约翰斯·霍普金斯大学最新数据显示，全球已确诊的COVID-19的病例已超过261万例，死亡病例已超过18万例，临床医生和病理学家正在努力了解SARS-CoV-2对人体所造成的损害。根据当前研究显示，SARS-CoV-2能够由肺入侵到其他器官，包括肺、心、肾、脑、肠等8大器官，并几乎能造成毁灭性损害。

近日，Science 杂志发表了其特约撰稿人Meredith Wadman的文章，概述了SARS-CoV-2是如何在人体肆虐并导致患者死亡的。

doi:10.1126/science.abc3208

感染

COVID-19通常被认为是呼吸道传染病，当感染者呼出携带病毒的飞沫并被其他人吸入后，SARS-CoV-2即通过此途径进入鼻腔和咽喉，开始新一轮的感染。

登陆只是第一步，接下来，SARS-CoV-2便蛰伏在鼻腔中，等待时机进入人体细胞。病毒选择鼻腔的关键是血管紧张素转化酶2（ACE2），它以ACE2为受体感染细胞，而ACE2作为肾素-血管紧张素系统（RAS）的重要成员，广泛分布于人体各组织，在维护心血管系统生理功能、机体炎症反应、肺损伤等过程中均发挥着重要作用。所以，病毒通过与ACE2结合便能顺理成章进入人体细胞。

一旦病毒进入人体细胞内，病毒便借机劫持“细胞工厂”，大量复制，并攻城略地入侵到其他细胞中，并不断上演这样的戏码。当新的感染者体内病毒数量聚集到足够多时，一方面会向外排出病毒（尤其是感染后第一周），另一方面部分感染者表现出患病症状，如：发热、干咳、咽痛、嗅觉和味觉丧失、或头痛和身体痛等。

此时，感染者体内的免疫系统已经展开反击。但是成王败寇，如果人体免疫系统未能抵抗新冠病毒，病毒就会沿着气管一路高歌猛进，入肺，肺中的支气管经多次反复分枝成无数细支气管，它们的末端膨大成囊，囊的四周有很多突出的小囊泡，即为肺泡。而肺泡中富含ACE2受体，于是新冠成为重症甚至致死。

通常来说，氧气穿过肺泡进入毛细血管，随机被带到全身各处，供机体能量代谢。但是，随着免疫系统与病毒的对抗，战斗本身就破坏了这种健康的氧气交换和运输。于是，白细胞释放出称为趋化因子的炎症分子，趋化因子又召唤了更多的免疫细胞来靶向杀死被病毒感染的细胞，因此遗留大量脓液和死细胞，这也是肺炎的基本病理改变。

部分轻症患者经鼻吸氧治疗可痊愈，另一部分则病情恶化，发展为急性呼吸窘迫综合征（ARDS）。患者血氧含量急剧下降，呼吸变得更加困难，肺部影像学显示白色磨玻璃影。通常来讲，此类病人最终会使用呼吸机。其中又有很多人去世。他们的尸检结果显示，肺泡充满了液体、白细胞、粘液和被破坏的肺细胞碎屑。

基于计算机断层扫描的3D模型显示了SARS-CoV-2对一位59岁男性死亡患者的肺部造成的损伤（黄色）。（图片来源：乔治华盛顿大学医院）

一些临床医生猜想，许多重症患者情况急转直下是因为对免疫系统的灾难性过度反应，也就是“细胞因子风暴”。细胞因子是指导健康的免疫反应的化学信号分子，但在细胞因子风暴中，某些细胞的水平飙升至远远超出所需水平，免疫细胞开始攻击健康组织。于是可能发生血管渗漏、血压下降、血栓形成以及灾难性器官衰竭。

接下来，我们具体看一下它对各脏器的影响。

心脏、血管

意大利布雷西亚，一名53岁的妇女因突发心脏病进入急诊室，她表现出典型的心脏病症状，包括心电图影像及高水平的血液标志物，表明其心肌受损。进一步检查显示心脏肿胀和疤痕形成，心功能衰竭，但冠状动脉造影并未找到其阻塞病变位置。另一项测试揭示了原因：该名妇女确诊COVID-19。

HOW？病毒怎么攻击心脏和血管的呢？目前尚无研究揭示其背后机理。但又相当多研究证实了这种攻击。比如：

3月25日，《JAMA Cardiology》上一项研究显示，中国武汉416例COVID-19住院患者中近20%有心脏损伤。在武汉的另一项研究中，入住ICU的36名患者中有44％出现心律不齐。

4月10日，《Thrombosis Research》上一项研究显示，荷兰ICU184名COVID-19患者中，38％凝血功能异常，近三分之一已有血栓。血栓可能会破裂并落在肺部，阻塞重要的动脉，引起肺栓塞；也可能进入脑部，引起中风。

另外，感染也可能导致血管收缩，患者四肢出现局部缺血——血流减少导致手指肿胀、疼痛和组织坏死。肺部血管收缩也就似乎解释了COVID-19肺炎一个令人困惑的现象：患者血氧水平极低，但并没有呼吸困难。或许在疾病的某些阶段，病毒改变激素的微妙平衡，从而帮助调节血压并收缩入肺的血管。因此，阻止氧气摄入的可能是收缩的血管而不是阻塞的肺泡。

那么，如果COVID-19靶向血管，那也就解释了为什么心血管疾病患者（包括糖尿病和高血压）疾病风险更高。但其背后损伤机制同样尚未明确，或许是类似于鼻腔和肺泡，心脏和血管富含ACE2受体，又或许是肺部混乱导致缺氧损害血管，也可能是细胞因子风暴像摧毁其他器官一样摧毁心脏。

