Covid-19: thông khí tưới máu không phù hợp

Vào tháng 12 năm 2019, loại virus coronavirus mới ở người, SARS-CoV-2, đã được phát hiện ở thành phố Vũ Hán, Trung Quốc, kể từ đó đã lan rộng ra khắp thế giới và gây ra đại dịch bệnh do coronavirus (COVID-19).

SARS-CoV-2 liên kết với men chuyển 2 (ACE2) như một thụ thể chức năng để xâm nhập vào tế bào. Trái ngược với SARS-CoV, SARS-CoV-2 hình thành nhiều tương tác phân tử hơn với ACE2, tương quan với dữ liệu cho thấy ái lực gắn với thụ thể cao hơn gấp bốn lần. Sau đó, quá trình nội bào của phức hợp virus xảy ra, và ACE2 trên bề mặt được điều hòa. Điều này cản trở sự phân cắt angiotensin II, dẫn đến tăng angiotensin II lưu hành và tăng hoạt hóa thụ thể angiotensin II.

ACE2 là một enzym phản điều hòa làm phân giải angiotensin II thành angiotensin- (1-7). Angiotensin- (1-7) kích thích sự giãn mạch và sản xuất oxit nitric và cũng làm giảm tác dụng của angiotensin II trong việc co mạch, giữ natri và xơ hóa. Một nghiên cứu cho thấy những bệnh nhân có COVID-19 dường như có nồng độ angiotensin II trong huyết tương tăng cao, có tương quan với mức độ tổn thương phổi và tổng tải lượng virus. SARS-CoV-2 gắn với ACE2 có thể làm giảm hoạt động của ACE2, làm tăng co mạch phổi qua trung gian angiotensin II, cũng như tổn thương cơ quan viêm và oxy hóa, cuối cùng tiến triển thành tổn thương phổi cấp tính và suy hô hấp. Giảm hoạt động của ACE2 dẫn đến các tác dụng tăng cường co mạch, tiền đông máu, tiền viêm và pro-oxidant angiotensin II.

Trong các phế nang, sự nhân lên và phóng thích tích cực của vi rút khiến tế bào chủ trải qua quá trình pyroptosis, một dạng chết tế bào theo chương trình có tính viêm cao, giải phóng các phân tử liên quan đến tổn thương. Chúng được nhận biết bởi các tế bào biểu mô, tế bào nội mô và đại thực bào phế nang, kích hoạt việc tạo ra các cytokine và chemokine gây viêm, thu hút các tế bào đơn nhân, đại thực bào và tế bào T đến vị trí nhiễm trùng, thúc đẩy quá trình viêm thêm và thiết lập vòng phản hồi tiền viêm. Hơn nữa, quá trình pyroptosis của các tế bào biểu mô và nội mô làm hỏng hàng rào phế nang-mao mạch, dẫn đến rò rỉ mạch máu và phù nề phế nang. Sự tích tụ của dịch, mảnh vụn và các tế bào viêm trong nhu mô phổi bị tổn thương dẫn đến sự xuất hiện của hình ảnh kính mờ, hợp nhất và dày vách ngăn trong các phương thức hình ảnh cổ điển.

Một phản ứng miễn dịch bị lỗi có thể dẫn đến tích tụ thêm các tế bào miễn dịch trong phổi, gây ra sản xuất quá mức các cytokine tiền viêm gây tổn hại đáng kể đến cấu trúc phổi, dẫn đến phản ứng viêm kéo dài có thể dẫn đến một cơn bão cytokine, kéo dài đến phần còn lại của các hệ thống gây tổn thương đa cơ quan. Ngoài ra, có ý kiến ​​cho rằng bệnh nhân nhiễm SARS-CoV-2 bị tổn thương vi mạch huyết khối tổng quát, có thể qua trung gian kích hoạt các con đường bổ thể và trạng thái đông máu liên quan. Điều này tương quan với sự hiện diện của huyết khối fibrin tiểu cầu trong các mạch động mạch nhỏ trong hoại tử phổi và cũng phù hợp với Dmức - dimer được tìm thấy ở hầu hết các bệnh nhân được khám. Hiện tượng này có xảy ra trong trường hợp không có bệnh lý mạch máu lớn với thuyên tắc phổi và / hoặc huyết khối tĩnh mạch sâu hay không là không chắc chắn, nhưng có khả năng xảy ra.

