Постковидный синдром внесен в Классификацию болезней МКБ-10 в формулировке «Post covid-19 condition». В декабре 2020 г. Национальным институтом здоровья Великобритании (NICE) выделены:

— острый COVID-19 — симптомы продолжительностью до 4 нед;

— продолжающийся симптоматический COVID-19 — симптомы, длящиеся от 4 до 12 нед;

— постковидный синдром — симптомы более 12 нед, не объяснимые альтернативным диагнозом.

Клинические проявления новой коронавирусной инфекции (COVID-19) могут варьировать от легкой симптоматики до тяжелых осложнений, которые приводят к необратимому повреждению легочной ткани. Большинство пациентов с легкой и средней степенями тяжести полностью выздоравливают, но у части больных с тяжелой формой и проявлениями острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) остаются признаки гипоксемии, несмотря на адекватное лечение [1].

Использованные методы визуализации органов грудной клетки пациентов с тяжелой формой COVID-19 выявили в остром периоде двусторонние затемнения по типу «матового стекла» с или без уплотнения в задних и периферических отделах легких с последующим развитием фиброзных изменений. Ремоделирование легких проявляется в виде бронхоэктазов, массивного пневмофиброза, утолщения межальвеолярных перегородок и нарушения архитектуры ткани, что также характерно и для других фиброзирующих заболеваний легких, как правило, не связанных с вирусной инфекцией [2, 3].

У 40% пациентов с COVID-19 развивается ОРДС, который является одним из важнейших факторов развития легочного фиброза, при этом в 20% случаев отмечается его тяжелое течение [4]. Морфологической основой ОРДС при COVID-19, как и при других вирусных респираторных инфекциях, является диффузное альвеолярное повреждение [3, 4—6]. Как правило, для вирусных поражений легких не характерно развитие фиброза, [4, 7], тогда как при новой коронавирусной инфекции более чем в 40% случаев уже на ранних сроках фиброзный компонент обнаруживается как при компьютерной томографии, так и при гистологическом исследовании [3], что является значимой особенностью этого заболевания. Известно, что более чем у трети пациентов с COVID-19, выписанных из больницы после выздоровления, развились фиброзные изменения в легких, и этот процент увеличивался в зависимости от тяжести и продолжительности заболевания [8—11]. Согласно ряду исследований [5], легочный фиброз возникает у 78,9% пациентов с COVID-19 средней тяжести и у 100% с тяжелой или крайне тяжелой формой COVID-19.

Патогенез легочного фиброза

Альвеолярный эпителий и реэпителизация

Эпителий легких представляет собой сложную и динамичную ткань, нарушение структуры и функции которой является отличительным признаком многих заболеваний легких [12]. В настоящее время общепризнано, что легочная ткань обладает значительным регенераторным потенциалом, обусловленным наличием популяций факультативных клеток-предшественников, которые активируются, пролиферируют в ответ на повреждение и способны дифференцироваться в один или несколько типов клеток. В респираторной системе идентифицированы тканеспецифичные мультипотентные стволовые клетки, способные к долгосрочному самообновлению и дифференцировке в другие клеточные клоны. В нормальных условиях эти клетки пребывают в состоянии покоя и пролиферируют в случае повреждения органа. Определены подгруппы легочных эпителиальных клеток, обладающих потенциалом самообновления и дифференцировки: базальные клетки, булавовидные клетки проксимальных и дистальных дыхательных путей, нейроэндокринные клетки и альвеолоциты (АЦ) II типа [13]. Базальные клетки считаются наиболее важными стволовыми/прогениторными клетками верхних дыхательных путей, экспрессирующими транскрипционный фактор p63, кератин 5 (Krt5), кератин 14 (Krt14), рецептор фактора роста нервов (NFGR) и маркер клеточной поверхности Pdpn. Популяция базальных клеток обладает мощным пролиферативным потенциалом и способностью дифференцироваться в булавовидные и реснитчатые клетки. Булавовидные клетки экспрессируют противовоспалительный и иммуномодулирующий фактор секретоглобин 1a (Scgb1a1). После повреждения булавовидные клетки (Scgb1a1+) могут давать начало бокаловидным клеткам, экспрессирующим ген SPDEF, необходимый для конечной дифференцировки этих клеток, и муцин MUC5AC. В случае повреждения легких секреторные клетки самообновляются и дают начало новым реснитчатым клеткам, а нейроэндокринные клетки могут трансформироваться в булавовидные и реснитчатые клетки.

