抽象的
电子显微镜揭示肺泡上皮细胞死亡,基底覆盖,肺泡在Covid-19患者中的塌陷,塌陷和密封,暗集纤维化引发中的表面活性剂功能障碍和肺泡不稳定性https://bit.ly/38yEX2g
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脆弱的肺泡血-气屏障是2019冠状病毒病(COVID-19)的主要靶点。其微结构包括由I型和II型细胞组成的肺泡上皮,表面活性剂覆盖,薄薄的间质和毛细血管内皮。与严重COVID-19发病机制特别相关的是II型肺泡上皮细胞的感染[1].基于它们作为表面活性剂的生产者和两种上皮细胞的前体的双重功能,表面活性剂的改变和异常的上皮再生是可以预期的。
虽然有一些讨论Covid-19的病理生理学是一种典型的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)或不同形式的肺损伤,弥漫性肺泡损伤(爸爸)作为急性肺损伤和ARDS的组织病理学相关性Covid-19定期发现[2-4.].DAD包括伴有肺泡上皮损伤、水肿形成和表面活性剂改变的早期渗出性(或急性)期,以及伴有II型肺泡上皮细胞立方化和肺泡间隔增厚的晚期(或组织)期,最终导致恢复或纤维化[5.].在爸爸的背景下,强调了崩溃(或Ateelectatic)崩溃的概念,作为纤维化肺肺进展的重要事件[6.-8.].最初的肺泡上皮损伤与表面活性剂的改变导致肺泡不稳定和塌陷,由于折叠的肺泡上皮基板“粘接”脱落和折叠肺泡上的再上皮形成而变得不可逆。
崩溃的形态学证据强加沉重,特别是薄肺泡上皮基底层薄膜的追踪需要甚至只能通过透射电子显微镜(TEM)提供的分辨率[8.].在这里,我们报告TEM水平的更改,证明崩溃紧急后验尸来自Covid-19患者的样品。这位62岁的男性患者为SARS-COV-2进行了阳性,由于呼吸困难和发烧的新发病而入院,并在1天内插管。他接受了儿茶酚胺,抗生素,肾置换疗法,但没有抗病毒或抗炎治疗。在肺保护机械通气(正端呼气压力16-21毫巴;潮气体积〜6 ml每千克体重;动脉氧张力/启发氧馏分120-150)和间歇性俯卧定位,肺渗透部分分辨。在机械通气13天后,由于突然发作了脓毒症休克,患者死亡。
尸检是关于§1sregg的法律依据进行的,是柏林尸检法和德国感染保护法的§25(4)。本研究由Charité - Universitätsmedizin柏林(EA 1/144/927 13)的伦理委员会批准,并符合赫尔辛基的宣言。
灭活潜在传染性的病毒,两大组织样本从右边下叶与3%甲醛固定(从刚准备depolymerised多聚甲醛)在0.1 M甲次砷酸盐缓冲12 h后通过改变固着12 h(建议由罗伯特·科赫研究所后,柏林,德国)。对于透射电镜,切割26个较小的组织样本,用1.5%戊二醛/1.5%多聚甲醛固定在0.15 M Hepes缓冲液中过夜,然后用1%的OsO固定4.1 h,然后用0.1%单宁酸0.5 h,用1%硫酸钠洗涤步骤(都用0.05 M Hepes)。样品最终在乙醇中脱水,环氧丙烷浸渍,Epon包埋。5个不同TEM块的超薄切片(约70 nm)用枸橼酸铅染色,并用Leo 906 TEM (Zeiss, Oberkochen, Germany)检测。
超微结构的发现图1.肺泡间隔因间质水肿而增厚。肺泡上皮中II型细胞的覆盖率增加,表明细胞增生是试图修复上皮损伤区域。在某些地方,II型细胞向I型细胞表型转变。肺泡上皮细胞部分肿胀或坏死,孤立的细胞或连接的细胞层脱落到肺泡腔内。结果,肺泡上皮基底层很大程度上被剥蚀。在研究的5个透射电镜块体中,均能观察到剥蚀的基板的内折。这些褶皱与塌陷的肺泡腔接壤。在它们的入口处,内摺部分被增生的肺泡上皮细胞覆盖。
这后验尸这里呈现的Covid-19患者的超微结构发现类似于爸爸的先前描述[6.]和特发性闭塞性细支气管炎-组织性肺炎[9.],以及博莱霉素大鼠损伤模型和接受肺移植的特发性肺纤维化患者的外植体研究结果[8.那10],表明它们是肺泡上皮损伤的一种常见反应模式。博莱霉素模型在COVID-19的背景下特别有价值,因为它能诱导急性肺损伤后的纤维化反应,而这种反应可以通过可追踪、可重复和可修正的方式进行[11].该发现可以被解释为一系列事件:肺泡上皮细胞的损伤导致表面活性剂功能障碍和随后的微环境的肺泡不稳定性。通过增殖肺泡上皮细胞,将塌陷的肺泡聚结的脱落的肺泡聚结的基础薄层和入口分塌陷的肺泡,从而形成增厚的隔膜。后果是肺泡空间体积的损失和肺泡气体交换表面的损失。
