Патанатомия COVID-19: что в голове

Поражения мозга и неврологические осложнения COVID-19 — одна из самых популярных научно-медицинских тем настоящего времени. Пациенты, перенесшие коронавирусную инфекцию, часто страдают от нарушений памяти и настроения, расстройств обоняния и вкуса и других неврологических симптомов. Что же служит причиной этих неприятностей? Для ответа на этот вопрос нужно заглянуть в мозг. Именно этим занимается Александр Каниболоцкий. Его команда исследует поражения мозга пациентов, скончавшихся при тяжелой коронавирусной инфекции. Доклад о первых результатах своей работы Каниболоцкий представил в ноябре на конференции «Клиническая диагностика и персонализированная медицина». Редакция PCR.NEWS решила подробнее расспросить его об особенностях исследования и порядках, принятых в патологической анатомии.

«Это фундаментальная наука, которая требует времени»

Как возникла идея исследования?

Когда появился COVID-19, им начали заниматься многие. Большинство специалистов начали изучать легкие. Мы тоже этим занимались вместе с рентгенологами, потому что было интересно, как выглядит легкое на разрезе под микроскопом. Нужно было найти корреляцию между рентгенологическими находками, «матовым стеклом», и морфологическими изменениями. Часть ученых и наших коллег-патологоанатомов занялись патологией сердца. Другие взяли себе проблему поражения почек.

Был ряд публикаций, сделанных на небольшом материале. Высказывались предположения, что происходит в головном мозге при COVID-19. Были нарисованы схемы патогенеза и патологических особенностей воздействия вируса на мозг, ученые передавали их друг другу. И когда я присутствовал у неврологов на конференциях и слушал их доклады, я начал думать, что все не так просто, как в этих первых публикациях описано. Так возникла идея заняться изучением влияния COVID-19 на головной мозг.

В 2020 году я стал руководителем московского оргметодотдела по патанатомии, то есть у меня был контакт со всеми патологоанатомическими отделениями, где занимались исследованиями погибших в результате новой коронавирусной инфекции. Институт Склифосовского одним из первых был подключен к этой проблеме, здесь два корпуса были переоборудованы под лечение больных с COVID-19, потом еще дополнительно был построен временный корпус.

С чего вы начали?

Посмотрел литературу, проанализировал особенности пациентов, которые здесь лечатся. Их много было и в первую, и последующие волны пандемии. К сожалению, некоторые люди, находящиеся в группе риска, к примеру, пожилые или имеющие хронические заболевания, не справлялись с вирусом и умирали, а для морфологов появлялся материал, с которым можно работать.

Вы говорили в докладе, что метод исследования мозга, который был применен в вашем исследовании, отличается от стандартного. Что такое стандартный метод и в чем особенность вашего?

Стандартных методов разрезов мозга три: метод Фишера, метод Флексига и метод Вирхова. В первом случае мозг делится на пластины — делаются фронтальные разрезы через полсантиметра-сантиметр. По Флексигу нужно резать мозг плоскостным разрезом, тогда мы видим его анатомию, видим подкорковые ядра, кровоизлияния, очаги размягчения, кисты, опухоли. А можно резать по Вирхову: делаются хитрые разрезы, и мозг раскладывается «книжечкой». В рутинной практике этих методов достаточно.

Что делали мы? Мы применили методику, которой пользуются в научно-исследовательских институтах. В частности, ее использует в Институте Бурденко Георгий Федорович Добровольский, известный морфолог-нейроанатом. У него много известных учеников — нейрохирургов и организаторов здравоохранения. Он в свое время изобрел специальный аппарат для разрезов мозга, мы его в нашей работе использовали. Он примитивный, но в рутинной практике не применяется. Все просто: есть щель, через которую проводится нож, мозг двигается и получаются срезы одной толщины в одной плоскости. Эту же методику применяют в Центре неврологии. Ей пользуются те люди, у которых есть задачи исследовать головной мозг более подробно и есть на это время. В рутинной патологоанатомической практике две задачи: установление основного заболевания и причины смерти. Так написано во всех действующих современных законах. Но нам много что интересно, мы периодически из практического и научного любопытства расширяем объем обязательных исследований.

