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Clots, Strokes And Rashes. Is COVID-19 A Disease Of The Blood Vessels?
足の指にできた奇妙な発疹であれ、脳内の血栓であれ、COVID-19の蔓延により、研究者たちは新型コロナウイルスがどのようにして体内の血管を破壊するのかに注目するようになってきた。
科学者たちは、この病気をよりよく知るようになるにつれ、血管系（体の動脈、静脈、毛細血管のネットワークであり、60,000マイル（約9万6000km）以上にも及ぶ）に着目し、この広範囲に及ぶ病気を理解し、最も有害な影響を食い止める治療法を見つけることを目指している。
COVID-19がどのようにして血管疾患のように作用するのかについての最初の洞察は、最も深刻な感染症の余波の研究から得られたものである。その結果、ウイルスが血管のインフラストラクチャの重要な部分をゆがめることが明らかになった。すなわち、すべての血管の内側を覆う単層の細胞で、内皮細胞または単に内皮として知られている。
血管生物学者のウィリアム・リー博士は、この内皮を、ホッケーの試合前のスケートリンクの表面が新しく舗装されたばかりで、選手やパックが滑らかに滑るようになっている状態に例えている。
「ウイルスが血管の内側にダメージを与え、血管内膜を細断すると、それはホッケーの試合の後の氷のようなものである」と、研究者であり、血管新生財団の創設者であるリーは言う。「血流のために本当に手に負えない状況になる。」
この夏、発表された研究では、リーと研究者の国際的なチームはCOVID-19 で死亡した人々 の肺組織とインフルエンザで死亡した人々 を比較した。
彼らは明らかな違いを発見した。COVID-19患者の肺組織には、インフルエンザ患者の肺組織と比較して9倍の数の小さな血栓（「微小血栓」）があり、コロナウイルスに感染した肺はまた、「重度の内皮損傷 」を示した。
「驚きだったのは、この呼吸器ウイルスが血管を覆う細胞に飛び込み、ガムボールのように血管を埋め尽くし、細胞を内側からズタズタにしてしまうということだ 」とリー氏は言う。「我々は血管が詰まっていることを発見し、その血管内壁の損傷のために血栓が形成されていることを発見した」
コロナウイルスが体中に存在するACE2と呼ばれる特定の受容体を介して細胞に侵入することは既に知られているが、科学者たちはまだそのメカニズムを理解しようとしていない。しかし、科学者たちは、ウイルスがどのようにして血管にこれだけの破壊を引き起こすイベントのカスケードをオフに設定するかを理解しようとしている。一つの説としては、ウイルスが内皮細胞を直接攻撃するというものがあるとリー氏は言う。実験室の実験では、コロナウイルスが人工的に作られた人間の内皮細胞に感染することができることが示されている。
また、問題は他の場所から始まる可能性もあり、免疫システムが侵入したウイルスに反応し、時には過剰に反応することもあるため、内皮細胞はその過程で巻き添え被害を受けることになる。
内皮細胞には、血栓を防ぐ、血圧をコントロールする、酸化ストレスを調整する、病原体を撃退するなど、多くの重要な仕事がある。そしてリーは、ウイルスが内皮細胞をどのように危険にさらすかを明らかにすることが、「脳への影響、肺と足の他の場所での血栓、COVIDつま先、腎臓と心臓の問題」などCOVID-19の合併症の多くに関係しているかもしれないと述べている。
スペインでは、チルブレインとして知られている足の指に特徴的な赤い病変の皮膚生検は、内皮細胞にウイルス粒子を発見し、著者らは、「ウイルスによって誘導された内皮の損傷が重要なメカニズムである可能性がある 」と結論づけた。
血管内壁が共通しているのでは？
フットボール場よりも広い表面積を持つ内皮は、血流の微妙なバランスを維持するのに役立っている。これらの細胞は、基本的に血流の門番である。
ブリガム・アンド・ウィメンズ病院の循環器専門医であり、ハーバード大学医学部の研究者でもあるピーター・リビー氏は、「内皮は、トラブルが発生した場合、体に侵入の準備をするための遠隔早期警告システムを開発した」と言う。
そうなると、内皮細胞は機能の仕方を変える、とリビー氏は言う。しかし、そのプロセスは行き過ぎてしまうこともある。
「健康を維持し、侵略者を撃退するのに役立つ機能が、制御不能に陥ると、実際に病気を悪化させる可能性がある 」とリビー氏は言う。
その場合、内皮細胞は宿主に反旗を翻し、血栓や高血圧を促進し始める。
「COVID-19患者では、機能不全のこれらのマーカーの両方を持っている 」と、ニューヨーク市のアルバート・アインシュタイン医科大学の循環器科医と研究者であるガエタノ・サントゥリは言う。
新型コロナウイルスは、内皮機能障害と呼ばれる他の心血管疾患で見られる状態を誘発する。春にこの考えを書いたSantulli氏は、それがCOVID-19患者の臓器機能障害の 「礎石」になるかもしれないと述べている。