Участие булавовидных клеток в регенеративном процессе во многом определяется степенью тяжести повреждения. Легкая травма инициирует пролиферацию булавовидных клеток, которые преобразуются в реснитчатый эпителий. Тяжелое повреждение вызывает активацию вариантных булавовидных клеток, расположенных вокруг нейроэндокринных телец и в зонах бронхоальвеолярных соединений [13]. Для активации и регенерации этого варианта клеток необходима секреция парабронхиальными гладкомышечными клетками ростового фактора фибробластов 10 (FGF-10).

Поверхность альвеол на 95% выстлана АЦ I типа, через которые происходит газообмен; АЦ II типа секретируют сурфактантные протеины, предотвращающие коллапс альвеол. Многими исследованиями доказано, что повреждение альвеол инициирует пролиферацию АЦ II типа и их дифференцировку в АЦ I типа. На основании исследований с использованием технологии трассировки и клонального анализа постулируется, что повреждение альвеол индуцирует сигнальную передачу, опосредованную рецептором эпидермального фактора роста (EGFR) и сигнальным белком KRAS, который контролирует самообновление АЦ II типа, а пока неизвестный сигнальный путь контролирует их дифференцировку в АЦ I типа [14].

Повреждение альвеолярных эпителиальных клеток является ранним и постоянным признаком легочного фиброза [15—17]. Нормальная регенерация альвеолярных эпителиальных клеток и реэпителизация альвеолярной стенки имеют решающее значение для процесса репарации без фиброза. Нарушенная или отсроченная реэпителизация может быть результатом потери способности к пролиферации, повышенного апоптоза или неэффективной миграции АЦ. Снижение пролиферативной способности АЦ II типа и/или неспособность дифференцироваться в АЦ I типа также наблюдаются при легочном фиброзе [17]. В то же время факторы роста, продуцируемые эпителием при альтерации, играют значительную роль в фиброгенезе. В частности, фактор роста соединительной ткани (CTGF) значительно усиливает пролиферацию фибробластов [18], сходным образом работает и фактор роста тромбоцитов (PDGF) [19], также способствующий миграции тромбоцитов и построению коллагена [19, 20].

Фибробласты, ключевые эффекторные клетки в развитии легочного фиброза, in vitro, дифференцируются в миофибробласты и расцениваются как ключевой клеточный пусковой фактор фиброзирующих заболеваний [21]. В так называемой фибротической болезни регулирующим фактором является трансформирующий фактор роста (TGF-β). Чрезмерная экспрессия TGF-β в измененном легком ведет к тяжелому, необратимому легочному фиброзу, в то время как его ингибирование in vivo подавляет развитие и прогрессирование легочного фиброза [22]. TGF-β стимулирует дифференцировку фибробластов в миофибробласты, а также излишнюю продукцию экстрацеллюлярного матрикса. Активируемый пероксисомными пролифераторами рецептор γ (PPAR γ) — транскрипционный фактор, который регулирует адипогенез, сенситизацию тканей к инсулину, а также воспаление. Лиганд PPARγ (2-cyano-3,12-dioxoolean-1,9-dien-28-oic acid — CDDO), ингибирует стимулированную TGF-β дифференцировку человеческих легочных фибробластов в миофибробласты, а также выработку α-актина, фибронектина, коллагена и маркера миофибробластов калпонина [23]. Наряду с CDDO такими же функциями обладает 15-деокси-Δ12,13-простагландин J2 (15-d-PGJ2). CDDO и 15 d-PGJ2 содержат ненасыщенный α/β-кетон — электрофильный центр, который может формировать ковалентные связи с клеточными белками.

Фибробластические очаги (ФО), часто наблюдаемые при фиброзе легочной ткани, представляют собой отличительную черту гистопатологии интерстициальной пневмонии (ИП) [24, 25]. Наличие и степень выраженности ФО является одним из наиболее надежных маркеров плохого прогноза и снижения выживаемости у пациентов с ИП и идиопатическим легочном фиброзом (ИЛФ) [26]. Исследования показали наличие фенотипически различных фибробластов, названных миофибробластами, в ФО при ИП/ИЛФ [24]. Миофибробласты обладают ультраструктурными особенностями, промежуточными между фибробластами и гладкомышечными клетками. Они характеризуются экспрессией сократительных белков и представляют собой синтетически активный и сократительный фенотип, который отвечает за синтез соединительной ткани и ремоделирование, характерные для фиброзных заболеваний [27].

