コロナウイルス 多面的疾患の病態学COVID-19
www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0248866320301648
3. 汚染、細胞感染、複製サイクル
3.1. 通信チャンネル
3.1.1. 液滴
SARS-CoV-2は、主に呼吸器の飛沫の放出を介して感染する。これらのウイルス粒子を含む液滴は、粘膜との直接接触（直接感染）、または鼻、口腔、または結膜粘膜の感染面との接触（間接感染）によって、感染しやすい個人に感染する可能性がある。
数メートル離れた場所に投影しても、空中には持続しない。ウイルスは実験的にエアロゾル化してから少なくとも3時間後に生存することができるが [22]、SARS-CoV-2のエアロゾル感染を示すデータは現在までに存在しない。しかし、ウイルスは不活性表面上で数日間生存することができる[22]。
3.1.2. その他の伝染経路
呼吸器検体のほか、感染者の糞便[23]や血液からもウイルスRNAが検出されている[23]、[24]、[25]、[26]。一部のウイルスは糞便から生きたまま培養されている可能性があり [25] 、CoV-2-CoRNAはヒト腸球に感染する可能性がある [27] が、現在のところ、有意な糞便-口腔感染の決定的な証拠は存在しない。
同様に、ウイルス感染の可能性があるにもかかわらず、いくつかの疑わしい症例が報告されているが、子宮内感染はまだ実証されていない[28]。最後に、尿中のウイルスRNAの単離については、まだ十分に説明されていない[26]。
3.2. 宿主細胞へのウイルスの侵入
SARS-CoV-2 Sタンパク質は、細胞内のACE2受容体-その主要な機能はアンジオテンシンIIをアンジオテンシン1-7に分解するメタロプロテアーゼ-を利用して宿主細胞に侵入する[4], [18]（図1c）。
SARS-CoV-1でよく研究されているが、S1サブユニットとACE2の結合は、Sタンパク質の構造変化を引き起こし、S2を露出させ、エンドサイトーシスと膜融合を可能にする [13], [15]。この融合は、S1/S2接合部およびS2の別の部位での切断によるSの活性化を必要とし、特に膜プロテアーゼTMPRSS2（膜貫通型プロテアーゼセリン2）によって行われる[29]。SARS-CoV-2の場合、フリン切断部位の追加[30]により、ウイルス生合成中のS1/S2サブユニットの切断が可能になり[31]、ウイルス感染の可能性が高まる可能性がある[23]。
興味深いことに、ACE2に加えて、CoV-2-SARSは、ACE2を発現しない細胞に感染するために、他の細胞性Sタンパク質受容体を使用することも可能であり、試験管内試験（in vitro）でTリンパ球で実証された[32]。
3.3 複製サイクル
コロナウイルスの複製サイクルは広く研究されている。ヌクレオカプシドが融合して宿主細胞のサイトゾルに放出された後、細胞機械はレプリカーゼ遺伝子を2つのポリプロテイン（pp1aとpp1ab）に翻訳し、ウイルスサイクルに不可欠な多数のタンパク質（2つのウイルスプロテアーゼとRNA依存性RNAポリメラーゼを含む）に切断して、大きな転写・複製複合体に組み立てる [13], [15]。
この複合体は、一方では、ウイルスRNAの複製を可能にし、他方では、サブゲノムRNAと呼ばれるアンチセンスRNAの小さなストランドの形成を介して、新しいウイルスの構造タンパク質の生産を可能にする。最後に、合成されたRNA鎖はNタンパク質と結合してヌクレオカプシドを形成し、エンベロープ糖タンパク質との結合により、新しいウイルス粒子の芽生えを可能にする[15]。
ウイルスの周期を知ることで、ウイルスの複製を阻害する治療標的を特定することができる。ここでは、COVID-19の潜在的な治療法として今日提案されている主な抗ウイルス戦略の簡単な概要を提案する。
3.4 SARS-CoV-2の細胞内への侵入阻害
第一の戦略は、ウイルスがその受容体に付着するために必要なメカニズム、エンドサイトーシス、または膜融合を利用して、ウイルスが細胞内に侵入するのを防ぐことを目的としている。
TMPRSS2阻害剤
カモステイトによるTMPRSS2の阻害は、試験管内試験（in vitro）でのCoV-2-CoV-2 SARSによる細胞の感染を有意に減少させる[29]ため、いくつかの臨床試験の対象となっている。
ウミフェノビル（アルビドール）
ウイルスと細胞膜の融合を阻害することにより作用する［33］、アルビドールは試験管内試験（in vitro）でSARS-CoV-1に対して活性を示す［34］。中国で広く使用されているこの分子は、いくつかの臨床試験の対象となっている。
クロロキンおよびヒドロキシクロロキン
抗マラリア効果および免疫調節効果に加えて、クロロキンおよびヒドロキシクロロキンは、SARS-CoV-2を含む多くのウイルスの試験管内試験（in vitro）での複製を阻害する[35]、[36]。これらの分子の作用機序は未だ解明されていないが、エンドソームやリソソームに蓄積し、これらの小器官のpHを上昇させ、コロナウイルスのエンドサイトーシスに不可欠な機能を変化させることが明らかにされている[37]。
さらに、試験管内試験（in vitro）でのデータは、クロロキンがACE2のグリコシル化を変化させ、その結果、CoV-1-CoV-SARSの結合を阻害することを示唆している[38]。ランダム化試験がないため、現在入手可能なデータでは、1446人の入院患者を含むプロスペクティブ観察研究で、傾向スコア[39]、[40]、[41]を用いて調整した後、ヒドロキシクロロキンを投与された患者と投与されなかった患者との間で死亡率または挿管の差が認められなかったとしても、その有効性について決定的な結論を出すことはできない。
さらに、高用量（600mg 1日2回）で観察されるQTc間隔の拡大は、特にアジスロマイシンやオセルタミビルとの併用に注意して使用すべきである[42]。
クロルプロマジン
2014年、Wildeらは、1951年に発見された神経弛緩薬であるクロルプロマジンが、SARS-CoV-1およびMERS-CoVの複製を阻害することを試験管内試験（in vitro）で示した[43]。この効果は、クラスリン依存性のウイルスエンドサイトーシス阻害に関連していると考えられている。潜在的な臨床関連性を見極めるための試験が行われている。