Аппарат Добровольского для изготовления срезов мозга. Фото предоставлено Александром Каниболоцким.

Мы разрезали мозг на пластины, каждая пластина изучалась, и из каждой пластины брались фрагменты различных отделов мозга: коры из разных полушарий, моторной коры, чувствительной коры, всех подкорковых ядер, проводящих путей, обонятельных луковиц и обонятельного тракта, ствола мозга, продолговатого мозга, спинного мозга и корешков черепных нервов. Все это маркировалось, фотографировалось, укладывалось в гистологические кассеты и дальше уже проводилось изготовление препаратов.

Перед этим мы фиксировали мозг. Поскольку он большой, в нем много жидкости, фиксация длится 3–4 недели. Конечно, в рутинной практике никто такого позволить себе не может, потому что надо все сделать быстро — в течение трех дней необходимо выдать документы родственникам.

Какими методами вы исследовали материал?

Кроме макроскопической работы с мозгом и рутинных окрасок гематоксилином и эозином мы делали и другие окраски, проводили иммуногистохимические исследования на многие маркеры. Это маркеры вируса SARS-CoV-2 и клеток, которые отвечают за иммунный ответ, — цитотоксических лимфоцитов, макрофагов. Мы должны были проверить, есть ли вирус в мозге, есть ли воспаления от этого вируса, есть ли воздействие на эндотелий сосудов. В нашу задачу входило и изучение путей проникновения вируса в головной мозг. Кроме этого, есть возможность ПЦР-анализа фрагментов мозга. Частично мы это сделали в рамках общей исследовательской работы в Институте Склифосовского, планируется проведение дополнительных ПЦР-исследований. Мы не задавались целью быстро получить какой-то результат. Это фундаментальная наука, которая требует времени.

Мы также проводим морфометрические исследования. Надо сравнить различные области головного мозга, сравнить полушарные взаимодействия — что справа, что слева. Это все надо обсчитать математически, надо составить графики, все должно быть статистически достоверно. Потом нужно сопоставить наши данные с данными по группе сравнения. В качестве группы сравнения мы взяли погибших при тяжелом панкреонекрозе.

А почему не при тяжелом гриппе, например?

Абдоминальная хирургия — это один из профилей нашего института, к нам поступают пациенты с панкреонекрозом. В том числе и с тяжелым бывают, и с запущенным. Это заболевание с тяжелейшей интоксикацией, при которой применяются те же методы, что и при лечении коронавирусной инфекции: может быть и искусственная вентиляция легких, и ЭКМО, и антибиотикотерапия, и инфузионная терапия. Поэтому решили сравнить поражение мозга при COVID-19 с поражением мозга при панкреонекрозе.

Кроме группы сравнения была и контрольная группа.

В группе контроля у нас головной мозг в случаях смерти от разрыва аневризмы аорты. Такая смерть происходит быстро, без массированной антибиотикотерапии, инфузионной терапии, без использования методов детоксикации.

Почему работали с пациентами не старше 75 лет?

Потому что у многих людей после 75 лет развиваются нейродегенеративные заболевания и болезни, связанные с дисциркуляторными расстройствами, в том числе с атеросклерозом сосудов головного мозга. Чтобы эти расстройства не мешали оценивать изменения, которые характерны для коронавирусной инфекции, мы решили их сразу исключить. Кроме этого, мы из исследований исключили и очаговые поражения — это опухоли, инсульты ишемические или геморрагические, когда и исследовать уже нечего, мозговой ткани не осталось, там либо ишемическое размягчение, либо кровоизлияние. В нашу задачу входило и входит сейчас исследование диффузных изменений головного мозга под действием вируса, то есть поражение мозга в общем. Это повреждения сосудов, нейронов, нейроглии — субстанции в головном мозге, в которой располагаются все нейроны. И поражение гематоэнцефалического барьера. До сих пор никто достоверно не знает, что же вирус в головном мозге делает. Мы хотим это изучить и сделать свое заключение.

 «Пока мы разговариваем, кто-то изучает, как продлить человеку жизнь»

Вы увидели в мозге то, что ожидали увидеть? Или были неожиданные находки?

