新型コロナウイルス感染症の病態

    図1：新型コロナウイルスの
            宿主細胞への結合様式

   コロナウイルス粒子は形態学的に特徴のある“王冠（コロナ）様”突起（スパイク）を持つ。このスパイクは3分子のS蛋白で構成され、ウイルスが細胞に感染する最初のステップで重要な役割を果たす。新型コロナウイルスとSARSコロナウイルスのS蛋白は、細胞表面にあるアンジオテンシン変換酵素2（ACE2）というレセプターに結合する。（図1）ACE2は心機能や血圧調節に大きく関与している酵素である。結合後、S蛋白は蛋白分解酵素（プロテアーゼ）で活性化され、酸性条件下で構造変化を起こし、ウイルスエンベロープと細胞膜が融合してウイルスRNAが細胞質内に侵入する。この感染機構はインフルエンザウイルスと似ている。新型コロナウイルスの遺伝的特徴は、SARSコロナウイルスにはないRRARというアミノ酸配列が挿入されていることで、強毒型インフルエンザウイルスと同様に全身の臓器に存在するフューリンというプロテアーゼで活性化される。

図2：ARDS進行の模式図

   新型コロナウイルスに感染しても自覚症状はないが、単純X線撮影や胸部CTで“すりガラス様陰影”を示すヒトがいる。間質性肺炎という像であり、軽症だと気の付かないままに回復するようである。しかし、高齢者や基礎疾患を有する感染者の一部は肺胞性肺炎を起こし、急速に症状が悪化して死に至る。新型コロナウイルスの増殖スピードはインフルエンザウイルスに比べるとかなり遅い。患者から長期間ウイルスが排出されるのもそれを反映していると考えている。高齢者では不十分なガス交換、さらに胃酸の気管内への逆流により肺胞内の酸性度が急速に高くなり、肺胞上皮細胞に感染していたウイルスの増殖が一気に進む。この感染細胞を排除するため免疫系が過剰に反応し、生体に様々な障害を起こす。いわゆるサイトカインストームというものである。肺胞に接する毛細血管が障害されて透過性が高まり、浸出液で肺胞が満たされる（図2）とARDS（急性呼吸窮迫症候群）を呈する。これを防ぐには人工呼吸器の装着が重要で、装着の有無で生死が分かれると考えられる。

   ACE2がS蛋白のレセプターということで、大量のウイルスが産生されればACE2が枯渇してくる。ACE2はレニン‐アンギオテンシン系を調節する重要な酵素で、ACE2の発現の低下は血圧上昇や心機能の障害を招き、さらに肺障害を加速させる。上述の肺の酸性化とACE2の発現低下という相乗作用が新型コロナウイルスによるARDSの大きな要因と考えられる。現在、ACE2を治療薬として実用化するための研究が行われている。

   COVID-19は人類がこれまで経験したことのない特異な感染症であり、その大きな要因はSARS-CoV-2のレセプターがACE2であることではないだろうか。今後、様々な角度からCOVID-19に関する研究が進むと考えられるが、それが予防薬、ワクチンの早期開発に繋がることを期待したい。