ニコチン
臨床研究における喫煙者の割合が低いことから、ニコチンの保護的役割を示唆する著者もいる。この仮説は、CoV-2 SARSに関連する神経浸潤および炎症反応において重要な役割を果たすと考えられているニコチン性アセチルコリン受容体（nAchR）に結合することで、ニコチンがウイルスと競合し、疾患の神経学的および炎症性症状を制限するというものである[44]。
現時点では、ウイルスによるnAchRの使用も、ニクトチンの保護効果も、試験管内試験（in vitro）または生体内試験（in vivo）では実証されておらず、SARS-CoV-2の神経浸潤の組織学的証拠はないことに留意すべきである。
3.5. SARS-CoV-2プロテアーゼ阻害剤
別の戦略は、複製に不可欠なウイルスプロテアーゼを標的とすることである。構造研究により特定の分子の開発が可能になるが、HIVプロテアーゼに対して開発された治療法は、CoV-1 SARS [45]およびCoV-2 SARS [46]に対して試験管内試験（in vitro）でいくつかの有効性を示している。
特に、ロピナビル/リトナビルはCoV-1-SARSSの治療薬として使用されており、レトロスペクティブなデータでは死亡率の低下と関連している[45]。COVID-19の場合、199人の患者が参加したプロスペクティブな無作為化オープンラベル試験では、臨床的有効性やウイルスクリアランスの差は認められなかった[47]。
もう一つのHIVプロテアーゼ阻害薬であるダルナビルは、いくつかの臨床試験の対象となっているが、そのメーカーが実施した研究では、試験管内試験（in vitro）での有意な有効性は報告されていない[48]。
3.6 ウイルスRNA合成の阻害
ウイルスゲノム物質の合成を阻害することは、多くのウイルスの治療に成功している。SARS-CoV-2の場合、いくつかの分子が有望な候補として再配置されている。ウイルスRNAポリメラーゼを阻害するヌードチドアナログのプロドラッグであるファビピラビルは、CoV-2-SARSSに対して試験管内試験（in vitro）で活性である[35]。
同様に、ヌクレオシドアナログに代謝されるプロドラッグであるレムデシビルは、マウスモデルではSARS-CoV-1の複製を阻害し、試験管内試験（in vitro）ではSARS-CoV-2の複製を阻害する[35], [49]が、COVID-19での試験は決定的ではない[50], [51]。最後に、グアニンアナログであるリバビリンは、多くのRNAウイルスのRNAポリメラーゼを阻害するが、CoV-2-CoV-SARSSに対する試験管内試験（in vitro）での有効性は限られている[35]。
3.7. その他の抗ウイルス戦略
I型インターフェロン（INF-I）
INF-Iは抗ウイルス免疫応答に主要な役割を持つサイトカインである。これらの薬剤は、試験管内試験（in vitro）でSARS-CoV-1およびMERS-CoVの複製、特にINF-βを阻害し、ロピナビル/リトナビルなどの他の治療薬との相乗効果を発揮する。
COVID-19の臨床試験が進行中であるが、この疾患は免疫反応の調節障害に大きく依存しているようであり、NSIの投与が遅れた場合には劇症化する可能性が考えられることを想起すべきである [52], [53]。
それにもかかわらず、ウイルスの複製は重症の感染例ではより激しく、長期化するようである[26]と、50人の患者を対象とした研究では、最も重症の患者でINF-I反応の変化が見られた[54]。
レニン-アンジオテンシン-アルドステロン系（RAAS）の阻害剤
CA-SARS-1およびCA-SARS-2の受容体は、アンジオテンシンIIを血管拡張性アンジオテンシン1-7に変換し、アンジオテンシンIをアンジオテンシン1-9に変換するプロテアーゼであるACE2であり、生物学的活性は知られていない。ACE2の活性により、アンジオテンシンIIの血管収縮作用、ナトリウム保持作用、プロフィブロシング作用が低下する。
CoV-1-CoV-SARSと同様に、CoV-2-CoV-SARSは、感染細胞上でのACE2発現の減少をもたらし、それによりアンジオテンシンIIカウンターレギュレーションを変化させ、最終的にはCOVID-19の病因に寄与する可能性がある[55], [56], [57]。マウスモデルでは、S-タンパク質の注射はARASの活性を増加させ、CoV-1-SARSによって引き起こされる肺病変を増加させるが、これはアンジオテンシンII受容体アンタゴニストの注射によって制限される可能性がある[55]。
興味深いことに、COVID-19患者12人の小規模なシリーズでは、血漿アンジオテンシンIIレベルはウイルス負荷および肺障害の重症度と相関していた[58]。一方、ヒトでは実証されていないが、一部の専門家は、ARASブロッカーに関連したACE2の発現増加の可能性を疑問視しており、理論的にはウイルスの侵入を促進する可能性がある[57]。
COVID-19におけるARAS阻害薬（アンジオテンシン変換酵素阻害薬[ACE]またはAng-II受容体拮抗薬[ARB2]）の効果を特に研究したいくつかの大規模な観察研究では、ACEまたはARB2による治療と院内死亡率[59]、重症型[60]、[61]、またはSARS-CoV-2による感染の可能性[60]、[61]との関連は示されていない。
興味深いことに、ある研究ではACE阻害薬の使用に関連した死亡率の減少が示されていることさえあるが、この結果は適切な試験によって確認されなければならない[59]。したがって、COVID-19の重症度に対するARAS阻害剤の服用による過大なリスクは文書化されておらず、心血管系への有益性が十分に実証されているこれらの治療を中断する理由はないと思われる。
COVID-19の治療または予防におけるARAS阻害剤分子の使用を試験するための治療試験が進行中である。組換えACE2による治療もまた興味深い可能性である[62]。
4. 免疫反応の不備
4.1. 即時の抗ウイルス反応