「これらのCOVID-19患者のすべてに共通しているのは、内皮機能障害である。」と彼は言う。「ウイルスは細胞の行き先を知っていて 攻撃の仕方を知っているようだ」
免疫反応の暴走がどんでん返しを加える
血管系へのダメージの主要なソースは、おそらくまた、新しいコロナウイルスに対する体自身の免疫反応の暴走から来ている。
「SARS-CoV-2で見られるのは、血流中の炎症が前例のないレベルで起こっているということだ」と、国立衛生研究所の循環器専門医であり、この病気のこの段階の研究を行っているYogen Kanthi氏は言う。
「このウイルスは炎症を起こす能力を利用しており、下流ではこれらの劇症的で悪質な効果がある」
「炎症が血管の内側に広がると内皮炎と呼ばれる状態で、血栓が全身にでき、組織の酸素を奪いさらに炎症を促進する」
「その後、より多くの血栓と炎症につながることが可能で、体内の炎症がこの容赦のない、自己増幅サイクルを始める」とKanthiは言う。
「内皮障害のもう一つの兆候は、COVID-19患者の血液を分析することから得られる。最近の研究では、内皮細胞が産生する蛋白質のレベルが上昇していることが発見された。」
イェールがんセンターの血液学者であるアルフレッド・リー氏は言う。
リーは、いくつかの自己免疫疾患は、免疫血栓症と呼ばれる凝血と炎症の同様の相互作用につながる可能性があることを指摘している。
Chun氏によると、Von Willebrand因子のレベルが上昇していることは、入院中の患者でも血管障害を検出できることを示しており、おそらくは入院前であっても、より深刻な合併症を発症する可能性を予測するのに役立つ可能性があるという。
しかし、血管障害の背景にある原動力が何であるかはまだ明らかになっていないと彼は言う。「重要なのは、この血管損傷の根本的な原因は何なのかということである」。
彼らがデータを発表した後、Lee氏によると、エール大学の病院システムでは、COVID-19で重症化した患者にアスピリンを投与するようになった。最良の組み合わせや用量はまだ研究中であるが、研究によれば、COVID-19患者の転帰は抗凝血剤で改善される可能性があるという。
Chun氏は、コロナウイルスから内皮細胞をより直接的に保護する治療法も研究されているという。
「それがCOVID-19を治療するための最終手段なのであろうか？私は絶対にそうは思いません。この病気にはまだ理解できていないことがたくさんある」と彼は言う。
COVID-19は血管障害の既往がある人のための「ストレステスト」としての役割を果たしている。
南カリフォルニアのクリティカルケアと肺の医師であるロジャー・セホーは、パンデミックの初期に、呼吸器ウイルスに最も脆弱であると予想していた患者、つまり慢性閉塞性肺疾患や喘息などの肺の基礎疾患を持つ患者が、集中治療室で不釣合いに終わる患者ではないことに気がついた。
MedCram と呼ばれる人気のある医学教育のウェブサイトを実行する Seheult は言う、「代わりに、私たちが見ているものは、肥満、大きな BMI を持つ人々、2 型糖尿病を持つ人々 と高血圧の患者である」。
時間が経つにつれて、これらの条件のすべての炎症や血管内壁への損傷を引き起こす可能性がある、酸化ストレスとして知られている有害な化学物質の不均衡を含むと彼は言う。セーホー氏によると、コロナウイルスに感染すると、すでに血管に負担をかけている状態の人には、さらにストレスがかかるという。
「すでに血管がギリギリのところにあって、そこへコロナウイルスから風が吹いてきたら、そのギリギリのところを超えてしまった。」
血管への広範な損傷は、重度の呼吸器疾患を持つCOVID-19の患者が、必ずしもインフルエンザで病気になる患者に似ていない理由を説明できると彼は言う。
「彼らは息切れをしているが、肺は気道だけではないことを認識しなければならない。血管そのものに問題がある」
「内皮細胞から漏れてしまい、サランラップのではなくふるいのようなものになり、血流からの流体が空隙に溜まることを許してしまうのだ。」とハーバード大学のリビーは言う。
これがCOVID-19の患者が、空気が肺に送り込まれていても、血液を酸素で満たすのに苦労している理由だ。
COVID-19を治療する医師は、患者が良くなり、呼吸が改善した後でも、脳卒中や心臓病などの合併症が現れる可能性があることを今、痛感している。
「酸素を絶った患者は自宅に退院することができるが、血管系は完全には解消されておらず、炎症が残っている」と彼は言う。「何が起こるかというと、血栓ができてしまい、大規模な肺塞栓症になってしまうことがある。」
患者はこれらの問題を注意深く観察することができるが、医師や患者にとって大きな未知の問題の一つは、COVID-19が循環器系に及ぼす長期的な影響である。
血管新生財団のリー氏はこのように言う。「ウイルスは体内に入り、体外に出ていく。あなたは病気になるかもしれないし、ならないかもしれない。しかし、それは血管系を荒廃させたままにしておくことになるのであろうか？」