Морфологические характеристики легких при COVID-19 у пациентов с заболеваниями системы крови

Введение

Заболевания системы крови, несмотря на многообразие возможностей проведения таргетной терапии и трансплантации костного мозга, являются группой, угрожающей по риску возникновения осложнений и летального исхода [1][2]. Пандемия COVID-19 значительно ухудшила прогноз у гематологических пациентов, особенно среди лиц с мульти- и полиморбидностью, а именно при сочетании с хронической обструктивной болезнью лёгких, ожирением, сахарным диабетом, артериальной гипертензией, ишемической болезнью сердца, хроническими заболеваниями почек, солидными опухолями иной локализации [3][4][5][6]. Известно, что главной мишенью для SARS-CoV-2 являются лёгкие [7][8], а основным морфологическим субстратом их поражения считается достаточно специфическое диффузное альвеолярное повреждение (ДАП) в комплексе с вовлечением в патологический процесс сосудистого русла лёгких и развития альвеолярно-геморрагического синдрома [9][10].

Данные о морфологических вариантах поражения лёгких при COVID-19 у пациентов гематологического профиля в изучаемой литературе практически не описаны, также как отсутствуют сведения об особенностях формирования местного иммунного ответа у лиц с заболеваниями системы крови и COVID19.

Цель исследования — выяснить особенности морфологических изменений в лёгких у пациентов с заболеваниями системы крови, умерших от COVID-19, с учётом состояния альвеолоцитов 1 и 2 типов, содержания коллагена IV типа и вариантов Т-и В- иммунного отклика в исследуемом материале.

Материалы и методы

Проведён выборочный анализ аутопсийных данных (фрагменты лёгких) 22 пациентов с заболеваниями системы крови (опухолевого и неопухолевого характера), находившихся на лечении в инфекционном госпитале на базе ГБУЗ «Краевая клиническая больница №2» г. Владивостока по поводу коронавирусной инфекции COVID-19 в период с 2020 по 2022 годы. Проведено морфологическое исследование гистологических препаратов легочной ткани с применением окрашивания гематоксилином-эозином (г/э), иммуногистохимических (ИГХ) маркеров: CD4 (clon 4B12), CD8 (clon CD8\144B), CD20(clon L26), CD34 (class II clon QBEnd 10), коллагена IV типа (clon CIV22) с помощью Autostainer 360. Исследуемые объекты фиксировались в 10% забуференном формалине. Окрашивание проводилось с помощью Thermo. Для ИГХ-реакций серийные парафиновые срезы обрабатывали по общепринятой методике с использованием моноклональных антител («Dako Inc.» Дания). Система визуализации того же производителя. Для проведения качественной реакции на соединительную ткань использовали гистохимические реакции по Маллори и Ван-Гизону. Применён описательный метод полученных результатов без статистической обработки. Морфологическое исследование полученных микропрепаратов выполнено с помощью микроскопа OLYMPUS BX 41 и цифровой видеокамеры OLYMPUS DP 12 (OLYMPUS Corp., Япония).

Гистологическое и иммуногистохимическое исследования проведены на кафедре патологической анатомии и судебной медицины ФГБОУ ВО ТГМУ Минздрава России.

Результаты

Подвергнутая анализу когорта пациентов гематологического профиля, умерших от COVID-19 включала 22 случая, из которых 13 составили мужчины, 9 — женщины в возрасте от 51 до 74 лет (средний возраст — 63 года). В изученной группе были представлены следующие заболевания системы крови: миелодиспластический синдром (МДС) с мультилинейной дисплазией (2 пациента), хронический лимфолейкоз (ХЛЛ) (8 пациентов), острый миелоидный лейкоз (ОМЛ) (4 пациента), острый лимфоидный лейкоз (ОЛЛ) (2 пациента), множественная миелома (ММ) (3 пациента), лимфомы (1 пациент с диффузной В-крупноклеточной лимфомой (ДБККЛ), 2 — с мантийно-клеточной лимфомой (МКЛ). Все пациенты имели как минимум одно сопутствующее заболевание - гипертоническую болезнь (ГБ), артериальную гипертензию (АГ); сахарный диабет, ожирение или хроническую болезнь почек (ХБП) .

