COVID-19 における心臓損傷: 病理学研究

2019 年 12 月以来、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス 2 (SARS-CoV-2) によって引き起こされたコロナウイルス病 2019 (COVID-19) は、世界中でかなりの罹患率と死亡率をもたらしました。 2020 年 4 月 21 日に、イタリアと米国はそれぞれ 187,000 と 855,000 を超える COVID-19 感染症の症例を登録しており、世界で最も高い死亡率の 1 つであり、イタリアでは 25,000 人以上、米国では 47,000 人を超えています。 複数のグループからの疫学モデリングは、問題の範囲を示しており、米国だけで 200,000 人以上が死亡する可能性があり、人口の大部分が感染しています。 COVID-19 による死亡率は、重度の呼吸器疾患の存在と関連していますが、最近の研究では、患者の 20% ～ 30% が、駆出率の低下またはトロポニン I 上昇として定義される COVID-19 関連の心臓損傷の証拠を持っていることが示されています (1,2)。 . 逸話的証拠は、心筋虚血と一致する異常な心電図所見の存在を示唆していますが、これが心外膜冠動脈血栓症、心筋炎、または微小血管血栓症によるものかどうかは不明のままですが、すべてが仮定されています(3)。 それにもかかわらず、心臓損傷のある患者はそうでない患者よりも死亡率が高く、これらの患者の一部で心臓突然死が報告されています(1)。 心血管病歴のある患者の 3 分の 2 は、心臓合併症を発症する可能性が高かった (4)。 孤立した報告では、炎症性単核浸潤と一致する剖検所見を伴う高ウイルス量の設定における劇症心筋炎が記載されている(5)。 しかし、COVID-19 で死亡した患者の体系的な剖検研究はこれまで実施されていません。 ベルガモのパパ ジョヴァンニ XXIII 病院は、約 2000 人の COVID-19 患者を治療し、死亡したか、心臓損傷の写真の有無にかかわらず COVID-19 陽性であった一連の 60 人の患者から体系的な心臓剖検を実施しました。 これらすべての患者に関する詳細な臨床データが入手可能です。

背景 SARS-CoV-2 と心臓の病因については、多くが不明なままです。 アンジオテンシン (AT) 変換酵素 2 (ACE2) は、SARS-CoV と SARS-CoV-2 の両方の細胞受容体として知られていますが、レニン-アンギオテンシン系 (RAS) の内因性カウンターレギュレーターとしても知られています。 ACE2 は、心臓血管系 (心筋細胞、心臓線維芽細胞、血管平滑筋細胞、内皮細胞) だけでなく、腸、腎臓、肺で検出された最高レベルで遍在的に発現しています。 一般に、ACE2 の喪失は、心筋梗塞や高血圧などの心血管疾患に対する感受性を高めますが、ACE2 機能の獲得は、心血管疾患のさまざまなモデルで保護的役割を示しています (6)。 SARS-COV-2 の受容体としてだけでなく、心血管疾患に対する保護因子としての ACE2 の二機能的役割は、SARS-CoV-2 中の ACE2 の役割を注意深く理解する必要があることを意味します。 この提案では、研究者は COVID-19 で死亡した患者の心臓組織を調べ、さまざまな心臓細胞での ACE2 の発現に対する感染の影響を調べます。 研究者はまた、別のメカニズムを介してSARS-COV-2の細胞への侵入を促進するACE2および膜貫通セリンプロテアーゼによるウイルス侵入のこの仮説メカニズムを評価および検証します。

研究の目的:

1. イタリアのベルガモにあるパパ ジョヴァンニ XXIII 病院から CVPath 機関に送られた心臓サンプルを使用して、COVID-19 で死亡した一連の 60 人の患者からの心臓の病理学的所見を説明し、臨床的危険因子と心筋所見との相関関係、および他のウイルス性心筋炎との違いを研究します。
2. 心臓組織のウイルス負荷と心筋組織切片に見られる損傷の程度との関係を理解し​​ます。と
3. RNAscope in situ ハイブリダイゼーションを使用して SARS-CoV-2 を、内皮、平滑筋、心筋、線維芽細胞など、心臓に見られるさまざまな細胞型で、その侵入受容体 ACE2 およびセリンプロテアーゼ TMPRSS2 (II 型膜貫通型セリンプロテアーゼ) と共局在化します病気の病因をよりよく理解するための炎症細胞。

