코로나바이러스 발병 이후 2021년 7월 1일 WHO에 따르면 전 세계적으로 약 40만 명의 사망이 보고되고 있으며 가장 흔한 사망 원인으로 급성 호흡곤란 증후군(ARDS)을 꼽는다. 그러나 주 사망 원인은 직접적인 ARDS가 아닌 RNA혈증, 급성 심장 손상, 급성 신장 손상과 패혈성 쇼크와 같은 다발성 장기부전이다. 코로나 19 폐렴의 특징인 소위 "행복한 저산소혈증"이라고 하는 증상 때문으로 이는 심각한 저산소혈증에도 불구하고 호흡곤란이 거의 나타나지 않는 경우를 의미한다.
ARDS는 5 cmH2 O 이상의 호기말 양압에도 불구하고 300mmHg 미만인 분획 흡기 산소(PaO2:FiO2)에 대한 동맥 산소 장력비율을 기반으로 정의되는 호흡 부전 유형이다. 저산소혈증이 함께 발생하며 장기간 발생 시 심장 허혈, 신장 허혈, RNA혈증 및 패혈성 쇼크를 유발할 수 있다.
코로나 19의 내피 손상
폐포상피세포유형은 상피장벽을 생성시킬 뿐 아니라 폐 계면활성제를 분비하여 무기폐 및 폐부종을 예방하는 방어 메커니즘의 역할을 한다. 이 부분이 감염되면 pryoptosis와 apoptosis에 의한 세포 사멸과 폐포 대식세포 활성화를 유도한다. 이는 다양한 만성 및 급성질환의 염증반응과 관련 있다.
급성 바이러스 감염에 대한 폐의 초기반응은 폐포 내피 및 상피 장벽의 선천성 면역 매개 손상과 간질 및 폐포 내 단백질이 풍부한 부종액의 축적, 그리고 혈액을 통한 산소 확산의 감소를 특징으로 한다. 이로 인해 저산소증이 발생하며 오래 지속되면 이후에 Na/K-ATPase의 분해를 유발해 K+채널을 억제함과 동시에 Ca2+채널을 활성화하여 폐동맥 수축을 유발한다. 즉 환기가 잘 되지 않는 폐포에서 환기가 잘 되는 폐포로 혈액 관류를 증가시켜 가스 교환을 최적화시키는 것이다.
레닌-안지오텐신-알도스테론 시스템 또한 내피 손상에서 중요한 역할을 한다. ACE2의 감소는 폐손상 및 혈관 수축을 초래할 수 있다. 이 시스템의 기능 장애는 급성 폐손상 및 ARDS 발생, 혈전증, 사이토카인 생산 증가를 통한 염증 유발을 일으킬 수 있으며, 심각한 예후 및 사망을 유발한다.
코로나 19에서 환기-관류 불일치와 혈관 내 응고
중증 코로나19 환자에서 폐고혈압과 그에 따른 우심실 기능부전이 확인된다. 단핵구 크기, 호중구 크기 및 변형성, 적혈구 크기 및 변형이 폐 혈류 역학에 큰 변화를 발생시키는 것이다.
폐혈관 내 응고는 또한 코로나 19의 질병 진행에 중요한 역할을 한다. 폐포 손상 후 폐포 내 대식세포가 활성화되고, 활성화된 호중구는 독성 매개체를 방출함을 통해 면역역할을 한다. 그와 동시에 혈관 내 응고로 인한 혈소판 응집과 미세혈전 형성은 폐 손상을 악화시킬 수 있으며, 주로 사강 증가로 이어져 이산화탄소제거의 효율성이 감소된다.
따라서 가장 일반적으로 사용되는 항혈소판제인 아스피린이 제안되지만, 코로나19의 치사율과는 뚜렷한 연관성을 보이지 않았다. 헤파린은 병원 내 사망 위험을 줄이고 심각한 경우의 발생을 줄일 수 있지만 코로나19 중환자는 예방적 용량의 헤파린 투여에도 불구하고 여전히 정맥 혈전색전증 발생률이 높고 결과가 더 나빴다. 하지만 저분자량 헤파린 또는 아스피린을 사용한 일부 환자에서 사망률을 줄이고 PaO2:FiO2를 상당히 개선시킬 수 있다는 연구도 나오고 있다.
코로나19에서의 폐포부종
내피장벽의 손상은 폐부종을 유도하며 이는 저산소증을 유발하는 원인이 된다. 저산소증은 다시 상피 장벽을 파괴하고 이는 또 폐부종을 유발하는 악순환을 형성하게 된다. 폐포 표면활성물질 부족이 폐포액 재흡수를 방해한다는 점에서 코로나19에서 손상된 폐포 계면활성제 생산은 폐부종의 원인으로 꼽힌다. 따라서 폐부종에 대한 치료는 환기가 잘 되지 않는 영역의 크기를 줄이고 혈중 산소 함량을 높이는데 도움이 될 수 있다.
질병이 말기로 진행되면 전신성 폐부종이 발생하고 혈중 산소가 급격히 감소한다. 그러나 고유량 및 고농도 산소 흡입 시 저산소증에 의한 호흡에 대한 반사적 자극이 사라지고 더 심각한 이산화탄소 보유로 이어져 과탄산성 뇌병증, 호흡 정지로 이어질 수 있다. 더불어 높은 흡기 산소 농도는 계면활성제 생성 억제 및 심각한 산증과 같은 폐독성을 유발할 수 있기에 주의해야 한다.