При использовании рутинного окрашивания гематоксилином и эозином выявлены следующие особенности морфологической картины повреждения лёгких.

В исследуемых полях зрения в группе лиц с МДС наблюдается нарушение гистоархитектоники альвеол за счёт утолщения и частичного разрыва стенок. Увеличение толщины межальвеолярных перегородок обусловлено в первую очередь, коллагенезацией стромы последних, о чём свидетельствует положительная экспрессия антител к коллагену IV-го типа. На этом фоне отмечена отрицательная экспрессия к клонам дифференцировки 4-го, 8-го и 20-го типов с положительной реакцией к 34-му клону (CD34+). В просвете альвеол среди гомогенных розовых масс локализуются единичные альвеолоциты. Вдоль внутренней поверхности стенок альвеол располагаются полоски гиалиновых мембран,разной толщины и формы (рис.1а, б).

В группе пациентов с лимфомами (ДБККЛ и МКЛ) все пациенты были в процессе специфической противоопухолевой терапии, в том числе анти-CD20 моноклональным антителом «Ритуксимаб». Просветы терминальных бронхов заполнены массами розового цвета, сплошь клетками лимфоидного ряда с преобладанием сегментоядерных лейкоцитов и десквамированным эпителием бронха. В респираторной части имеет место чередование полей дистелектазов и небольших участков с эмфизематозными изменениями лёгочной ткани. В стенках альвеол неравномерные утолщения за счёт коллагенезации и фиброза (положительная экспрессия к коллагену IV типа). Гиалиновые мембраны отмечены в отдельных альвеолоцитах. В клетках лимфоидного ряда преобладает кластер дифференцировки 34-й и 8-й (CD8+; CD34+), при отрицательной реакции с антителами 4-го и 20-го типа (рис. 2).

Очевидно, в этой когорте установлен неадекватный иммунной ответ. Вероятно, полученные результаты ассоциированы с неадекватным противовирусным ответом у данной категории больных, который обусловлен работой клеточного иммунного ответа и с быстрым истощением Т-клеток (истощенные инфильтрированные Т-клетки вызывают снижение количества неисчерпаемых CD8+ Т-клеток у пациентов с тяжелой формой COVID-19).

Более разнообразным по течению коронавирусной инфекции COVID-19 оказалась группа пациентов с ХЛЛ. В группе пациентов с ХЛЛ, умерших от COVID-19, для описания выбрано два пациента с разными стадиями заболевания и разными статусами по специфической терапии.

В группе пациентов с ХЛЛ, умерших от COVID-19, для описания выбрано два пациента с разными стадиями заболевания и разными статусами по проводимой специфической терапии.

Пациент с ХЛЛ, стадия «В» по Binet, молодого возраста (50 лет) поступил с впервые выявленным заболеванием, лейкоцитозом 60×10⁹ за счёт абсолютного лимфоцитоза. На диагностическом этапе установлено инфицирование коронавирусной инфекцией COVID-19, лечение ХЛЛ не проводилось. Согласно проведённому морфометрическому обследованию аутопсийного материала в лёгочной ткани, преобладают процессы альтеративно-деструктивного характера. Утолщение межальвеолярных перегородок обусловлено пролиферацией альвеолоцитов и развитием очагового склероза, о последнем свидетельствует положительная экспрессия к антителам коллагена IV типа. Имеет место чередование полей дистелектазов и эмфизематозной трансформации альвеол с разрывом стенок (рис. 3). В стенках отмечена экспрессия антител к CD8+ и СD34+ при отсутствии экспрессии к клонам дифференцировки 4-го и 20-го типа. В просвете альвеол сплошь регистирируются массы эритроцитов с четкими контурами ярко-розового цвета.

Второй пациент, 71 год, с ХЛЛ «C» стадии по Binet, длительным анамнезом заболевания (6 лет), стадией рецидива, наличием сопутствующих хронических заболеваний (СД, ГБ, ФП, ХОБЛ, ожирение). На момент инфицирования COVID-19 находился в процессе противорецидивной терапии (курс иммунохимиотерапии в режиме «RCD» — ритуксимаб, дексаметазон, циклофосфамид).