4.1.1. 即時抗ウイルス反応機構
CoV-2-CoRSAに対する即時免疫応答の決定因子はまだ知られていないが、ウイルス感染のモデルから外挿することができる（図2）。呼吸器管内の上皮細胞および免疫細胞の感染は、ウイルスRNA（TLR3、7、8、RIG-1、MDA-5）またはウイルス表面タンパク質（TLR2、TLR4）を結合する異なる受容体（パターン認識受容体、またはPRRR）によって認識される、いくつかの危険信号を発生させる。
これらの受容体は、その後、転写因子（IRF-3、IRF-7、AP-1、NF-κB）を活性化する［63］。この活性化は、毛細血管の過疎化および炎症細胞の引き寄せを引き起こすサイトカイン（TNF-α、IL-1、IL-6）、および標的遺伝子の発現を促進するI型インターフェロン（IFN-1）の分泌を導く（ISG、インターフェロン刺激遺伝子の場合）[64]。
これらのインターフェロンは、JAK／STATによってシグナル伝達されるIFNAR受容体に結合することによって、標的遺伝子（インターフェロン刺激遺伝子に対するISG）の発現を促進する［65］。
I型インターフェロン経路は初期の抗ウイルス反応の中心であり、ウイルスの複製を阻害し、感染していない細胞を保護し、抗ウイルスリンパ球免疫（CD8 Tリンパ球、NKリンパ球）を刺激して感染細胞を溶解させる [66]。
図2
CoV-2 SARS感染における免疫応答の疑われる機構。汚染された曝露の後、SARS-CoV-2は歯槽膿瘍上皮および免疫細胞に感染する。ウイルスSpikeタンパク質とACE2との結合は、ACE2の細胞内部分によるTNF-α変換酵素（TACE）の活性化をもたらし、これがTNF-αの分泌を担っている（SARS-CoV-1のための証明されたメカニズム）。単球TLRによるSpikeタンパク質の認識は、MyD88を介してNF-κBの発現につながる。NF-κBシグナリングは、局所炎症に関与するIL-6およびTNF-αの分泌を導く。SARS-CoV-1のメカニズムが証明されている）。
ウイルスが細胞内に侵入した後、ウイルスRNAは細胞質PRRによっても認識され、TRIFを介してIRF3/IRF7の発現につながり、その結果、1型インターフェロン(IFN-1)の産生につながる。このIFN-1の産生は、一部の患者では感染を制御するのに不十分であり、それによってウイルスの複製を促進する。他の患者では、IFN-1の分泌が過剰になり、サイトカインの過分泌と上皮細胞上でのACE2の発現の増加をもたらす。
感染に対するIFN反応のこれらの違いは、遺伝的な感受性（メカニズムは調査中で証明されていない）によって説明される可能性がある。RRPによるシグナル伝達と転写因子の活性化は、最終的にケモカインの分泌につながり、単核細胞（PNN、単球、マクロファージ、Tリンパ球）を感染部位に引き寄せる役割を果たする。
抗原提示細胞によるウイルス抗原の認識は、T、NKおよびBリンパ球の活性化につながり、枯渇マーカーの発現を伴う抗ウイルスTおよびNK応答、リンパ球のアポトーシス（メカニズムは不明）、メモリーB応答、特異抗体および中和抗体の産生を誘発する。
転写因子の活性化は、感染細胞による初期のサイトカイン分泌（インターフェロン、TNF-α、IL-1、IL-6、ケモカイン）を導く。ウイルス抗原は、抗原提示細胞によって内部化され、プライミングされた後、1型（ウイルスRNA用）と2型（表面タンパク質用）の主要組織適合性複合体を介してCD4、CD8 T細胞とB細胞に提示され、初期のサイトカイン分泌によって分極され、永続的な免疫の確立を確実にする。
4.1.2. ウイルスの脱走と免疫系への脱出
SARS-CoV-2については、免疫回避機構の存在はこれまで証明されていない。しかし、コロナウイルスファミリーのいくつかのウイルスは、免疫脱出戦略を開発した。
このウイルス脱出は、いくつかのメカニズムに基づいている。
・ウイルス複製複合体を収容する二重膜小胞の産生を介してRRPによる抗原認識を逃れる [67], [68]。
•Nタンパク質のTRIM25への競合的結合によるRRPシグナル伝達の減少、それによってRIG-1シグナル伝達を阻害すること、またはMDA-5によるウイルスRNAの認識を阻害するNSP16タンパク質によるRRPシグナル伝達の減少 [69], [70]。
•STINGシグナル（SARS-Cov-1およびH-CoV-NL63のPLP-2-TMおよびPLPro-TMタンパク質）およびIRF-3（SARS-Cov-1のPLProタンパク質およびそのリン酸化および核内転座を阻害するMERS-CoVのORF4、ORF5タンパク質）の阻害によるインターフェロン経路の誘導の阻害［71］、［72］、［73］、［74］。
•IFNAR発現（CoV-1-SARSのORF-3aタンパク質による）およびSTAT-1リン酸化（NSP3タンパク質による）の負の調節を介したインターフェロンシグナル伝達の遮断 [75]、[76]。
•SARS-CoV-1のPLPタンパク質およびMERS-CoVのORF4b、ORF5によるNF-κBシグナル伝達の遮断 [77], [78], [79]。
SARS-CoV-2は、免疫回避に関連するこれらのウイルスタンパク質のいくつかの発現を共有しており [80], [81]、タンパク質相互作用モデルは、SARS-CoV-2のタンパク質NSP13およびNSP15がTBK-1タンパク質と相互作用し、IRF-3の活性化を減少させる可能性を示唆している [82]。
免疫系に対する抵抗性のこれらのメカニズムは、IFN-Iを構成的に分泌するコウモリで後天的に獲得された可能性がある[83]。
4.2. 感染の第二段階で増幅された免疫反応
初期の免疫反応の非有効性は炎症反応の増幅をもたらし、一部の患者では症状発症後8日目頃から急性呼吸窮迫症候群（ARDS）および多臓器不全の発症に至るまで臨床的な悪化を引き起こし、免疫系の過剰活性化のいくつかの徴候を伴う [84]。
4.2.1. サイトカインの過分泌
