SARS、MERS和COVID-19感染所致肝損傷的臨床特征及機制

龔 航， 黃 忠， 劉先麗

1 自貢市第一人民醫院 消化內科，四川 自貢 643000；2 自貢市中醫醫院 超聲科， 四川 自貢 643000

冠狀病毒(coronavirus，CoVs)是所有已知病毒中基因組最大的RNA病毒，廣泛存在于人類、鼠、豬等動物體內[1]。目前已知7種CoVs可引起人類疾病，一般而言，15%～30%普通感冒由人類冠狀病毒引起(human coronaviruses，HCoVs)，主要包括HCoV-NL63、HCoV-229E、HCoV-OC43、HCoV-HKU1。另外3種為高致病性人類HCoVs，主要包括嚴重急性呼吸系統綜合征冠狀病毒(SARS-CoV)、中東呼吸綜合征冠狀病毒(MERS-CoV)、2019新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)。高致病性HCoVs可引起呼吸道、腸道、肝臟和神經系統疾病，并可導致急性呼吸窘迫綜合征、多器官功能衰竭，甚至死亡[2]。2019年12月首次報道了SARS-CoV-2引起肺炎和死亡的嚴重病例，不久之后世界各地也相繼發現病毒感染事件，并被世界衛生組織列為“國際關注的突發公共衛生事件”。隨著病例的增加和相關研究的深入，發現新型冠狀病毒肺炎(corona virus infective disease 2019, COVID-19)患者除了出現發熱、咳嗽等呼吸道系統癥狀外，還有不同程度的血清肝酶水平的異常升高。然而，極少有研究對CoVs所致肝損傷的原因、機制等進行探討。本文綜述了21世紀嚴重危害社會公共衛生安全的三大CoVs(SARS-CoV、MERS-CoV、SARS-CoV-2)的病原學特點以及感染所致肝損傷的發病機制、病理生理和臨床特點，為進一步研究COVID-19致肝損傷提供了幫助。

1 病原學特點

SARS-CoV是β-屬Sarbecovirus亞屬的單股正鏈RNA CoVs，有包膜，成熟的病毒呈圓球形、橢圓形，成熟的和未成熟的病毒在形態和大小上有較大差異，直徑多為60～120 nm，其基因序列與SARS-CoV-2同源性高達82%[3]。MERS-CoV是一種β-屬Merbecovirus亞屬的單股正鏈RNA病毒，有包膜，病毒顆粒近似球形，通過冷凍電子顯微鏡發現直徑大約125 nm，其基因序列與SARS-CoV-2同源性高達50%[3-4]。SARS-CoV-2為β-屬Sarbecovirus亞屬的單股正鏈RNA病毒，是已知RNA病毒中基因組最大的病毒，有包膜，顆粒呈圓形或橢圓形，常為多形性，直徑約60～140 nm。3種病毒均對溫度(56 ℃，30～90 min)和紫外線敏感，也對有機溶劑敏感，如乙醚、75%乙醇、含氯消毒劑、過氧乙酸等，且氯己定被明確指出不能有效滅活SARS-CoV-2。

2 發病機制

2.1 病毒直接作用 血管緊張素轉換酶2(angiotensin converting enzyme 2，ACE2)早已被證實是SARS-CoV侵入人體的主要方式，Zhou等[5]從人類、馬蹄蝙蝠、果子貍、豬和老鼠中提取的HeLa細胞(可表達ACE2蛋白)進行病毒感染研究，證實SARS-CoV-2也可通過ACE2受體進入細胞，且不利用其他受體[如氨肽酶N、二肽基肽酶4(dipeptidyl peptidase 4，DPP4)]。肝細胞、膽管上皮細胞以及肺泡Ⅱ型上皮細胞均表達ACE2，其中膽管上皮細胞與肺泡Ⅱ型上皮細胞ACE2表達水平相當，并顯著高于肝細胞，提示受體介導的肝酶升高主要是由于膽管細胞功能障礙造成的，但COVID-19臨床資料[6-8]顯示部分肝損傷患者血清膽管損傷標志物(ALP、GGT)并無明顯升高，因此ACE2受體介導并不是肝損傷的主要原因。另有研究[9]發現SARS-CoV的特異性非結構蛋白7a過度表達可誘導caspase依賴性的細胞凋亡(表達后可引起細胞G0/G1期阻滯和凋亡)，這種凋亡在肺部、肝臟細胞中均能發生。DPP4主要表達于肺、肝、腎、小腸、前列腺上皮細胞，MERS-CoV主要通過DPP4受體進入感染細胞，進入細胞后，S蛋白酶的分解促進了病毒與細胞的融合，并將病毒RNA釋放到細胞質中，病毒RNA的轉錄和復制均在內質網形成的雙膜囊中進行，通過一系列細胞內增殖導致細胞變性、死亡[10]。

