ишемических изменений прилегающего миокарда. Не было обнаружено ни острого некроза миокарда, ни воспалительных изменений, за исключением 1 пациента с очагом фрагментарных кардиомиоцитов с лимфоцитарной и гранулоцитарной реакцией.

Брюшная полость

Брюшная полость была незаметной и свободной от асцита у всех пациентов. Тонкая и толстая кишка и желчный пузырь также были гистологически нормальными. Очаговый панкреатит был обнаружен у 4 пациентов с некрозом паренхимы поджелудочной железы и прилегающей жировой ткани и кальцификацией.

Печень

Стеатоз был обнаружен у всех пациентов, включая от 5 до 60% гепатоцитов, преимущественно макровезикулярных; у 1 пациента он был микровезикулярным и преимущественно располагался перицентрально, но также перипортально. Хронический застой был обнаружен у 8 пациентов (73%). Некроз гепатоцитов был массивным слитым и панлобулярным у 1 пациента, очаговым у 2 пациентов (и связан с тромбозом центральной вены у 1 пациента [ Рис. 4 , A]) и в отдельных клетках у 4 пациентов с преобладающим перицентральным расположением. Клетки Купфера были активированы у всех пациентов и показали узловую пролиферацию у 70%. Холестаз с желчевыводящими канальцами был обнаружен у 7 пациентов. Портальные изменения присутствовали у 9 пациентов и включали лимфоцитарный инфильтрат легкой и средней степени, мягкий ядерный плеоморфизм холангиоцитов и пролиферацию протоков с портальным или неполным фиброзом перегородки.