В самом начале, когда начали смотреть изменения в обонятельном анализаторе, обратили внимание на огромное количество крахмалистых телец, которые обычно встречаются при нейродегенеративных заболеваниях. Возникла идея, что, скорее всего, именно это обусловливает расстройство обоняния. То есть это продукты, которые как бы засоряют обонятельные тракты, и для того, чтобы они вывелись, растворились, рассосались и были бы удалены из локализаций, должно пройти большое количество времени. Сейчас известно, что и более года у пациентов, перенесших COVID-19, продолжается расстройство обоняния. Все остальное, что мы увидели, публиковалось в работах других авторов. Это изменения, которые характерны для тяжелого течения заболевания. Здесь играют роль гипоксия, нарушение кровообращения, тромбозы сосудов, тромбоэмболии. И есть признаки воздействия самого вируса — это поражение нейронов, воспалительная инфильтрация, макрофагальная реакция. По большому счету на светооптическом уровне при обычных рутинных окрасках мы не ожидали увидеть каких-то серьезных особенностей. У нас большая надежда на результаты иммунногистохимических исследований. Раньше считалось, что основной путь проникновения и воздействия вируса связан с рецепторами АПФ2. Шипиковый белок вируса имеет сродство к этим рецепторам. Сейчас появились данные и о других рецепторах, в том числе и в головном мозге, с которыми у этого вируса какие-то интересные взаимоотношения. Часть этих рецепторов расположена на астроцитах. Астроциты — это клетки, которые в том числе отвечают за жизнеспособность нейронов, за поддержание их питания, выделение разных нейротрансмиттеров. При поражении вирусом астроцитов, как сейчас считается, снижается жизнеспособность нейронов. И этим, наверное, объясняется то, что описывается в литературе. Это истончение коры разных областей мозга, которое наблюдают даже по рентгенологическим данным, то есть уменьшение серого вещества, уменьшение количества нейронов. Это расстройство памяти, расстройство настроения. Мне кажется, это должно волновать все человечество. Мы постараемся найти разгадку или хотя бы приблизиться к ней.

Вы будете дальше прорабатывать тему астроцитов?

Обязательно. Вообще, это просто интересно. Ведь человечество борется со старостью, с онкологическими заболеваниями. Пока мы разговариваем, кто-то изучает, как продлить человеку жизнь. Вопрос про постковидный синдром из той же области. Мы постоянно в контакте с неврологами, это большое подспорье в работе — понимать запрос клиницистов, что их волнует, и отвечать на их вопросы с помощью морфологических методов.

Повреждения мозга, которые вы наблюдали, обратимы? Если человек пережил тяжелый COVID-19, значит ли это, что у него в мозге были повреждения, а потом все восстановилось?

Те, кто пережил COVID-19, не являются объектами нашего исследования. Картину до заболевания сложно поймать. Дальше можно проверять толщину серого вещества через какие-то промежутки времени. Людям, перенесшим COVID-19, можно сделать так называемую виртопсию, которая сейчас очень распространена. Эти исследования покажут, восстанавливается серое вещество или нет.

Нам важно понять и посчитать, сколько нейронов погибает на единицу площади, сколько их остается, как они поражаются. Дистрофические изменения происходят или некроз. Исследования продолжаются. Профессор Рачин, зам. директора по науке Центра курортологии и реабилитологии, является президентом Ассоциации по коморбидной неврологии, и он провел уже огромное количество школ и конференций по вопросам поражения мозга при COVID-19.

Коллектив Института Склифосовского. Фото предоставлено Александром Каниболоцким.

«Всем интересно, как коронавирус действует на мозг»

Какие подразделения Института Склифосовского были задействованы в работе?

Большой плюс проведения этой работы в Научно-исследовательском институте Склифосовского в том, что здесь все заинтересованы в результате, все занимаются в той или иной степени научными исследованиями. Клиническая часть неотделима от морфологии, необходимо, чтобы учитывалась и клиническая картина. В случаях поражения мозга это неврологический статус. В этой работе и неврологи нашего института задействованы, и реаниматологи. И лаборатория. У нас нет института по изучению COVID-19, в котором были бы морфологи, клиницисты, все бы разбирались в головном мозге досконально. И так повезло, что здесь все специалисты собрались вокруг этой проблемы, и каждый вносит свой вклад.

