4月17日，科學（Science）雜誌發表了其特約撰稿人Meredith Wadman 等發表的文章“How does coronavirus kill? Clinicians trace a ferocious rampagethrough the body, from brain to toes”，論述了新冠病毒如何攻擊人體的主要臟器。
這篇文章對於如何理解新型管狀病毒病（COVID-19）患者出現的症狀，尤其對於早期診斷和理解其病理生理過程、改善預後及康復，都有重要價值。
新冠病毒侵入人體
COVID-19通常被認為是呼吸道傳染病，當載有病毒的飛沫被吸入後，這種新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）就會進入鼻腔和咽喉。
根據惠康桑格研究所（Wellcome Sanger Institute）和其他科學家在預印版發表的研究，鼻腔內表面很適合新冠病毒侵襲入人體，因為鼻粘膜內富含稱為血管緊張素轉換酶2（ACE2）的細胞表面受體。新冠病毒通過與細胞上ACE2的結合在進入到人體細胞。
一旦進入人體細胞內，病毒就會劫持利用細胞器大量繁殖，併入侵新細胞。
隨著病毒的繁殖，受感染的人可能會散播大量病毒，尤其是在感染後第一週內。而此時部分感染者沒有症狀；另外一部分感染者則可能會出現發熱、咳嗽、咽痛，以及嗅覺和味覺喪失、或頭痛與身體疼痛。
在此階段，人體與新冠病毒的博弈也開始。如果人體免疫系統未能抵抗新冠病毒，則病毒會沿著氣管侵入到肺臟，並引起重症甚至致死性新冠肺炎。肺臟之所以成為新冠病毒的主要靶器官，是因為肺泡中富含ACE2。
新冠病毒對於肺臟的攻擊
Reddit網站上u/SuzukiV發表了一個特別好的COVID-19發病機制和病理生理總結。
如上圖所示，人的呼吸道有上、下呼吸道之分。上呼吸道由鼻、喉和咽組成。下呼吸道氣管逐漸分枝形成支氣管，肺中的支氣管經多次反覆分枝成無數細支氣管，它們的末端膨大成囊，囊的四周有很多突出的小囊泡，即為肺泡。肺泡細胞有I型（氣-血屏障）和II型（分泌）兩種。
新型冠狀病毒SARS-CoV-2從上呼吸道進入呼吸系統，最終感染肺泡細胞，造成肺泡細胞的血管擴張，微血管和肺泡壁通透性增加，肺表面活性物質減少，同時伴有淋巴細胞和單核細胞浸潤。
而重症患者發生肺間質水腫，肺間質有過量液體積聚並溢入肺泡腔內，肺表面活性物質喪失。中性粒細胞浸潤的過程中，瘢痕組織形成。而免疫細胞浸潤會加重肺損傷。巨噬細胞會釋放炎性因子，加重細胞水腫。中性粒細胞會釋放ROS引起細胞壞死。
肺表面活性物質喪失造成肺泡塌陷， 肺泡的氣體交換功能徹底喪失。肺泡-紅細胞無氣體交換造成缺氧和酸中毒。I型和II型肺泡細胞喪失後肺逐漸塌陷，引發急性呼吸窘迫綜合徵（ARDS），炎症加重形成全身炎症反應綜合症（SIRS）感染中毒性休克和多器官衰竭（MOF）。
如下圖所示，基於計算機斷層掃描的3D模型，喬治華盛頓大學醫院顯示了新冠病毒對一位59歲男性死亡患者的肺部造成的損傷（黃色）。
（圖源：Science，喬治華盛頓大學醫院）
多臟器損傷
新冠病毒不僅能對肺臟造成嚴重傷害，更會影響其他組織臟器。
（圖源：Science雜誌）
越來越多的證據顯示，部分新冠肺炎患者出現加重，與細胞因子風暴有關。即病毒誘導了過激免疫應答，從而破壞了人體器官。
新冠病毒攻擊心臟和影響凝血功能
當意大利佈雷西亞的一位53歲女性以突然發作的典型心臟病表現到了急症室的時候，檢查顯示已有心肌損傷及心臟功能衰竭，但患者冠狀動脈造影顯示正常，另外一項篩選檢查卻發現，該患者感染了COVID-19。
類似患者並不罕見，JAMA Cardiology雜誌於3月25日發表了中國武漢的一項416例新冠肺炎患者研究結果，顯示20% 患者出現心臟損害。另外一項武漢的138例患者研究中，44%患者出現心律不齊。
並且，有研究顯示COVID-19患者可能出現凝血功能異常，4月10日發表在Thrombosis Research雜誌的荷蘭184例ICU住院COVID-19患者研究中，有38%患者出現凝血功能異常，斑塊脫落後可能會引起肺栓塞或者腦中風。
新冠病毒造成腎臟損傷
紐約大學Langone醫學中心的神醫學專家Jennifer Frontera博士說：“COVID-19患者或者死於肺衰竭，或者死於腎衰竭。”為此，她的醫院正在開發使用不同機器的透析方案，以支持更多患者。因為
腎臟細胞同樣高表達ACE2受體，所以成為病毒的另一個重要靶標。根據一份預印本研究報告，武漢市85例住院患者中有27％患有腎功能衰竭。另一篇研究顯示，在武漢市及其附近的近200名住院的COVID-19患者中，有59％的尿液中含有蛋白質和血液，表明腎臟受損。相同的中國預印本報道，患有急性腎損傷（AKI）的患者死亡的可能性是其他COVID-19患者的五倍以上。
在一項研究中，從COVID-19屍檢的腎臟電子顯微鏡照片中發現了新冠病毒顆粒，表明存在直接的病毒攻擊。但是腎臟損傷也可能是繼發性的，呼吸機會增加腎臟損害的風險，抗病毒藥物包括瑞昔韋韋也會增加腎臟損害的風險，該藥物正在實驗中應用於COVID-19患者。細胞因子風暴還可以大大減少流向腎臟的血液，從而造成致命的傷害。而且，諸如糖尿病之類的既往疾病也可以增加患AKI的風險。