在此发现的超微结构改变后验尸患者样品提供在Covid-19肺损伤后可能转变为肺纤维化的形态证据。虽然患者的机械通气可能导致爸爸的进展[12],在不依赖机械通气的COVID-19肺炎中也可见急性DAD [2那4.].如果没有脓毒性休克的发展,患者可能存活下来,但发展为纤维化。在博莱霉素的肺损伤和纤维化动物模型中,这种向肺纤维化的转变可以通过外源性表面活性剂治疗来减弱[13].这表明表面活性剂系统的修复,例如通过同性全的表面活性剂治疗,可能被认为是Covid-19患者的早期治疗干预。他人也提出了类似的概念[14那15],符合COVID-19预防性抗纤维化治疗的总体思路[11].
总之,后验尸Covid-19患者的超微结构发现显示肺泡上皮细胞死亡,肺泡上皮基底层膜的剥落,肺泡塌陷和崩溃的损伤。这些改变表明了早期的表面活性剂功能障碍是Covid-19病理生理学中的重要事件。
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致谢
高度承认,Petra Schrade(电子显微镜核心设施)的专家技术援助得到了高度认可。
脚注
作者贡献:构思与设计:M. Ochs和M. Witzenrath。收集材料和数据:S. Elezkurtaj, D. Horst, J. Meinhardt, F.L. Heppner, S. Weber-Carstens, A.C. Hocke和M. Witzenrath。数据的获取、分析和解释:M. Ochs和S. Timm。起草和/或修改手稿:M. Ochs, S. Timm和M. Witzenrath。手稿最终批准:M. Ochs, S. Timm, S. Elezkurtaj, D. Horst, J. Meinhardt, F.L. Heppner, S. Weber-Carstens, A.C. Hocke和M. Witzenrath。
利益冲突:M. Ochs无需披露。
利益冲突:蒂姆没有什么可披露的。
利益冲突:S. Elezkurtaj没有什么可透露的。
利益冲突:D.霍斯特没有什么可披露的。
利益冲突:J. Meinhardt没有什么可透露的。
利益冲突:F.L.Heppner无需披露。
兴趣冲突:S. Weber-Carstens无需披露。
利益冲突:霍克没有什么可透露的。
利益冲突:M. Witzenrath报告了来自Actelion、Noxxon和Quark Pharma的拨款,来自Bayer Health Care、Biotest、Boehringer Ingelheim、Pantherna和Vaxxilon的拨款和个人费用,来自Actelion、Aptarion、阿斯利康、Berlin Chemie、Chiesi、葛兰素史克和诺华的个人费用。
支持声明:M. Ochs得到了德国教育和研究部(BMBF: 01DG14009)和柏林大学联盟(BUA: 501_Elektronenmikroskopie)的支持。A.C. Hocke获得了柏林大学联盟(BUA) GC2全球卫生(冠状病毒预探测项目)、德国教育和研究部(BMBF: RAPID、Organo-Strat、alvbarrie - covid -19)、德国研究基金会(DFG: SFB-TR84)的支持;B6, Z1a),柏林卫生研究所(BIH), Charité 3R和Charité-Zeiss MultiDim。M. Witzenrath获得了德国研究基金会(DFG: SFB-TR84 C6和C9)和德国教育和研究部(BMBF: CAPSyS (01ZX1304B)、symath (01ZX1906A)和PROVID (01KI20160A)的资助。本文的资金信息已存入CrossRef Resder注册表.
- 收到了2020年11月12日。
- 公认2020年12月23日。
- 版权所有©作者2021。
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