На ранних стадиях регенерации основная функция миофибробластов заключается в секреции внеклеточного матрикса, который обеспечивает тканевый каркас для восстановления структуры с последующей миграцией эпителиальных клеток. На более поздних стадиях миофибробласты благодаря своей сократительной функции способствуют сокращению дефекта и реэпителизации. Окончательное рассасывание грануляционной ткани и апоптоз фибробластов/миофибробластов имеют решающее значение для восстановления нормальной архитектуры ткани [28]. Сохранение миофибробластов в зонах активного фиброза является типичной находкой при фиброзных заболеваниях в различных органах, включая легкие [27]. При патологическом фиброзе разрешение репаративных реакций не наблюдается и миофибробласты продолжают откладывать матриксные белки в интерстиций легких.

Регуляция дифференцировки миофибробластов происходит посредством действия растворимых факторов роста и сигналов, производимых внеклеточным матриксом. Одним из основных регуляторов дифференцировки миофибробластов in vitro и in vivo является TGF-β1 [27]. Аналогичное воздействие могут оказывать другие факторы, такие как эндотелин [29] и тромбин [30], поэтому оценка состояния сосудистого русла как при фиброзирующих заболеваниях, так и при новой коронавирусной инфекции очень важна.

Ангиогенез

Образование новых кровеносных сосудов (неоваскуляризация) является ранней реакцией на повреждение ткани и запускается выработкой растворимых ангиогенных факторов роста или хемокинов, изменением молекул внеклеточного матрикса или интегринов, а также локализованной тканевой гипоксией. Неоваскуляризация необходима для поддержания формирования грануляционной ткани в местах повреждения [31]. Повышенная ангиогенная активность была обнаружена в легких пациентов с ИЛФ. Выявляемая ангиогенная активность обусловлена повышением уровня проангиогенных факторов, а именно IL-8 и нейтрофил-активирующим пептидом 78 (ENA-78). Одновременно отмечено снижение уровня антиангиогенного хемокина, IFN-индуцированного белка 10 кДа (IP-10). При этом другие проангиогенные факторы, такие как фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), снижались в БАЛ жидкости пациентов с ИЛФ по сравнению с нормальным уровнем [32]. Более того, в фибромиксоидных поражениях при облитерирующем бронхиолите отмечается более выраженная васкуляризация, чем при ИП/ИЛФ [33, 34], и этот эффект коррелирует с повышенной экспрессией VEGF и фактора роста фибробластов 2 [35]. Сосудистая дисфункция является ключевым компонентом перехода от ОРДС к фиброзу, в котором участвуют VEGF и цитокины, такие как IL-6 и фактор некроза опухоли-α (tumor necrosis factor-α, TNF-α). Краткий обзор по механизмам неоангиогенеза показывает, что в настоящий момент этот вопрос в отношении COVID-19 мало освещен.

Профили цитокинов типов I и II

Глубокие нарушения в иммунной системе считаются одними из основных факторов патогенеза при COVID-19. Гипервоспалительный ответ, вызванный вирусом SARS-CoV-2, играет ключевую роль в течении инфекции, развитии острого повреждения органов и неблагоприятных исходов. Во время инфекции COVID-19 чрезмерная секреция циркулирующих цитокинов и хемокинов, таких как IL-6, IL-1β, IL17, TNF-α, CCL-2/3/5, хемоаттрактантов моноцитов MCP-1 и MCP-3, MIP1-α (macrophage inflammatory protein 1-α) и их рецепторов, коррелирующих с тяжестью COVID-19, приводит к цитокиновому шторму — неконтролируемой генерализованной системной воспалительной реакции.

Переход от цитокинового профиля типа I (IFN-γ, IL-2, IL-12, IL-18) к цитокиновому профилю типа II (IL-4, IL-5, IL-10, IL-13) является ключевым событием прогрессирования воспаления в фиброз [36]. Цитокины II типа обычно являются активаторами фибробластов и могут способствовать отложению и ремоделированию внеклеточного матрикса [37]. Цитокины типа I, особенно IFN-γ, оказывают антифибротическое действие путем ингибирования активации миофибробластов. Относительный сдвиг в сторону преобладания цитокинового профиля II типа наблюдался у пациентов с ИЛФ [38], что позволяет предположить, что этот дисбаланс может способствовать фиброгенезу.