2.2 藥物性肝損傷 洛匹那韋、利托那韋、抗生素、類固醇、對乙酰氨基酚等這類藥物說明書都標明了存在肝損傷等不良反應[11]，特別是洛匹那韋/利托那韋，提示在應用藥物治療危重癥過程中，藥物性肝損傷可能是高致病性CoVs感染者肝損傷的原因之一。高致病性CoVs輕癥感染者發生肝功能異常的概率不高，若在使用上述藥物后出現肝轉氨酶異常，應考慮藥物性肝損傷可能性大。

2.3 炎癥因子風暴 高致病性CoVs感染所致的全身炎癥反應綜合征、多器官功能障礙、休克等可導致肝細胞缺血缺氧、炎癥細胞浸潤，并通過活性氧簇、過氧化產物進一步啟動多種促炎因子的釋放而導致肝臟進一步損傷[8]。研究[12]表明SARS患者ALT異常組IL-1、IL-6、IL-10顯著高于ALT正常組(P<0.05)，在MERS-CoV感染的急性期，輔助性T淋巴細胞1和17也與促炎因子(IFNγ、TNFα、IL-15、IL-17)顯著地同步升高[4]。

2.4 基礎肝臟疾病加重 我國大約有3億人患有包括慢性病毒性肝炎(HBV/HCV)、非酒精性脂肪性肝病和酒精性肝病等在內的肝臟疾病[13]。HBV/HCV感染的SARS患者更容易發生肝損傷和重型肝炎，可能是由于SARS-CoV感染期間肝炎病毒復制增強所致[3]。然而現有COVID-19病例研究中，尚未報道基礎肝臟疾病與COVID-19之間的相互作用關系，閱讀先前MERS致肝損傷文獻，同樣未見相關報道。鑒于如此沉重的負擔，需要仔細評估不同基礎肝臟情況對COVID-19患者肝功能的影響。

3 病理生理特點

SARS-CoV患者肝組織多為非特異性炎癥改變：肝小葉結構存在，肝細胞彌漫混濁腫脹，輕度氣球樣變性，有不同程度嗜酸性變、灶性脂肪變性的點片狀壞死，肝細胞索解離，小葉內Kupffer明顯增生；匯管區未見擴大或輕度增大，輕到中度的淋巴細胞浸潤，部分患者可見到明顯的中央靜脈周圍肝細胞壞死，逆轉錄PCR顯示肝組織中存在SARS-CoV的證據。SARS患者未見肝細胞內大量淤膽和毛細膽管膽栓形成，說明無明顯膽道損害及膽汁淤積或者膽紅素代謝尚處于一種代償階段。SARS患者的肝組織學檢查均為伴有不同程度嗜酸性變、腫脹變性、脂肪變性的點片狀壞死的非特異性炎癥病變，且肝小葉結構存在，說明肝損傷程度較輕[14]。Alsaad等[15]對MERS-CoV感染者肝活檢發現，肝細胞表現為輕度大泡性脂肪變性、竇樣充血和局灶性周圍靜脈損傷，肝小葉內可見輕度血竇淋巴細胞增多和小的壞死性炎癥灶等非特異性炎癥改變；未見交界性肝炎或小葉間膽管炎，在肝臟門靜脈炎性改變中均可見CD4+和CD8+T淋巴細胞浸潤，說明MERS患者無明顯膽管上皮細胞損傷，也提示肝損傷可能由MERS-CoV感染引起。COVID-19尸檢病理結果與SARS和MERS類似，肝細胞中度微血管脂肪變性、輕度小葉和門靜脈炎；肝血竇充血，匯管區淋巴細胞和單核細胞浸潤，微血栓形成等非特異性炎癥改變，但未提及膽管改變情況[16]。