循環サイトカインのレベルの上昇が、重症COVID-19患者において報告されている（IL-2、IL-6、IL-7、IL-10、GSCF、IP10、MCP1、MIP1A、およびTNF-α）[6]。CXCL17（肺胞マクロファージのリクルートが可能）、CCL2およびCCL8（好中球多型のリクルートに関連）、CCL7（単球のリクルート）およびCXCL9/CXCL16（TおよびNKリンパ球のリクルート）[85]、[86]、[87]を含むいくつかのケモカインも過剰に産生され、感染患者で観察された炎症性肺浸潤を説明することができるかもしれない。
NF-kB経路の遺伝子もまた、重症患者では過剰発現しているようであり、IL-6およびTNF-αの上昇レベルと関連している[87]。Zhouらの研究では、高レベルの循環インターロイキン-6が重症型の発症と統計的に関連していた [88]。しかし、これらのIL-6濃度は細菌性敗血症で見られるものよりも低いようである[8]。対照的に、循環中の活性型IL-1betaおよびIL17aのレベルは低いようである[87]。
NF-κB経路のこの過剰活性化は、細胞培養モデルでは、CoV-1-SARS感染において単球IL-6およびTNF-α NF-κB依存性分泌を誘発するウイルスSタンパク質によって直接誘導される可能性があり、おそらく単球TLR4に結合することによって誘発されると考えられる[89]。TNF-αの産生もまた、ACE2の細胞質テールによるTACE（TNF-α変換酵素）の活性化に関与するACE2へのプロテインSの結合によって誘導性があるようである[90]。
このサイトカインの過分泌を説明するために、免疫細胞の継続的な抗原性刺激によって説明されうるリンパ性組織球性血球貪食症[91]を含む他の仮説を提示することができる。
4.2.2. インターフェロン
CoV-1-SARS感染では、IFN 1型シグナル伝達を遮断することが、マウスモデルでのより良い生存率と関連していた[52]。この所見は、CoV-2-SARS感染には適用できないようであり、CoV-1-SARS感染とは異なる、おそらくは劇症的ではないIFN-1応答の考えを支持するものである[92]。
CoV-2-SARS感染者50人を対象としたフランスの研究では、血清IFN-Iレベルが低く、疾患の重症度勾配に沿ってGSIの発現が低下していることが明らかになった。重症型の患者では、形質細胞様樹状細胞の減少と関連して、IFN-αレベルが非常に低く、IFN-βレベルがゼロであった。
しかしながら、IFN-1に対する応答は保存されるようであり、IFN-αによる刺激はISG発現を誘発した[87]。これらの結果は、感染中に弱いIFNシグネチャが検出され、サイトカインの過分泌の原因とは思われなかったという動物モデル研究によって裏付けられている[85]。これらの研究は、重症型の患者では不十分なIFN-1反応の存在を示唆している。
逆に、重度のCOVID-19患者8人の気管支肺胞ラベージ細胞上の炎症遺伝子の発現の違いを調べたところ、特定のISGの過剰発現が見られた：抗ウイルス性ISGの第一のクラスターとIFN-1誘導を増強する遺伝子（STAT1、IRF7）だけでなく、炎症に関連するISGの第二のクラスター（CCL2、CXCL10を含む）も見られた。
他のウイルス性および細菌性肺疾患や健康なドナーと比較して、INF-1経路をコードする遺伝子が有意に過剰に発現しており、ARDSの発症における病態生理学的な役割の可能性を示唆している[86]。さらに、IFN-1シグナルは、呼吸器上皮の細胞上でACE2の発現を誘導するようであり、したがって、ウイルス感染の維持に関与している可能性がある[93]。
これらの結果の間の不一致は、IFN分泌の特定の時間性、または感染に対するIFN応答の2つのタイプの存在によって説明され得る。
•最初のグループの患者では、感染は高いIFN-1分泌を誘発し、炎症を維持するのに役立ち、ACE2の発現を増加させる[93]が、感染の制御（ウイルスの免疫回避）には成功しないが、ウイルス複製の部分的な減少と関連している。
•患者の第二のグループは、弱いIFN-1応答によって表され、それ自体が炎症のために直接責任があるウイルスの複製を支持する。
遺伝的素因が感染に対するIFN反応の観察された違いを説明する可能性があり、研究が進められている。
一方、IFN-λシグナルは、STAT2の誘導を介して保護的な役割を果たし、サイトカイン分泌を制御し、組織修復を促進する可能性がある[92]。
4.2.3. リンパ球減少症とリンパ球枯渇症
数多くの臨床研究では、特に重症型ではCD4およびCD8リンパ球減少症の頻度が高く [5] 、細菌性敗血症では一般的な死亡 [88] の発生と関連していることが報告されている。このリンパ球減少は、CD4/CD8比の不均衡なしに、CD4（ナイーブ、メモリー、レギュラトリー）、CD8およびNK集団に広がり、プロアポトーシス遺伝子の発現と関連している [87], [94]。CD4、CD8およびNKリンパ球は、活性化および枯渇マーカー（PD-1、TIM-3）、および多機能性の喪失を示し、これは感染を持続させる可能性のある重症患者ではより有病率が高い[87]、[95]。
4.2.4. ヒトへの反応
いくつかのSARS-CoV-2ウイルスタンパク質は、体液性反応を誘導することができる。Spikeタンパク質の結合ドメインやウイルスNタンパク質の研究が主に行われてきた。
9人の感染者を対象とした詳細な研究では、抗スパイク血清転換は中央値で7日で起こり、14日で100％に達した。これらの抗体は、他のヒトコロナウイルスと交差反応性であった[23]。同様に、より大きな研究では、11日目および12日目にそれぞれ抗スパイクIgMおよび抗スパイクIgGの出現が報告されている[96]。
抗N血清転換は後に起こるようである[97]。Guoの研究では、78％の患者が14日間の追跡調査後に抗N抗体を発現した[98]。これらの結果は、フランスの大規模な研究[99]で見られた結果と一致しているようである。
Wölfelの研究では、9/9の患者が感染症発症から14日後に中和抗体を発現した。Grzelakの研究では、抗体の中和活性は最初の症状が出てから14日から21日の間に80～100％に達し、抗Spike抗体と抗N抗体の陽性と関連していた。さらに、感染症が治癒した患者の血清ベースの治療は、重症患者5人の臨床回復と関連していた[100]ことから、誘導抗体の中和可能性が示唆された。
