Einführung
Die extrapulmonalen Manifestationen des schweren akuten respiratorischen Syndroms Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) sind mittlerweile allgemein anerkannt und haben wichtige klinische Auswirkungen. Nach unserem Kenntnisstand wurde der Zusammenhang von SARS-CoV-2 mit der Atemmuskulatur nicht untersucht. Dies ist überraschend, da die Atemmuskulatur die alveoläre Ventilation steuert und ihre Schwäche zu akutem Atemversagen führt.
Bei kritisch kranken Patienten, die sich einer Beatmung unterziehen, verlängert die Schwäche der Atemmuskulatur die mechanische Beatmung und erhöht die Mortalität.
Ziel dieser Studie war es, den Zusammenhang der schweren Coronavirus-Erkrankung 2019 (COVID-19) mit der Atemmuskulatur bei kritisch kranken Patienten zu untersuchen und die Ergebnisse mit denen von nicht an COVID-19 erkrankten kritisch kranken Patienten zu vergleichen.
Methoden
Unsere Studie konzentrierte sich auf das Zwerchfell , den wichtigsten Atemmuskel. Bei der Autopsie der Leichen von 26 Patienten, die schwer an COVID-19 erkrankt waren, wurden in drei akademischen medizinischen Zentren in den Niederlanden (bekannt als COVID-19 – Intensivstation [ICU]) nacheinander Zwerchfellmuskelproben entnommen. im April und Mai 2020.
Als Kontrollgruppe wurden Autopsie-Zwerchfellproben aus den Leichen von acht Patienten entnommen, die ohne COVID-19 schwer erkrankt waren (als Kontroll-Intensivstation bezeichnet).
Für die Analysen wurden Proben aus dem linken Mittelkostaldiaphragma verwendet.
Diese Studie wurde von der medizinischen Ethikkommission der Amsterdam UMC genehmigt und die nächsten Angehörigen des Verstorbenen erteilten eine schriftliche Einverständniserklärung. Die Daten wurden mit SPSS, Version 22 (IBM) analysiert und mit GraphPad Prism, Version 7.0 (GraphPad) visualisiert. Die statistische Signifikanz wurde auf p < 0,05 festgelegt.
Ergebnisse
Das Durchschnittsalter der COVID-19-Intensivpatienten betrug 71 Jahre (Interquartilbereich 61–74 Jahre) und 21 (81 %) waren Männer.
Vierundzwanzig Patienten (92,3 %) erhielten durchschnittlich 12 Tage lang eine invasive mechanische Beatmung (Interquartilbereich: 6–25 Tage). Die Anzahl der Tage mit invasiver mechanischer Beatmung und die Dauer des Aufenthalts auf der Intensivstation waren zwischen COVID-19-Patienten auf der Intensivstation und Kontrollpatienten auf der Intensivstation vergleichbar.
COVID-19: Intensivpatienten hatten einen höheren Body-Mass-Index (berechnet als Gewicht in Kilogramm geteilt durch Körpergröße in Metern zum Quadrat) und wurden seltener mit Steroiden behandelt.
Kein Patient in einer der Gruppen hatte vorbestehende neuromuskuläre Erkrankungen.
Wir berichten über Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE-2) im Zwerchfell von Patienten mit COVID-19 – Intensivstation und Kontrollgruppe – Intensivstation. ACE-2 ist überwiegend in der Myofasermembran lokalisiert und bietet SARS-CoV-2 einen Eintrittspunkt zur Infektion der Zwerchfellmyofasern. Bei 4 Patienten (15,4 %) wurden Hinweise auf SARS-CoV-2-Virus-RNA im Zwerchfell gefunden.
Weitere Analysen, für die wir RNA- in-situ -Hybridisierung anwandten, zeigten, dass die virale RNA innerhalb der Myofasern des Zwerchfells lokalisiert war. RNA-Sequenzierungsanalysen zeigten, dass im Zwerchfell von COVID-19-Intensivpatienten im Vergleich zu Kontroll-Intensivpatienten 315 Gene hochreguliert und 281 herunterreguliert waren.
Weitere Analysen aller hoch- und herunterregulierten Gene ergaben eine Aktivierung von Fibrose- Signalwegen (Fibroblasten-Wachstumsfaktor-Signalweg).
In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen war die epimysiale und perimysiale Fibrose in den Zwerchfellen von COVID-19-Intensivpatienten im Vergleich zu Kontroll-Intensivpatienten mehr als doppelt so hoch.
A, linkes Feld: ACE-2-mRNA in Zwerchfellproben, bestimmt durch quantitative Polymerasekettenreaktion (qPCR) und normalisiert auf das Housekeeping-Gen TBP. Rechtes Bild: Lokalisierung des α-ACE-2-Antikörpers mit Fluoresceinmikroskopie in Querschnitten des Zwerchfells; Pfeilspitzen zeigen die Lokalisierung im Zytosol und in der Membran (Balken = 50 μm). B, linkes Feld: Virus-RNA des schweren akuten respiratorischen Syndroms Coronavirus 2 (SARS-CoV-2), bestimmt durch qPCR und normalisiert auf das TBP-Housekeeping-Gen, wird im Zwerchfell von 4 Coronaviren 2019 (COVID-19) nachgewiesen – Intensivstation (Intensiv-)Patienten (Patienten 7, 9, 33 und 36). Rechtes Feld: In-situ-Hybridisierung mit RNAscope bei Patient Nr. 7 zeigt intramifiberische SARS-CoV-2-Viruspartikel (rote Punkte, mit Pfeilspitzen gekennzeichnet); Eine Myofaserkante ist mit einer gestrichelten Linie hervorgehoben (Balken = 30 μm). C, linke Tafel: repräsentative Bilder von Querschnitten des Zwerchfells, die mit Picrosirius-Rot gefärbt sind, um die Fibrose hervorzuheben; Dargestellt sind die Patienten Nr. 22 und 3 (Balken = 100 μm). Rechtes Feld: Quantifizierung des Ausmaßes der Fibrose.
Diskussion
In dieser Studie liefern wir einzigartige Beweise für die ACE-2-Expression im menschlichen Zwerchfell und die SARS-CoV-2-Virusinfiltration im Zwerchfell einer Untergruppe von COVID-19-Patienten auf der Intensivstation.
Bei Patienten mit COVID-19 auf der Intensivstation berichten wir über eine erhöhte Expression von Genen, die an der Fibrose beteiligt sind, und über histologische Hinweise auf die Entwicklung einer Fibrose im Zwerchfell. Dieser myopathische Phänotyp unterschied sich deutlich von dem der Kontrollpatienten auf der Intensivstation mit vergleichbarer Beatmungsdauer und Aufenthalt auf der Intensivstation.
Es muss noch geklärt werden, ob die Zwerchfellmyopathie eine direkte Auswirkung von SARS-CoV-2 ist. Nur 3 Patienten in der Kontrollgruppe auf der Intensivstation (37,5 %) hatten eine virale Lungenerkrankung und der Zusammenhang einer viralen Pneumonie mit der Zwerchfellmuskulatur ist unbekannt.
| Wir gehen davon aus , dass eine schwere Zwerchfellmyopathie im Zusammenhang mit COVID-19, wie in dieser Studie beschrieben, zu einer Zwerchfellschwäche führen und zu einem Versagen der Beatmungsentwöhnung, anhaltender Dyspnoe und Müdigkeit bei Patienten mit COVID-19 führen könnte, die ihren Aufenthalt auf der Intensivstation überleben . |