Морфологическая картина лёгочной ткани умершего характеризовалась преобладанием процессов деструктивного и некротического характеров. Так, в гистологических препаратах регистрировались стенки альвеол с нарушением целостности структур за счёт разрыва на фоне истончения и некроза. Среди некротических масс обнаружены мицелии гриба, расценённые как проявления мицетомы (рис. 4).

Зоны повреждения чередовались с участками утолщения за счёт пролиферирующих фибробластов и, как следствие, реактивного фиброматоза лёгочной ткани. В описанных зонах получена положительная экспрессия к коллагену IV типа. Клетки лимфоидного ряда, в данном случае, представлены 8-м и 34-м клонами (CD8+; CD34+) дифференцировки и имеют негативную экспрессию к CD4- и СD20-. По внутреннему контуру альвеол расположены гиалиновые мембраны. В просвете альвеол среди гомогенных розовых масс наблюдаются сидерофаги, нагруженные гемосидерином и десквамированные альвеолоциты.

В случае с множественной миеломой 3 пациента получали специфическое лечение на начальном этапе, без достижения её эффективности, все имели наличие сопутствующих заболеваний.

Структурные повреждения, описываемой легочной ткани, затронули терминальные бронхи и респираторный отдел легких. Стенка бронха циркулярно утолщена за счёт фиброза. Наблюдаются коллагенезация диффузного характера и расширение базальной мембраны. В просвете бронхов среди масс фибрина обнаруживается сплошь десквамированный эпителий. На всём протяжении отмечено утолщение межальвеолярных перегородок за счёт неравномерного фиброза (рис. 5 А; стрелкой отмечена стенка бронха; фигурой – межалвеолярные перегородки). На внутренней поверхности альвеол лоцируются гиалиновые мембраны в виде прерывающихся полосок разной толщины. Зарегистрированы многоядерные альвеолоциты, расцениваемые как феномен COVID-19 ассоциированного вирусного метаморфоза [12].

Пациенты с острыми лейкозами, умершие от коронавирусной инфекции, были вне ремиссии основного заболевания, получали разную специфическую терапию. Описание микропрепарата лёгких представлено у пациента с развитием COVID-19 в дебюте ОМЛ, которому специфическая терапия не была проведена.

В микропрепаратах лёгочной ткани отмечены морфологические критерии повреждения кондукторного и респираторного отдела лёгких. Имеет место гиперсекреция эпителиоцитов бронха с частичной десквамацией последних. В респираторной части лёгких преобладают фокусы дистелектазов с зонами реактивного фиброматоза в стенке, о чём свидетельствует положительная экспрессия к коллагену IV типа. В расширенных участках лёгочной ткани на поверхности альвеол локализуются гиалиновые массы. В просвете альвеол наблюдаются многоядерные симпласты альвеолоцитов, что расценено как вариант вирусного метаморфоза. В лимфоидной ткани преобладает экспрессия к клону CD8+ и CD34+ при содружественной отрицательной реакции к CD4- и CD20- (рис. 6).

Во всех случаях проанализированных историй не было выявлено экспрессии на коллаген IV типа в стенках сосудов и капилляров. Такой феномен можно расценивать как вирусное повреждение и причину тромбообразования (рис. 7,8).