方法:

この研究は、Papa Giovanni XXIII Hospital の倫理委員会と CVPath Institute IRB (Institutional Review Board) によって承認されました。

すべての標本は、10% 緩衝ホルマリンで固定されています。 ハートは、すべての国際配送規制および米国疾病管理予防センター (CDC) のガイドライン (www.cdc.gov/coronavirus/2019-ncov/hcp/guidance-postmortem) に従って CVPath に発送されます。 標本.html)。 サンプルには一意の識別子が与えられ、空洞から血栓が除去された後に心臓の重量が測定され、心室が後房室接合部に平行にスライスされ、壊死や線維症がないことが確認されます。 肺塞栓および右心室の異常を評価して、死亡の原因を除外します。 心臓の重量を測定し、レントゲン写真を撮り、石灰化が観察された場合、心外膜の冠状動脈を心臓から無傷で取り除き、石灰化の程度に応じてセグメントを脱灰します。 残りの動脈は、重大なアテローム性動脈硬化症 (断面積 75% の狭窄) または血栓症を除外するために、3 ～ 4 mm 間隔でパラフィン包埋にかけられます。

心筋の合計 6 つのセクション (前部、後部、および外側の LV (左心室)、心室中隔、右心室の前壁および後壁) は、定期的に横方向に撮影され、パラフィンに埋め込まれ、ヘマトキシリンおよびエオシン (H&E) で染色されます。組織学的評価。 特定の病状が観察された場合は、所見の病因を特定するために追加のセクションが提出されます。 組織学的検査は、心筋の浸潤または炎症プロセスまたは筋線維の乱れ、間質性または限局性線維症の心筋内小血管疾患を除外するために行われます。 心筋症プロセスの存在は、肉眼的および組織学的検査によって除外されます。 死後間隔が短い場合は、透過型電子顕微鏡 (TEM) 検査を実施して、ウイルスの存在とウイルスを保有する細胞の種類を特定します。

剖検所見との相関は、心電図、心エコー検査、および心臓カテーテル検査 (利用可能な場合) を含む利用可能な匿名化された臨床データを使用して行われます。 COVID-19 の心臓病理学的特徴は、以前に CVPath レジストリに収集された 60 のウイルス性心筋炎症例と比較されます。 SARS-CoV-2 用に特別に設計された RT-PCR (逆転写ポリメラーゼ連鎖反応) は、心筋サンプルから抽出された RNA に対して実施され、各サンプルの心筋内のウイルスの量を定量化します。 RNAサンプルも冠動脈から採取されます。 計算されたウイルス量は、心筋壊死、心筋梗塞、心筋炎、炎症細胞の数、種類などを含む心筋損傷スコアと相関します。

RNAscope In-situ ハイブリダイゼーション。 内皮 (VE-カドヘリン)、心筋 (Cx43 および Myh6)、平滑筋細胞 (SM22 アルファ) およびリンパ球 (CD3、CD4、CD8) における ACE2 および TMPRSS2 による SARS-CoV-2 の in situ 検出は、RNAscope を使用して実行されます。製造元のプロトコルに従って、RNAscope Probe-V-nCoV2019-S-sense および Probe-V-nCoV2019-S (Advanced Cell Diagnostics) を使用したアッセイ。 相関関係は、以前に記載された (7) 二重免疫蛍光法によって言及された特定の細胞型で行われます。

この研究は、COVID-19 患者の心臓損傷の病態をより深く理解することにつながります。 そうすることで、比類のない規模と範囲の流行中にこれらの患者を治療するための新しい治療オプションを開発するための扉が開かれます。