しかし、特異的な抗体の発現が感染を悪化させる要因となっている可能性がある。Zhao氏の研究では、高レベルの抗スパイク抗体が死亡率と関連しており、抗体に依存してウイルスが細胞内に侵入しやすくなり、炎症反応が亢進することで感染が悪化するという懸念が生じている。この現象は、デング熱やジカウイルスのような他のいくつかのウイルス種についてすでに記述されており、CoV-1-SARSSのシミアンモデルで発見されている[96], [101]。
一方、感染によって特異的なメモリーBリンパ球反応が誘導されるようである[102]。
5. 免疫調節とワクチン戦略
5.1 免疫調節
CoV-2-SARS感染症の免疫調節戦略の原理は、初期のウイルス複製期とその後の炎症期という2段階の疾患経過の概念に基づいている。いくつかの免疫調節療法が無作為化治療試験で評価されている。オープンラベル試験の結果については、本レビューでは触れない。
候補分子の中では
・ヒドロキシクロロキンは、抗ウイルス活性に加えて、免疫調節作用があるため、自己免疫疾患にも使用されている。これは、TLR7と9のシグナル伝達を阻害してIFN-Iの分泌を減少させる活性によって媒介される[103]だけでなく、Tリンパ球の活性化[104], [105]および炎症性サイトカインの分泌を調節する活性もある[106]。感染症の初期段階での使用は、炎症段階への進行を防ぐことができる。
・コルヒチンは、好中球のリクルートと接着、およびNF-κB経路を阻害する効果があるため、関心があるかもしれない[107]、[108]。
・副腎皮質ステロイド療法は、広範な免疫抑制効果を有するため、第二期の炎症を軽減する可能性があるが、他のARDS合併ウイルス性肺炎での使用は有益ではないようである[109]。
・ヒト免疫グロブリンの輸液は、単球による炎症性サイトカイン（IL-1およびIL-6を含む）の分泌を減少させるなど、多くの免疫調節作用を有する[110]。
・IL-6受容体拮抗薬（サリルマブ、トシリズマブ）は、感染時に観察される高レベルのIL-6に基づいて使用され、死亡（上記参照）、IL-1受容体拮抗薬も試験されている。
・JAK/STAT阻害剤（バリシチニブを含む）の使用は、高いIFNシグネチャーを持つ一部の患者にとって有望な手段である可能性があり、いくつかの化合物が研究されている[111]。
・TLR-4阻害剤の使用はまた、劇症的なサイトカイン分泌を制限する可能性がある[112]。
5.2. ワクチン
数多くのチームがCoV-2-SARS感染症に対する予防ワクチンの開発に取り組んでおり、特異的で中和性の細胞反応や体液性反応を誘導することができる。
現在のところ、主な抗原性標的は、SARS-CoV-1やMERS-CoV用に開発されたワクチンと同様に、Spikeタンパク質のS1サブユニットである[113]、[114]。さらに、この部位を標的とすることで、ウイルスが細胞内に侵入するのを防ぐことができるだろう[14]。しかし、Spikeタンパク質の他の部位、または他の非構造タンパク質が良い候補となる可能性がある[115]。抗原性標的が定義されると、いくつかのワクチン戦略を評価することができる：RNA、DNA、組換えタンパク質、またはウイルスベクターからのワクチン接種。
抗体によって提供される保護の期間は可変的であり、抗SARS-CoV-1抗体レベルは176人の感染患者において感染後2年間しか検出されなかった[116]。
Tリンパ球メモリー反応の誘導は、SARS-CoV-1感染で示されているように、重篤な感染形態を防ぐこともできるかもしれない[117]。
最後に、SARS-CoV-2を標的とする可能性のあるSARS-CoV-1受容体タンパク質のSpike受容体結合サブユニットに対して指示されたワクチンによって誘導された交差免疫のいくつかの証拠がある[118]。残念ながら、これらのワクチンはフェーズ1を超えて開発されていない。
6. 前血栓性疾患
6.1. CoV-2-SARS感染時の凝固マーカー
Dダイマー
凝固の活性化を裏付ける証拠はたくさんある。初期の中国の研究のほとんどは、Dダイマーのレベルの上昇を発見した[5]、[119]。Guanらの研究では、このイベントは症例の46.4％（260/560）に認められ、重度の症例では最大59.6％（65/109）に認められた。
この増加は、Zhouらの研究では特に1リットル当たり1ミリグラムを超えると死亡率を予測するようである（生存者と非生存者の間で81％（44/54）対24％（28/118））[88]。それにもかかわらず、最近の研究では、COVID-19肺炎とCOVID-19肺炎でない肺炎の間でDダイマーの割合に有意な差がないことが明らかになったことに注意することが重要である[120]。
プロトロンビン
また、中国の最初の研究では、血栓予防薬の使用が明記されていない。Tangらのチームは、生存者と死亡者を比較することで、より具体的に凝固マーカーに関心を持っていた。死亡した患者は非生存者と比較してプロトロンビン時間が長かった（15.5秒対生存者では13.6秒）が、プロトロンビン値を考慮すると、これらの差は臨床的には関連していないように思われる（非生存者では84％、生存者では91％）[121]。入院時の血小板減少は一貫性がなく中等度で、Guanらの研究[5]では36.2％（315/869）の患者に影響を与えているが、ARDS患者の蘇生では報告されていない[122]。
播種性血管内凝固（DIC）
播種性血管内凝固（DIC）に関するデータは矛盾している。ISTHの診断基準[123]を用いた最初の研究[121]では、入院後平均4日以内に死亡した21人の患者のうち15人がDICを支持するスコアを示した。出血性のイベントは報告されていない。しかしながら、COVID-19と関連したARDS患者150人を対象としたフランスのプロスペクティブ多施設研究では、同じ診断スコアを使用したDICの症例は報告されていない[122]。
静脈血栓性イベント
最後に、静脈血栓性イベントが頻発しているようである。81人の患者を対象とした中国の研究では、下肢の深部静脈血栓症の発生率が25％（20/81）であることが明らかになった[124]。しかし、静脈血栓予防を受けた患者はいなかった。