Какие еще организации участвовали?

Свой первый доклад по поражению мозга при COVID-19 я делал больше года назад в Институте морфологии человека. Я там кандидатскую защищал под руководством Ольги Васильевны Макаровой, она сейчас руководит лабораторией иммуноморфологии воспаления. В этом институте недавно открылась лаборатория нейроморфологии, и мой первый доклад был там на межлабораторной конференции. Ученые Института морфологии человека помогают формулировать задачи и являются такими добрыми критиками по этой работе. Можно обсудить с ними публикации и спросить совета.

Все отечественные публикации в последнее время выходили из Центра неврологии, там работают известные патологоанатомы, нейроморфологи, мы на их руководствах учились. Два научных сотрудника оттуда согласились в нашей работе поучаствовать. Они больше занимаются постковидом, то есть последствиями поражения мозга, а мы больше занимаемся поражением мозга при тяжелом COVID-19, но эти проблемы друг от друга не могут отделяться. Мы проводим совместные исследования, они помогают методически, какую-то часть работы сами делают, например, иммуногистохимические исследования. Помогают разобраться в изменениях морфологии мозга, которые мы обнаруживаем. Между Центром неврологии и Институтом Склифосовского был заключен договор о научном сотрудничестве.

Патологоанатомы Института мозга ФМБА тоже интересуются этой темой, я думаю, они подключатся к нам на этапе описания, анализа и формулировки выводов. Всем интересно, как коронавирус действует на мозг. Я думаю, что все обрадуются, когда смогут понять, почему извращаются запахи и что происходит с памятью. И главное — как предотвратить и вылечить осложнения перенесенной инфекции, чтобы этих расстройств не было.

Лягут ли результаты вашего исследования в основу дополнений или изменений в рекомендации по лечению COVID-19?

Рекомендации по лечению COVID-19, которые издавались в Москве, всегда проходят с участием главного внештатного специалиста по патанатомии Олега Владимировича Зайратьянца. Мнение морфологов важно. Когда началась пандемия, на материале патологоанатомических исследований тех, кто умер в Москве, был издан первый в мире атлас по поражению легких при COVID-19. В начале лета вышел первый атлас в мире по патанатомии COVID-19 вообще. Именно патологоанатомы показали, что при COVID-19 происходят расстройства микроциркуляции: тромбозы, поражения сосудов, что легло в основу изменения протокола лечения таких пациентов. Поэтому я думаю, что результаты исследования поражений мозга найдут свое отражение и в клинических рекомендациях по лечению.

Какой теории о проникновении коронавируса в мозг вы придерживаетесь?

Предполагается, что есть три пути. Первый — трансназальный, когда вирус проникает через слизистую носа, через обонятельный тракт. Подтверждение этому есть, потому что вирус обнаруживается в обонятельном тракте при ПЦР-анализе и при иммуногистохимических исследованиях. Большое количество крахмалистых телец как раз подтверждают эту теорию. Наверное, это логично — человек вдыхает вирус, и он туда проникает. Второй путь — через кровь. При иммуногистохимических исследованиях мы не нашли вируса в эндотелиоцитах, и вопрос проникновения вируса через гематоэнцефалический барьер пока не решен. Есть теория о том, что вирус внедряется в иммунные клетки через гематоэнцефалический барьер. Я думаю, что по результатам исследования мы все это увидим. Сейчас проще этим заниматься, потому что опубликовано огромное количество работ. Большой плюс, что они все доступны, их не надо покупать. Заходишь на PubMed, задаешь поиск и видишь всю литературу. И главное, что публикации ограничены двумя годами, не надо лопатить литературу за 50 лет. Это новая инфекция, поэтому есть возможность более полноценно анализировать ситуацию.

Выпускники ординатуры Института Склифосовского по направлению «патологическая анатомия». Фото предоставлено Александром Каниболоцким.