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. Так что поголовное обеспечение всех заболевших аппаратом ИВЛ не решит, а усугубит проблему тяжелой вирусной пневмонии, решать которую нужно комплексно.
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.
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 двумя «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.