予防的ヘパリン投与
予防的ヘパリン治療を受けている患者を対象としたヨーロッパ初の研究では、血栓塞栓性合併症の頻度が高いことが確認されている。199人の患者（集中治療室に入院しているかどうかにかかわらず）を対象としたオランダの単心研究では、7日目の静脈血栓症の累積発生率が16％（95％CI：10-22％）、14日目の静脈血栓症の累積発生率が42％（95％CI：30-54％）と特に高いことが明らかになった[125]。
また、Helmsらの研究では、血栓予防薬の使用にもかかわらず、25の肺塞栓症を含む64の血栓性イベントが発生し、冠症候群は認められなかった[122]。
高レベルの循環型ループス抗凝固剤が認められた（検査対象57人中50人）ほか、フォン・ウィルブランド抗原とフォン・ウィルブランド活性の上昇も認められた。
プロペンシティスコアを用いて、これらの患者を非COVID ARDS患者の過去のコホートと比較することができた。COVID-19の患者では、血栓症（OR＝2.6［1.1.1-6］、p＝0.035）と肺塞栓症（OR＝6.2［1.4.6-23］）のオッズ比が高かった。この見解を支持する他の数多くの研究は、予防的な抗凝固療法にもかかわらず深部静脈血栓症の数が重要であることを強調している [126]、[127]、[128]。
6.2. 基礎となるメカニズム
原血栓性表現型につながる正確な病態生理学的メカニズムは、現在のところ不明である（図3）。これらがSARS-CoV-2に特異的なのか、単に炎症亢進の結果なのかはわからない。静脈血栓症のメカニズムを記述したVirchowの三項をもう一度見てみると、3つの因子が関与している可能性がある：高凝固性、内皮攻撃性、静脈うっ血。
図3
COVID凝固障害の提案されたメカニズム-19。CoV-2-SARSに感染すると肺障害が発生し、主にびまん性肺胞障害と表現される。重度のダメージで低酸素血症が発生する。低酸素血症に反応して、「低酸素誘導性転写因子」のシグナル伝達経路が誘導され、血栓を活性化し、線溶を抑制し、自然に循環する抗凝固剤を阻害するのに役立つ。
同時に、感染は肺胞-毛細血管壁での単核細胞のリクルートを導く。これらは、NF-κB経路の誘導に続いて、プラスミノーゲンアクチベーターインヒビター（PAI-1）の放出を促進するプロ炎症性サイトカイン（TNF-α、IL-1およびIL-6）を分泌し、天然の抗凝固剤の阻害を促進する。
また、組織因子の生成による凝固の活性化を促進する。この活性化は、血小板の活性化によって支えられている。内皮の活性化は、特定のウイルスの関与および／または補体の活性化に続発して、凝固および循環血小板との相互作用を促進する。最後にフィブリン、赤血球、血小板が凝集して、フィブリン血栓を生成する。
高凝固性は、COVID-19に存在するびまん性肺胞損傷の組織学的特徴の1つがフィブリンの沈着および単核細胞のリクルートであるという事実によって強調される。このフィブリン沈着は、過剰な凝固活性化と線溶欠陥と関連している。COVID-19の凝固障害の一部は、敗血症時の凝固活性化と炎症との相互作用によるものと考えられる。これが血栓性炎症（免疫血栓症と呼ばれることもある）の概念である[129]。
プロ炎症性サイトカインTNF-α、IL-1、IL-6
主な誘因の一つは、プロ炎症性サイトカイン（TNF-α、IL-1、IL-6）の分泌である。その結果、単核細胞からの組織因子の放出（トロンビン生成の促進）を中心に、血小板の活性化や活性化した内皮との相互作用により、血栓の活性化が起こる。
フィブリノーゲン
IL-6分泌とCoV-2-SARS患者のプロ凝血表現型との間のこの相互作用は、フィブリノーゲンとIL-6レベルとの間の相関を有するイタリアの研究で記述されている[130]。
その後、天然の抗凝固因子（抗トロンビンIII、プロテインC、プロテインS）の阻害と、プラスミノーゲンアクチベーターインヒビターI型（PAI-1）の放出による線溶の抑制の組み合わせにより、凝固活性化が伝播する。
NF-κB
血栓炎症を促進する主要なシグナル伝達経路の一つにNF-κB経路がある。このシグナル伝達経路は、内皮のプロ凝固表現型を促進する遺伝子の発現を誘導し、PAI-1合成を刺激し、組織因子放出を促進し、好中球NETosisを介してプロ凝固DNAの放出を促進する[131]。
線維溶
この凝固の亢進は、低線溶と結合している。線維溶の役割は、プラスミンの働きでフィブリンを分解することである。プラスミン自体はプラスミノーゲンに由来し、組織プラスミノーゲンアクチベーターやウロキナーゼに依存している。
PAI-1
これら2つの酵素は炎症状態で放出され[132]、PAI-1によって阻害される。SARS-CoV-1の流行中、PAI-1の高血中濃度が感染患者で認められた[133]。Gralinskiらが2013年に発表した研究では、CoV-1-SARSの用量を増加させて感染させたマウスモデルを用いて線溶を調査した[134]。その結果、フィブリン沈着の持続は、ウロキナーゼや組織プラスミノーゲンアクチベーターの能力を上回るPAI-1の過剰発現によって媒介されていることが明らかになった。
これらの上昇したPAI-1レベルの一つの説明は、CoV-1 SARSで死亡した患者の肺胞細胞で見られるTGF-β1経路の誘導である[135]；PAI-1の放出を誘導するTGF-β1。PAI-1の劇症的役割は、ARDS患者の気管支肺胞ラバージデータがPAI-1の高レベルを示したという事実によって、より信憑性の高いものとなっている[136]。
低酸素血症
高凝固性に関与するもう一つの要因は、おそらくCoV-2 SARS感染時の低酸素血症の深さであろう。低酸素血症は、HIFタンパク質シグナル伝達経路（「低酸素誘導性転写因子」）の活性化を導く[137]。低酸素血症の場合には、PAI-1や組織因子などの複数のプロトロンボリック因子の転写を刺激し、天然の抗凝固剤の合成を阻害する。
また、循環するループス抗凝固剤の存在も報告されている[122]が、それらの抗血栓性はまだ確認されていない。