4 臨床特點

2002年11月首次報道了SARS感染病例，此后迅速蔓延至全球29個國家和地區。SARS-CoV主要通過呼吸道飛沫和密切接觸傳播，SARS患者可發生肝損傷，肝損傷的發生率為37.1%～87%，病死率達到9.6%[3]，主要表現在疾病早期ALT或AST輕度到中度升高，且肝酶水平常隨疾病嚴重程度增加而上升[17]。段鐘平等[12]對154例SARS患者進行臨床觀察，結果表明37.7%的患者出現ALT或AST升高，70.7%的患者以ALT單項升高為主，重癥患者淋巴細胞計數絕對值明顯下降，以CD4+T淋巴細胞亞群減少為著。Yang等[18]對168例SARS患者進行研究，證實SARS患者在入院時、入院后(分別為第1、2、3周)血清ALT異常率分別達到52.5%、71.8%、85.7%和85.2%，提示SARS患者肝損傷發生率高、病程長，常發生在早期。2014年Briese等[19]從人類和駱駝身上獲得的MERS-CoV整個基因組序列幾乎完全相同，提示人類通過直接接觸動物感染，特別是中東地區的單峰駱駝，而人與人之間的傳播主要通過密切接觸傳播[20]。根據歐洲疾病預防控制中心[21]2018年1月的數據，全世界有2122例MERS感染病例(其中已導致740人死亡)，病死率高達34.9%，閱讀相關文獻發現肝損傷的發生率位于11%～86.8%。Saad等[22]對70例沙特阿拉伯MERS-CoV感染者的研究表明，MERS-CoV感染后導致的并發癥十分廣泛且嚴重，其中31.4%的患者出現肝功能異常[AST： 59(29～87)U/L]，總病死率高達60%，并且白蛋白水平減低、高齡可作為預測重癥的獨立危險因素。Arabi等[23]對2012年9月-2015年10月14家沙特阿拉伯醫院共計330例MERS-CoV感染者的研究表明，ALT、AST升高的患者占比分別為56.3%、86.8%，其中ICU非幸存者肝功能異常的發生率顯著高于存活者(91.3% vs 77.9%,P<0.05)，提示感染嚴重程度與肝功能異常的發生密切相關。SARS-CoV-2主要通過呼吸道飛沫和密切接觸傳播，研究[3]表明COVID-19感染者肝酶水平(ALT、AST)可能出現異常升高，并隨疾病嚴重程度增加而上升，肝損傷的發生率位于14.8%～78%，病死率達到3.7%，重癥患者可出現ALT、AST、LDH 顯著升高，黃疸少見，低白蛋白血癥較多。Huang等[24]最早報道了武漢金銀潭醫院41例COVID-19感染者(ICU病房13例、普通病房28例)，ICU患者ALT、AST、LDH水平明顯高于普通病房患者(P<0.05)，其中ICU患者ALT 49.0(29.0～115.0)U/L、AST 44.0(30.0～70.0)U/L，普通病房患者ALT 27.0(19.5～40.0)U/L、AST 34.0(24.0～40.5)U/L。Chen等[25]研究證實COVID-19感染者中約43.43%的患者出現不同程度的肝功能異常，其中1例出現嚴重的肝損傷(ALT 7590 U/L，AST 1445 U/L)，而Shi等[26]進一步證實COVID-19無癥狀組血清AST水平[(30.2±8.7)U/L，P=0.002 6]顯著低于有癥狀組。Guan等[27]對全國30個省/自治區/自轄市的552家醫院共計1099例確診COVID-19感染者的研究表明，重癥患者相比于非重癥患者血清中ALT、AST水平異常(>40 U/L)占比明顯升高(28.1% vs 19.8%、39.4% vs 18.2%,P值均<0.05)，發生主要復合終點事件(入住ICU、機械通氣或死亡)的患者血清ALT、AST水平異常占比也明顯升高(40.8% vs 19.9%、50.0% vs 20.1%,P值均<0.05)。Cai等[28]分析深圳市定點轉診醫院的298例COVID-19感染者，進一步證實肝損傷主要發生在重癥患者(36.2% vs 9.6%,P<0.001)。此外，伴有糖尿病、高血壓的COVID-19危重癥患者中更容易出現肝轉氨酶異常升高，而且這類患者容易重癥化，但伴有脂肪肝、病毒性肝炎等基礎疾病的輕癥患者發生肝功能異常或加重的概率較低(表1)。

表1 高致病性CoVs的相關特征

5 小結

高致病性CoVs均可引起不同程度的肝損傷，肝損傷程度與疾病嚴重程度密切相關。根據現有文獻發現SARS-CoV患者肝損傷普遍存在，但多為輕度至中度損害，其發生率高于MERS-CoV和SARS-CoV-2，而MERS-CoV相較于SARS-CoV、SARS-CoV-2有更高的致死率。臨床上應注意監測、評估COVID-19患者肝功能情況，注意甄別肝損傷的病因，不建議重度肝功能不全患者服用洛匹那韋/利托那韋等藥物，同時警惕原有基礎肝病的病情惡化，及時對肝損傷患者采取合適的保肝措施，可在一定程度上減少重癥肝炎、肝衰竭的發生。

作者貢獻聲明：龔航負責課題設計，資料分析，撰寫論文；黃忠參與臨床資料收集，修改論文；劉先麗負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。