Sự giãn mạch máu đã được mô tả ở vùng lân cận của các vùng có hình ảnh kính mờ, điều này cho thấy quá trình viêm huyết khối. Sự giãn mạch máu từng đoạn (đường kính hơn 3 mm) ở những vùng mờ nhu mô phổi đã được quan sát thấy ở 89% bệnh nhân bị viêm phổi COVID-19 được xác nhận. Mặc dù chắc chắn có khả năng xảy ra huyết khối tại chỗ, nhưng những phát hiện này có thể phản ánh tình trạng sung huyết và tăng lưu lượng máu do các yếu tố tiền viêm và co mạch do SARS-CoV-2.

Các kỹ thuật hình ảnh tiên tiến có thể giúp chúng ta hình dung những bất thường về tưới máu dẫn đến sự không phù hợp về thông khí / tưới máu (V / Q) trong nhiễm SARS-CoV-2, cả trong nhu mô bất thường và nhu mô bình thường. Một công bố gần đây đã mô tả những bất thường về tưới máu trong nhiễm COVID-19 bằng cách sử dụng chụp cắt lớp vi tính năng lượng kép liên quan đến các khu vực nhu mô bị tổn thương. Chụp cắt lớp vi tính loại trừ (SCT) là một phương thức hình ảnh khác sử dụng hiệu chỉnh chuyển động dựa trên phần mềm giữa các tập hợp các hình ảnh CT scan không cản quang và tăng cường tương phản để thu được sự phân bố iốt trong nhu mô phổi.

Áp dụng SCT thường quy ở những bệnh nhân COVID-19 được chụp CT mạch, thu được bản đồ phân bố iốt trong nhu mô phổi. Phép trừ số học của hình ảnh trước điều khiển khỏi hình ảnh tăng cường độ tương phản được thực hiện bằng cách sử dụng thu thập CT đơn năng lượng 100 kV, với hiệu chỉnh chuyển động bằng cách sử dụng thuật toán SURE Subtraction Lung.

Gattinoni và cộng sự mô tả viêm phổi COVID-19 như một bệnh cụ thể được đặc trưng bởi tình trạng giảm oxy máu nghiêm trọng, thường liên quan đến sự tuân thủ hệ thống hô hấp gần như bình thường (loại 1 hoặc L), khác với ARDS cổ điển. Trong phân nhóm bệnh nhân này, chúng tôi đã phát hiện thấy tăng tưới máu bất thường ở những vùng mờ của phổi ở những bệnh nhân bị giảm oxy máu theo kiểu tương tự như những gì đã được mô tả gần đây. Tuy nhiên, chúng tôi cũng phát hiện thấy sự phân bố iốt giảm bất thường ở những vùng nhu mô phổi bình thường, tình trạng này trở nên tồi tệ hơn trong những trường hợp nặng hơn.

Hình chụp CT phổi ở bệnh nhân không giảm ô xy máu

a , b. Giảm tưới máu nhẹ ở phổi được thông khí tốt, xung huyết và các vùng giảm tưới máu nhỏ ở vùng phổi bị thương. Bệnh nhân nam 59 tuổi, được RT-PCR xác nhận COVID-19, 11 ngày kể từ khi khởi phát triệu chứng, không có giảm oxy máu, (PaO 2 / FiO 2 ) 538, D-dimer 340 ng / mL. Có các ổ riêng biệt của hình ảnh kính mờ liên quan đến dày vách, với sự phân bố chủ yếu dưới màng, tương quan với các vùng tăng sung huyết (thùy giữa) và các vùng giảm tưới máu nhỏ (thùy dưới bên phải) trong bản đồ CT iốt trừ (mũi tên đen lớn) . Có một vùng giảm tưới máu rõ ràng ở thùy giữa và thùy dưới bên phải (các mũi tên màu trắng) tương quan với nhu mô phổi bình thường trong hình ảnh CT ngực thông thường. Hình ảnh CT thông thường cũng cho thấy giãn động mạch phổi ở ngoại vi ở thùy giữa (mũi tên đen nhỏ). Những bất thường nhỏ về tưới máu này không ảnh hưởng đến tỷ lệ PaFi. Độ mờ của kính nền ở thùy dưới bên phải cho thấy giảm tưới máu ngoại vi nhẹ, có thể do co mạch bù trừ,