高凝固性を超えて、内皮の直接的な攻撃性が確認されている。これは、特異的なウイルスの関与と相補的な関与という2つの要因が関係しているように思われる。Vargaらのチームは、内皮炎に関連した腎、肺、肝、心臓の内皮細胞にウイルスの介在物が見つかった一連の3つのネクロプシーを発表した[138]。この知見は、内皮にACE-2受容体が存在すること[139]、およびCoV-2-SARSがヒトの血管からオルガノイドに直接感染することと相関する[140]。
補体
補体の関与は、組織学的解析が行われた皮膚病変を有するARDS患者5人のシリーズによってさらに強調されている[141]。この研究では、C5b-9、C4d、MASP2が内皮に沈着し、免疫蛍光でウイルスのSタンパク質と共局在化していることがわかった。したがって、膜攻撃複合体（オルタネイト経路とレクチン経路の活性化から生じる）を介した内皮攻撃も疑われている。
正末端呼気圧（PEEP）
高凝固性と内皮攻撃性に加えて、一部の著者は、ARDS患者において高レベルの正末端呼気圧（PEEP）が印加されることによって誘発される静脈うっ血があると仮説を立てている。これらのPEEP高値は、胸腔内圧を上昇させることにより、肺内灌流を低下させる[142]。このような肺灌流の低下は、ARDS中のハイドロソディック摂取量を減らす戦略に加えて、肺内うっ血を促進し、したがって血栓症を促進すると考えられている。
6.3. 治療標的
ヘパリン投与
CoV-2 SARS感染時の血栓リスクの管理については、いくつかの推奨事項が存在する [143]。入院患者にヘパリンをベースとした血栓予防法を推奨することに全員が同意している。使用すべきヘパリンの予防用量については議論があり、いくつかのチームが上記の血栓性イベントを予防するために中間用量を処方している[125]。
CoV-1-SARS感染の50％が細胞培養中のヘパリンの添加によって試験管内試験（in vitro）で阻害されることが示されているので、この議論はさらに白熱している[144]。利用可能なデータは、ヘパリン治療を受けた99人の患者（低分子量または未分割）とヘパリン治療を受けていない350人の患者を比較した観察研究およびレトロスペクティブ研究のみである [145]。
この研究では、ヘパリン療法と28日目の死亡率低下との関連は示されなかったが、敗血症誘発性凝固スコア（SIC）が4以上の患者のサブグループでは、ヘパリン療法と死亡率低下との有意な関連が認められた（40.0％ vs. 64.2％、p = 0.029）[146]。Dダイマー値が正常値の6倍以上の患者のサブグループでも同様の関連が認められた（32.8％ vs. 52.4％、p＝0.017）。先治性抗凝固療法の場所に関するデータはない。
いくつかの治療目標は矛盾した論理で議論されているが、特に、プラスミノーゲン変換を阻害するためのトラネキサム酸の場所についての試験が行われている線維溶解の阻害であるが、重症ARDS患者3人にプラスミノーゲン活性化剤を投与したところ、一過性の人工呼吸パラメータの改善がみられたという一連の症例がある[147]。
他の治療法としては、抗トロンビン補充療法やトロンボモジュリンの使用が考えられる。抗血小板治療薬（アスピリン、クロピドログエル）の使用場所についても調査が残っている。
7. 臓器損傷
7.1. ACE2の逆説的な役割
ACE2はCACOV-2-SARSの主要な細胞内受容体であることから、ACE2の高発現は感染症感受性の増加につながることが示唆されている。これは、ACE2をより強く発現する糖尿病または癌の患者が重症化するリスクがある理由を説明することができるかもしれない[148]。
しかし、ACE2の解剖学的分布は、CoV-2-SARS感染による症状と厳密には相関しない。ACE2は消化管、腎臓、心臓、胆嚢、精巣および精巣で高度に発現しているが、COVID-19は呼吸器、神経学的、消化器、心臓学的、肝臓、眼球、および/または皮膚障害を引き起こす[149]、[150]、[151]。さらに、12人の患者の剖検シリーズにおいて、COVID-19 RNAは肺で強く検出され、肝臓、腎臓、または心臓ではそれよりも少ない程度に検出された[152]。
本研究では、ゲノムRNAとサブゲノムRNAの区別がつかないことから、これらの臓器でのウイルスの活発な複製は確認されていないが、SARS-CoV-2の組織ACE2の分布と臓器損傷の違いは、ACE2に依存しない細胞侵入の可能性を示唆している。
逆説的に、ACE2の組織発現がウイルスの細胞内への侵入を可能にするならば、ACE2の可溶性形態はCOVID-19の保護因子である可能性がある。循環ACE2の活性は、過体重または高血圧患者では確かに低いが、小児では高く、エストロゲン発現と正の相関がある[153]。
これは、いくつかの著者にとって、COVID-19 [154]における成人と比較した子どもの相対的な保護および男性と比較した女性の相対的な保護を説明するものである。この仮説は、肺病変におけるACE2の保護的役割を実証した研究と一致している（上記参照）。
7.2. 呼吸器トロピズムと肺障害
CoV-2-SARSは、主に呼吸器飛沫を介して感染し、ACE2を発現する肺細胞に感染し、さまざまな重症度の呼吸窮迫をもたらす炎症反応を引き起こす可能性があり、最も重篤な形態のARDSにつながる可能性がある [155]。
CoV-2-SARSの確定診断を受けて集中治療室に入院した患者の大多数（67～85％）がARDSを発症する [6]。単心のレトロスペクティブ研究では、これらの患者の死亡率が高い（61.5％）と報告されており、この重症度の決定因子はまだ十分に理解されていない[156]。
感染した肺の組織学的解析では、ウイルス包有物、リンパ球優勢の間質浸潤、ARDSを示唆する肺水腫病変、および最も一般的に血栓性微小血管症に類似した血栓症が示された [157], [158]。
7.3. 消化管のトロピズムと病変
ACE2は消化管での発現が高く、鼻咽頭スワブよりも糞便中の方が長い時間でウイルスが検出される。さらに、CACOV-2-SARSがヒト腸球に感染する可能性があることが示されている[27]、[159]。
7.4. 肝細胞の侵襲と肝障害