Воспалительные цитокины оказывают значительное влияние на профибротические реакции фибробластов. Доказано, что сверхэкспрессия IL-1 in vivo инициирует острое повреждение легких, которое приводит к прогрессирующему легочному фиброзу [39]. IL-6 способствует пролиферации фибробластов [40], которая индуцируется Wnt1-сигнальным белком 1 (WISP1), напрямую активизирующимся TGF-β1 и TNF-α [41]. Кроме того, IL-6 может снижать апоптоз фибробластов при фиброзе легких [42]. IL-11 способствует трансдифференцировке фибробластов в миофибробласты и выработке коллагена через сигнальный путь митогенактивируемой протеинкиназы ERK [43]. IL-25 усиливает пролиферацию фибробластов и продукцию коллагена, а также увеличивает высвобождение CTGF из клеток альвеолярного эпителия [44]. IL-17 также увеличивает пролиферацию фибробластов и выработку коллагена [45].

Роль COVID-19 в патогенезе легочного фиброза

Морфология легочного фиброза, ассоциированного с новой коронавирусной инфекцией, до конца не изучена. Посредством биоинформационного анализа доказано связывание SARS-CoV-2 с клеточным рецептором ангиотензинпревращающего фермента 2 (АПФ 2), которому способствует расщепление АПФ 2 посредством мембранно-связанной сериновой протеазы (TMPRSS2) и металлопротеазы (ADAM17). Несмотря на то, что исходный уровень экспрессии мРНК ACE2 в легочной ткани ниже, чем в других органах, он увеличивается в альвеолярных эпителиальных клетках после инфицирования SARS-CoV-2, однако признаков увеличения мРНК АПФ 2 в эпителии бронхов не выявлялось [46].

Предполагается связь развития фиброза легких при COVID-19 с аномальной активацией ренин-ангиотензин-альдестероновой системы (РАС). В рамках РАС осуществляется деятельность ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), отвечающего за превращение ангиотензина I в ангиотензин II, мощный вазоконстрикторный пептид, непосредственно участвующий в воспалении и развитии фиброза. Наличие ангиотензина II в плазме может запускать выработку TGF-β1 и отложение коллагена [47], а также стимулировать воспаление (выработку IL-6, IL-8), продукцию активных форм кислорода среди инфицированных АЦ с последующим их апоптозом, пролиферацию, миграцию и дифференцировку фибробластов в миофибробласты, способные синтезировать альфа-актин гладких мышц (α-SMA), продуцировать коллаген и фибронектин [48].

В свою очередь ангиотензин II гидролизуется АПФ 2 с образованием гектопептида ангиотензина 1—7 [49], способного ингибировать проапоптозную передачу сигналов в АЦ, запускать аутофагию и вместе с рецептором АПФ 2 противодействовать профибротическим эффектам, снижая как TGF-β, так и опосредованную экспрессию коллагена, а также переход от фибробластов к миофибробластам [50].

Поскольку АПФ 2 связывается с SARS-Cov-2, активность АПФ 2 уменьшается, не происходит гидролиза ангиотензина II, а его активность резко возрастает.

Под влиянием SARS-CoV-2 наблюдается значительное увеличение транскрипции мРНК трансформирующего фактора роста β1 (TGF-β1) и фактора роста соединительной ткани (CTGF) в АЦ. TGF-β регулирует уровень белков внеклеточного матрикса, которые являются основными факторами, участвующими в ремоделировании ткани легких и фиброзе. Кроме того, доказано, что инфекция SARS-Cov-2 индуцирует экспрессию гена фибронектина 1 (FN1) — основного белка внеклеточного матрикса, повышение уровня которого связывают с фиброзом легочной ткани [ 51].

Заключение

Таким образом, при новой коронавирусной инфекции в механизмах фиброза имеет значение несколько факторов. Прежде всего повреждение вирусом SARS-CoV-2 АЦ, нарушенная или отсроченная реэпителизация способствуют образованию различных факторов, влияющих на развитие фиброза. Вовлечение в патологический процесс эндотелия при COVID-19 за счет прямого вирусного и цитокинового повреждения способствует образованию различных ростковых факторов.

Воспалительные цитокины также оказывают значительное влияние на профибротические реакции фибробластов. В результате хрупкое равновесие про- и противофиброгенных факторов, экспрессирующихся при повреждении легких, может приводить к запуску процессов фиброгенеза и к прогрессированию пневмофиброза при преобладании синтеза внеклеточного матрикса над процессами его деградации. Это, в свою очередь, создает условия для искаженного регенераторного процесса в альвеолярном и бронхиолярном эпителии.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.