Hình chụp CT phổi ở bệnh nhân bị giảm ô xy máu

a , b. Giảm tưới máu nhiều ở phổi được thông khí tốt và tăng tưới máu ở những vùng phổi bị tổn thương. Bệnh nhân nam 78 tuổi, được RT-PCR xác nhận COVID-19, 10 ngày kể từ khi khởi phát triệu chứng, bị giảm oxy máu, (PaO 2 / FiO 2 ) 206, D-dimer 1600 ng / mL tăng dần. Có nhiều tụ điểm củng cố và hình ảnh kính mờ, liên quan đến sự dày lên của vách ngăn, với sự phân bố chủ yếu ở hai bên sau và dưới màng, tương quan với các vùng xung huyết và tích tụ i-ốt trong bản đồ i-ốt trừ CT (mũi tên đen). Có những vùng giảm tưới máu rõ rệt ở cả hai phổi, tương quan với nhu mô phổi khỏe mạnh trong hình ảnh CT ngực thông thường (mũi tên trắng). Tràn dịch màng phổi hai bên. Điều này có thể được giải thích là do sự gia tăng sự tắc nghẽn các thụ thể ACE2 trong nội mô phổi, dẫn đến tăng nồng độ angiotensin II tại chỗ, dẫn đến co mạch và không phù hợp thông khí / tưới máu. Bệnh nhân này được quản lý bằng thở máy xâm nhập, với nhu mô phổi phù hợp cao, phù hợp với kiểu hình loại 1 hoặc L được mô tả bởi Gattinoni.

Sự không phù hợp V / Q nghiêm trọng làm cơ sở cho sinh lý bệnh của các trường hợp COVID-19 từ trung bình đến nặng, trong đó điều hòa giảm của ACE2 thứ phát sau vi rút nội bào đóng một vai trò quan trọng. Có tỷ lệ V / Q thấp ở những vùng nhu mô phổi bị tổn thương với hình ảnh kính mờ hoặc đông đặc, thứ phát do mất bù oxy do co mạch phổi và tăng lưu lượng máu, dẫn đến tưới máu nhiều đến các vùng phổi không được thông khí, nhưng cũng có tỷ lệ V / Q cao ở những vùng phổi có vẻ khỏe mạnh thứ phát do co mạch rõ rệt. Giả thuyết rằng giảm tưới máu ở những vùng có vẻ khỏe mạnh có thể là hậu quả của sự co mạch do tích tụ angiotensin II, gây ra bởi sự giảm sẵn có của ACE2.

Sự cải thiện oxy trong tư thế nằm sấp đã được mô tả ở bệnh nhân COVID-19 có thể được giải thích chủ yếu thông qua sự tái phân bổ mạch máu đến các vùng phổi khỏe mạnh với tỷ lệ V / Q cao, hơn là huy động phế nang.

Những phát hiện này có thể hỗ trợ việc sử dụng sớm các thuốc giãn mạch phổi, chẳng hạn như oxit nitric dạng hít và prostacyclin, để cải thiện sự không phù hợp về thông khí / tưới máu, và cung cấp cái nhìn ban đầu về sinh lý bệnh phức tạp của virus gây ra tình trạng giảm oxy máu và bất thường tưới máu trong COVID-19.

Cần có những nghiên cứu sâu hơn để tìm hiểu những bất thường về thông khí-tưới máu và liệu những bất thường này có thể được giải thích do sự gia tăng cục bộ của angiotensin II hay không.

ACE2: Angiotensin-converting enzyme 2.

V/Q: Ventilation/perfusion.

SCT: Subtraction computed tomography.