SARS-CoV-1の肝細胞への感染はRT-PCRで実証されたが、免疫組織化学や電子顕微鏡ではウイルス粒子やウイルスゲノムは検出されなかった[160]。SARS-CoV-2の場合、組織学的データでは、炎症性細胞が浸潤した大規模な滲出性肝臓が示されたが、ウイルス包有物は報告されていない[7]。
さらに、肝生物学（頻繁な肝細胞溶解、まれにコレスタシスまたは虚血）[5]、[119]、[161]、[162]とACE2の発現（主に胆管内）との間の不一致は、一部の著者にとっては、肝障害の原因が肝細胞ウイルスの侵入ではなく、多因子性のものであることを示唆している[163]。
7.5. 神経侵襲と神経病変
ACE2は脳組織では発現が悪いが、SARS-CoV-1ウイルス粒子は、SARSで死亡したSARS患者の脳、特に脳幹[164]、視床下部、大脳皮質[160]で検出されていた。このことは、ACE2以外の細胞性受容体の存在を示唆している。
一部の著者は、ニコチン性アセチルコリン受容体が神経侵入に関与している可能性があり、臨床研究における喫煙者の割合の低さを説明しているが、この仮説はまだ実証されていない[44]。CSF中のRT-PCRによるSARS-CoV-2脳炎の文書化された稀な症例[165]を除けば、SARS-CoV-2の神経学的トロピズムの決定的な証拠は今日まで存在していない。
しかし、Liらのチームは、SARS-CoV-2の可能性のある神経学的トロピズムが、無呼吸/無呼吸、咳の効率を低下させる神経筋損傷、および脊髄呼吸中枢の損傷の原因となり、複数の患者で観察された自発呼吸がないことを説明し、急性呼吸窮迫を促進することを提案している[165]。
7.6. 腎性トロピズムと腎症
ACE2は、すべての管状セグメントで発現しており、より少ない程度では糸球体で発現している[166]。急性腎不全が頻繁に報告されており（感染患者の5～20％[167]）、死亡率の独立した危険因子である[168]。血尿または蛋白尿も一般的である（患者の36～44％）[168]、[169]。
敗血症環境下での腎障害の原因は数多くあるが、近位尿細管細胞およびポッドサイト内にウイルスが存在することが電子顕微鏡で証明されている。しかし、ウイルスの侵入には、ACE-2の存在に加えて、マウスの近位尿細管のS3部分では弱い検出しかできないTMPRSS2プロテアーゼが必要であるため、腎実質への侵入のメカニズムは完全には解明されていない[170]。
組織学的解析では、急性尿細管壊死（まれに間質性炎症性浸潤を伴う）、出血性の息苦しさ（ハンタビローシスのように）、ヘモシデリンの尿細管沈着、そして時に尿細管内にミオグロビン栓が認められた（横紋筋融解症の患者では）。糸球体病変は主に既往腎症の病変であった。しかし、三日月状の様相を呈する分節性ヒアリンーシスや局所性ヒアリンーシス、糸球体内血栓の病変が認められた[171]。
7.7. 心臓トロピズムと心臓の損傷
ACE2は心筋細胞によって発現しており、MERS-CoV流行時のように心筋炎の症例がいくつか報告されている[172]、[173]、[174]。臨床研究では、COVID-19患者の7～20％に心不全が発生し [84], [88], [175]、心筋病変（トロポニン値が0.028 ng/mLを超えると定義される）は入院患者の約17％に発生した [175]。
このように心血管イベントの有病率が高いにもかかわらず、中国 [157] および米国 [158] の患者から採取した心臓生検から RNA が分離されなかったため、ウイルスの直接的な役割を裏付ける剖検データは今日まで存在していない。
7.8. 内皮の損傷
内皮細胞はACE2を発現しており、3人の患者における組織学的研究では、いくつかの臓器（肺、心臓、腎臓、肝臓、小腸）に内皮病変が認められ、内皮細胞内にウイルス性介在物が存在することが明らかになった[138]。このことは、COVID-19で観察された臓器損傷が血管病変に関連している可能性を示唆している。
7.9. 血糖値規制の緩和
高血糖症は、糖尿病の既往の有無にかかわらず、CoV-1-SARSに感染した患者における罹患率および死亡率の独立した予測因子であった[176]。一部の著者は、CoV-1-SARSが急性糖尿病を引き起こす可能性があると仮説を立てていた。
この仮説は、膵臓の膵島にACE2が存在し、免疫組織化学およびin situハイブリダイゼーションによって膵臓にウイルスが存在することが実証されたことによって支持された。しかし、これまでに病理学的に膵臓ウイルスの包接が示されたことはなかった[177]。
2013年、Chhabra K.H.らのチームは、ACE2が耐糖能を改善し、インスリン分泌を促進することで血糖値の重要な調節因子であることを示した[178]。そのため、SARS-CoV-2によるACE2発現の低下は、グルコースの調節障害にもつながる可能性がある。
しかし、COVID-19の場合、これらの仮説はまだ実証されておらず、血糖障害に寄与する多くの交絡因子が存在する[179], [180]。また、SARSで死亡した患者に行った剖検や、COVID-19で死亡した2人の患者に行った剖検では、膵臓の異常は認められなかった[160], [181]。
7.10.その他のトロピズム
皮膚
COVID-19に記載されている皮膚症状は、炎症性（紅斑、小水疱、じんま疹）であるが、血管性（紫斑、livedo、紫斑病、凍傷、血管腫）でもある。これらは、高凝固性の状態と同様に、炎症反応の調節が緩和されたことによる二次的なものである可能性がある [182]。しかし、皮膚病変におけるウイルスの存在は実証されていない。
眼科
涙のサンプルからSARS-CoV-2の存在が検出されている。眼症状は主に炎症性（結膜炎、角膜炎）であったが、眼血管障害の可能性があると思われる [183], [184], [185]。
したがって、COVID-19は、ウイルス性、炎症性、血栓性の段階を含む複雑な疾患である。これらの各相をよりよく理解することは、臨床現場での区別がつきやすくなり、状況に応じて最適な治療法を選択することが可能になるため、基本的なことである。しかし、生理学的メカニズムの知識は臨床試験に代わるものではなく、最適な患者管理のために必要不可欠なものであることに変わりはない。