肾

此次疫情中，呼吸机的短缺已经引起了广泛的关注。然而其实除了呼吸机需求旺盛外，透析机的需求量也非常大。“如果患者不是死于肺衰竭，那么他们很可能是死于肾衰竭。”纽约大学Langone医学中心的神经科医生 Jennifer Frontera 这么说。

而COVID-19患者的肾功能衰竭可能是因为肾脏拥有病毒入侵的靶标——ACE2受体。

根据一份预印本研究显示，中国武汉市85例住院患者中有 27％患有肾衰竭。另一项研究显示，在中国湖北省和四川省近200例住院的COVID-19患者中，有59％的尿液中含有蛋白质，44％患者血液中含有蛋白质，这两个数据都提示肾脏损害。并且同样确诊的情况下，急性肾损伤（AKI）患者的死亡率是是未患AKI患者的5倍还多。

这一点，也通过尸检进行了验证，透过电镜观察到患者肾脏存在病毒颗粒，表明存在直接的病毒攻击。尽管中国有句古话是“眼见为实“，但也不排除肾脏损伤可能是附带损伤的结果。因为呼吸机会增加肾脏损伤的危险；抗病毒药物如瑞德西韦也会增加肾损伤的风险；细胞因子风暴也会显著减少流向肾脏的血液，从而造成致命的伤害。而且，诸如糖尿病之类的既往疾病也可能增加肾脏受伤的机会。

大脑

COVID-19患者另一组显著的症状集中在大脑和中枢神经系统，部分患者会暂时失去意识、发生中风，还有相当多患者报告指失去嗅觉。

据Frontera说，其所在医院有5％至10％COVID-19患者需要精神科医生评估诊断，但这个数字可能被严重低估了，因为很多患者在使用呼吸机的同时使用了镇静剂。结合其曾见过COVID-19患者同时患有脑炎、癫痫和交感神经风暴。Frontera等人推测，在某些情况下，感染是否会抑制感知缺氧的脑干反射。这也可能是患者血氧水平极低，但并没有呼吸困难的另一个解释。

Johns Hopkins Medicine的重症监护医生Robert Stevens说，ACE2受体存在于神经皮质和脑干中，但尚不清楚该病毒在什么情况下会穿透大脑并与这些受体相互作用。也就是说，SARS-CoV-2可能入侵神经元引起脑炎。

4月3日，日本研究小组在《International Journal of Infectious Diseases》上一项研究显示，在一名患脑膜炎和脑炎的COVID-19患者的脑脊液中发现了SARS-CoV-2，这表明该病毒可以入侵中枢神经系统。但是其他因素也可能会损害大脑。例如，细胞因子风暴和血栓形成。

一名58岁的COVID-19的患者患有脑炎，导致大脑组织受损（箭头）。（图片来源：DOI.ORG/10.1148/RADIOL.2020201187）

肠道

3月初，一名71岁的密歇根州妇女从尼罗河游船返回，出现流血性腹泻、呕吐和腹痛。最初，医生怀疑她可能只是普通的胃肠道感染，比如沙门氏菌。接着，该女子出现咳嗽症状，于是进行了鼻拭子核酸检测，SARS-CoV-2阳性。同样的证据还有《American Journal of Gastroenterology》上的一篇研究，COVID-19患者粪便样本SARS-CoV-2病毒RNA阳性，内窥镜检查中发现结肠损伤迹象，表明此冠状病毒感染了胃肠道。

同时中国团队在《Gastroenterology》发表的一项研究也证实了这一点，多达53％的患者粪便样本中发现了病毒RNA。在一名COVID-19患者的活检组织中，胃、十二指肠和直肠细胞中都发现了SARS-CoV-2的蛋白质外壳。

这些证据越来越指向，SARS-CoV-2像它的近亲SARS-CoV一样，可以感染下消化道内壁，因为那里的ACE2受体表达丰富。但也更让人不安，即病毒可能通过粪便传播。不过，爱荷华大学的冠状病毒专家Stanley Perlman说，迄今为止，我们没有证据表明粪便传播是主要的传播途径。CDC表示，根据非典型肺炎和中东呼吸综合征的经验来看，粪便传播的风险可能很低。

别的器官

肠道并不是SARS-CoV-2在体内传播的终点，比如被强调除了口鼻外的眼睛防护，多达三分之一的住院患者会发展成结膜炎。除了眼睛之外，还有报告表明患者肝受损：两项中国研究显示，住院COVID-19患者中，有一半以上的酶水平升高，表明肝或胆管受损。但这一点也有专家持不同意见，病毒直接入侵不太可能是罪魁祸首，就像其他器官一样，药物或者过度反应的免疫系统更可能导致肝损伤。

小结

研究者们认为，这项COVID-19可能对人体造成的破坏图仍然只是草图。要想弄清楚它的影响范围，以及它可能引发的一系列心血管和免疫作用，需要花费多年的艰苦研究。随着科学的发展，人们的希望不止局限在从显微镜下的组织探测到对患者的药物测试，更希望开发有效的治疗手段战胜这使世界停滞不前的病毒。

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参考资料： [1]How doescoronavirus kill? Clinicians trace a ferocious rampage through the body, frombrain to toes https://www.sciencemag.org/news/2020/04/how-does-coronavirus-kill-clinicians-trace-ferocious-rampage-through-body-brain-toes#