Обсуждение

Согласно мнению большинства исследователей, основным морфологическим субстратом поражения лёгких при COVID-19 является диффузное альвеолярное повреждение (ДАП) [8][10][13], которое имеет определённую стадийность в течении в зависимости от сроков процесса [10]. Тем не менее анализ 2000 патологоанатомических вскрытий, умерших от COVID-19 в г. Москве показал, что, несмотря на сохранение признаков условной стадийности в течении ДАП, в ряде случаев изменения лёгких, характерные для ранней или экссудативной стадии, наблюдались спустя 14 суток от начала заболевания [13], в то время как изменения, характерные для поздней пролиферативной стадии, отсутствовали или сочетались с признаками ранней стадии [13]. Несмотря на разнообразие коморбидной патологии умерших от COVID-19, данные о морфологических изменениях в лёгких у пациентов с гематологическими заболеваниями нам не встретились. Несмотря на различные сроки до наступления летального исхода (от 3-х до 46 дней) и отдельные специфические черты ДАП, в обследованной нами когорте морфологические изменения в кондукторных и респираторных отделах лёгких были однотипны и характеризовались заполнением просветов терминальных бронхов различным по составу клеточным детритом, содержащим десквамированный эпителий, циркулярное утолщение стенки бронхов вследствие фиброза. Исследование аутопсийного материала лёгочной ткани подтвердило преобладание процессов альтеративно-деструктивного характера независимо от сроков наступления летального исхода и характера гематологического заболевания. Особенностью нашего исследования является выявление неравномерно утолщённых альвеолярных стенок и межальвеолярных перегородок за счёт процессов избыточной коллагенизации, что подтверждено положительной экспрессией коллагена IV типа. У всех обследованных в легочной ткани наблюдались признаки присутствия гиалиновых мембран в отдельных альвеолоцитах и многоядерные альвеолоциты как проявление вирусного метаморфоза при COVID-19. Подобные процессы для общих воспалительных процессов в легочной ткани также описывают Chen Zhang и Jeffrey L. Myers [14]. В нашей работе мы получили данные, касающиеся уникального поражения лёгочной ткани при COVID-19 с заболеваниями системы крови. В отличие от других когорт пациентов с различной коморбидной патологией в нашем исследовании нам не удалось проследить стадийность развития ДАП или ОРДС в зависимости от сроков болезни. Изменения в лёгких характеризовались смешанной картиной, содержащей вышеперечисленные признаки вплоть до признаков избыточной коллагенизации и фиброза, что можно отметить как специфическую черту тонатогенеза у гематологических пациентов. Важным составляющим компонентом ДАП при COVID-19 являются сосудистые повреждения [5][8]. В нашем исследовании они были типичными для всех обследованных. Ни в одном случае нам не удалось проследить экспрессию на коллаген IV типа в стенках сосудов и капилляров, что можно рассматривать как важный фактор тромбообразования. У пациентов с различными гематологическими заболеваниями наблюдаются особенности местного иммунного ответа в лёгких, характеризующиеся преобладанием либо Т-клеточных (для лимфом), либо В-клеточных (для ХЛЛ и множественной миеломы) клонов при истощении противоположного звена иммунитета. Указанные особенности иммунного ответа могут являться причиной более тяжёлого течения COVID-19 и быть связанными с выявленными морфологическими изменениями независимо от сроков летального исхода у данной категории больных.

Заключение

Морфологическая картина повреждения лёгочной ткани при COVID-19 у пациентов гематологического профиля характеризуется разрушением альвеолярной ткани в группе с миелодисплазией, формированием мицетом при хроническом лимфолейкозе, тромбообразованием при лимфомах на фоне деколлагенизации стенок капилляров, формированием многоядерных альвеолоцитов вследствие вирусного метаморфоза при множественных миеломах и в дебюте острых миелоидных лейкозов.

Местная клеточная реакция лёгочной ткани характеризуется при МДС наличием единичных альвеолоцитов и отсутствием нейтрофилов и макрофагов, при ХЛЛ — появлением лимфоцитов разных размеров с отрицательной экспрессией к CD4-, CD20- и присутствием бластов у нелеченых пациентов с ОМЛ.

В иммунном отклике обнаружена универсальность ответа в виде исчезновения CD4- и экспрессии CD8- и CD34- во всех рассмотренных случаях. Индивидуальная особенность определена при множественной миеломе в виде экспрессии CD20+. Реакция к коллагену IV типа положительна в респираторном и кондукторном отделах лёгких с частичной потерей вплоть до полного исчезновения в сосудах и капиллярах у всех обследованных.

Полученные данные отражают нюансы в повреждении лёгких у пациентов гематологического профиля при COVID-19 и требуют дальнейшего изучения на большей когорте пациентов.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.