新冠病毒影響大腦
COVID-19患者的另一組引人注目的症狀集中在大腦和中樞神經系統。Frontera博士說，她醫院中
5％至10％的COVID-19患者出現神經系統症狀而需要神經科醫生的評估。“可能低估了COVID-19患者腦損傷的比例”，尤其是因為許多患者使用鎮靜劑並且使用呼吸機。Frontera博士曾見過患有腦炎性腦炎、癲癇發作和“交感神經風暴”的COVID-19患者，這種免疫反應是細胞因子風暴的大腦形式。還有COVID-19患者會暫時失去意識。其他人有中風、有許多人報告嗅覺喪失。
Johns Hopkins Medicine的重症監護醫生Robert Stevens說，ACE2受體存在於神經皮層和腦幹中。但尚不清楚新冠病毒在什麼情況下會穿透大腦並與這些受體相互作用。導致2003年嚴重急性呼吸系統綜合症（SARS）流行的SARS病毒即可能侵入神經元，有時還引起腦炎。
4月3日，日本研究小組在 International Journal of Infectious Diseases雜誌報道了個案報道，報道了一名發展為腦膜炎和腦炎的COVID-19患者的腦脊液中發現了新冠病毒，這也表明它可以侵入到中樞神經系統，並導致腦膜炎或腦炎。
（一名患有COVID-19的58歲女性患了腦炎，導致大腦組織受損（箭頭）。N. POYIADJI ET AL.,RADIOLOGY, (2020) ）
但是其他因素可能會損害大腦。例如，細胞因子風暴可能導致腦部腫脹，而凝血功能異常也可能引發中風。
上個月，匹茲堡大學醫學中心的神經病學家Sherry Chou開始組織一個包括50個研究中心的全球性研究，以提取神經科數據。早期目標很簡單：確定住院COVID-19患者的神經系統併發症患病率，並記錄其表現。從長遠來看，Chou和她的同事希望收集臨床、實驗室、影像學及其他數據，以更好地瞭解病毒對神經系統（包括大腦）的影響。
Chou推測了可能的入侵途徑：通過鼻子，然後向上並通過嗅球（解釋了嗅覺喪失）-從而侵入大腦。她說：“這是一個很好的理論。” “但我們必須證明這一點。”
新冠病毒累及腸道
3月初，一名71歲的密歇根州女性從尼羅河遊船返回，出現血性腹瀉、嘔吐和腹痛。最初，醫生懷疑她患有常見的胃腸道感染，例如沙門氏菌。但是在她咳嗽後，醫生用鼻拭子檢查到新冠病毒。根據在線發表在The American Journal of Gastroenterology(AJG)上的一篇論文，COVID-19患者糞便樣本中病毒RNA陽性，在內窺鏡檢查中發現結腸損傷跡象，都表明該病毒感染了胃腸道（GI ）。
越來越多的證據顯示，新冠病毒與其表親SARS病毒一樣，可以感染下消化道的內壁，那裡重要的ACE2受體豐富。在多達53％的患者糞便樣本中發現了病毒RNA。在Gastroenterology雜誌上發表的一篇論文中，一箇中國團隊報告說，在一名COVID-19患者的活檢組織中發現了該病毒在胃、十二指腸和直腸細胞中的蛋白質外殼。貝勒醫學院的病毒學家瑪麗·埃斯蒂斯說：“我認為它可能確實會在胃腸道中複製。”
AJG聯合主編洛杉磯的Cedars-Sinai醫學中心的Brennan Spiegel說，最近的報告表明多達一半的患者（平均每個研究中有20％）會出現腹瀉。Spiegel等人說，GIC症狀不在CDC的COVID-19症狀列表中，這可能導致某些COVID-19病例未被發現。“如果患者主要出現發燒和腹瀉，則不會接受COVID檢驗，”北加州AJG聯合編輯Kaiser Permanente的Douglas Corley說 。
胃腸道中病毒的存在增加了令人不安的可能性，即它可以通過糞便傳播。但尚不清楚糞便中是否含有活的傳染性病毒，而不僅僅是RNA和蛋白質。愛荷華大學的冠狀病毒專家斯坦利·珀爾曼說，迄今為止，“我們沒有證據”表明糞便傳播很重要。CDC表示，根據SARS和導致中東呼吸綜合徵的病毒（新冠狀病毒的另一個危險表親）的經驗，糞便傳播的風險可能較低。
其他臟器
腸道不是疾病行進身體的終點。例如，雖然尚不清楚該病毒直接侵入眼睛，但多達三分之一的住院患者會發展成結膜炎，即出現球結膜水腫。
其他報道表明肝臟受損：根據兩個預印本研究，在兩個中國中心住院的COVID-19患者中，超過一半患者肝酶水平升高，表明肝臟或膽管受到了損傷。但是一些專家告訴Science雜誌，直接病毒入侵不太可能是罪魁禍首。他們說，身體衰竭的其他事件，例如藥物或過度應激的免疫系統，更可能導致肝臟損害。
COVID-19可能對人體造成的破壞圖仍然只是草圖。要想弄清楚它的範圍，以及它可能引發的一系列心血管和免疫作用，將需要花費多年的艱苦研究。
來源：
https://www.sciencemag.org/news/2020/04/how-does-coronavirus-kill-clinicians-trace-ferocious-rampage-through-body-brain-toes#
