杨 艳，龚 慧，赵翊畅，徐 萍，张毕奎，颜 苗#

(1.中南大学湘雅二医院药学部，湖南 长沙 410011；2.中南大学临床药学研究所，湖南 长沙 410011；3.湖南省毒物咨询中心，湖南 长沙 410011)

新型冠状病毒肺炎(COVID-19)是由严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2)感染引起的新出现的传染病，感染早期常见的症状为发热和咳嗽，绝大多数患者为轻症且预后良好，少数患者可在短时间内发展为急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)或多器官衰竭甚至死亡[1-2]。研究者认为，疾病后期的迅速恶化可能是病毒诱导的细胞因子风暴导致的结果[3-4]。细胞因子风暴是指感染后多种细胞因子如白细胞介素(IL)、干扰素(IFN)、肿瘤坏死因子(TNF)和集落刺激因子(CSF)等迅速大量释放的现象。病毒入侵人体后，免疫系统启动，细胞因子激活和募集免疫细胞，激活的免疫细胞分泌更多的细胞因子，从而激活和募集更多的免疫细胞，如此形成正反馈；当免疫系统过度激活，就会出现瀑布样级联反应，发生细胞因子风暴，导致单或多器官损伤、衰竭[5-6]。因此，除控制病毒复制外，及时发现并遏制细胞因子风暴也是治疗COVID-19的关键，治疗方案包括抗病毒药、静脉注射免疫球蛋白及细胞因子阻断剂等。现对COVID-19疾病过程中细胞因子风暴发生的可能机制及抑制细胞因子风暴的潜在治疗药物进行综述。

1 COVID-19的细胞因子风暴

以往的研究结果表明，严重急性呼吸综合征冠状病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus，SARS-CoV)或中东呼吸综合征冠状病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus，MERS-CoV)感染后的严重病情与TNF-α、IL-6及IFN-γ等细胞因子的过度释放有关[7-8]。而这样的细胞因子风暴似乎也是导致COVID-19患者病情恶化甚至死亡的重要原因。最早发表在《柳叶刀》的临床研究数据显示，COVID-19患者血浆中检测到高水平的炎症因子和趋化因子，其中ICU患者比非ICU患者具有更高水平的IL-2、IL-7、IL-10、粒细胞集落刺激因子、IFN-γ诱导蛋白-10(IP-10)、单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)、巨噬细胞炎性蛋白1 A(MIP1A)和TNF-α，提示SARS-CoV-2感染后的严重病情与细胞因子风暴的发生有关[3]。另一项研究结果显示，发生ARDS的COVID-19患者肝损伤指标(总胆红素)、肾损伤指标(尿素)、炎症相关指标(IL-6、中性粒细胞)和凝血功能指标(D-二聚体)水平显著升高，而淋巴细胞计数和CD8+T细胞计数明显降低，死亡的ARDS患者上述指标水平变化更显著[9]；而且，中性粒细胞是多种炎症因子和趋化因子的来源，表明过度炎症反应是导致COVID-19患者发生ARDS和多器官损害甚至死亡的重要原因。已有研究结果表示，ARDS的发生是由于细胞因子风暴造成的肺泡毛细血管内皮细胞和肺泡上皮细胞的弥漫性损伤[5]。首例进行尸检的COVID-19患者病理结果显示，双侧肺泡弥漫性损害(肺细胞脱屑、肺水肿)，伴有透明膜形成，双肺可见以淋巴细胞为主的间质单核细胞炎症浸润；该患者发生了ARDS，并且病情在短时间内进展，表明细胞因子风暴发生迅速[4]。因此，了解细胞因子风暴在COVID-19患者中的发生机制，对于寻找有效的生物标志物预测、识别风暴的发生有着重要意义。

目前，细胞因子风暴发生的机制尚未明确，以下因素可能在诱发炎症风暴方面起着关键作用。

1.1 持续病毒复制

有研究结果表明，COVID-19患者咽拭子和痰液样本的病毒载量在症状出现后约1周达到峰值，比严重急性呼吸综合征(severe acute respiratory syndrome，SARS)患者约10 d的达峰时间短，且年龄越大病毒载量越高[10-12]。然而，也有研究结果显示，重症患者拥有比轻症患者更高、持续时间更久的病毒载量，轻症患者在发病初期病毒载量较大，第2周达到峰值，随后降低，而重症患者在发病后第3周仍然维持较高水平，甚至死亡患者直到死亡仍能检测到病毒[13-14]。尽管达峰时间有所不同，但值得注意的是，发病早期的病毒载量就很高。面对SARS-CoV-2这样新的、高致病性的病原体，免疫系统需要变得足够强大。Lin等[15]对SARS-CoV-2感染的潜在发病机制提出假设：病程可分为病毒血症阶段、急性期(肺炎期)和恢复期3个阶段。病毒从黏膜经呼吸道进入肺，再从肺进入血液致病毒血症，最后到达表达血管紧张素转换酶2(ACE2)的靶器官，如心、肾。病毒二次攻击，如果此时患者的免疫功能是有效的，并且没有更多的基础疾病，就能有效地控制病毒，然后进入恢复期；反之，如果无法控制病毒复制，致淋巴细胞逐渐消耗，以IL-6为主的炎症因子显著增加，患者病情在发病后7～14 d恶化，进入急性期。因此，SARS-CoV-2的病毒载量可能是评估疾病严重程度和预后的有用指标[16]。

1.2 IFN反应

Ⅰ型IFN在促进病毒清除和免疫调节方面发挥着关键作用，延迟的Ⅰ型IFN反应可能导致严重后果，如SARS-CoV和MERS-CoV可编码多种结构和非结构蛋白来对抗IFN反应，延迟的IFN信号导致了病毒清除延迟，进一步诱导单核巨噬细胞反应，并使T细胞对凋亡敏感，从而导致失调的炎症反应[17-19]。但也有研究提出，上述结论很大程度是基于体外研究，而实际临床上的SARS患者在急性期表现出强大的I型和Ⅱ型IFN反应，表现出高水平的IFN刺激的趋化因子CXCL10和CCL2，并表达抗病毒ISG基因[7，20]。Xiong等[21]经研究方向，IL-10、CCL2/MCP-1、CXCL10/IP-10、CCL3/MIP-1 A和CCl4/MIP1B在COVID-19患者的肺泡灌洗液中呈高表达，而高水平的巨噬细胞趋化因子CXCL10/IP-10和CCL2/MCP-1以及中性粒细胞趋化因子CXCL2、CXCL8促进了免疫细胞的迁移，提示可能发生IFN介导的免疫失控。

1.3 T淋巴细胞介导的免疫失衡

T淋巴细胞对免疫平衡的维持起着重要作用，根据细胞表面分化抗原可分为CD4+T淋巴细胞和CD8+T淋巴细胞2大亚群。然而，COVID-19患者常见外周血淋巴细胞减少，重症、危重症患者显著减少，尤其是T淋巴细胞[22-23]。上文提到的首例尸检患者中，其外周血CD4+T淋巴细胞和CD8+T细胞数量明显减少但处于过度激活状态，表现为辅助性T细胞(helper T cell，Th)17的增加和CD8+T细胞的高细胞毒作用[4]。Th17是一个效应CD4+T细胞亚群，主要效应因子为IL-17；IL-17可刺激上皮细胞、内皮细胞产生前炎症细胞因子如IL-6、IL-8、巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)等。Liu等[24]也观察到严重COVID-19患者的T淋巴细胞计数的动态变化与大多数外周血细胞因子水平的动态变化呈负相关，表明T淋巴细胞的消耗可能加剧了免疫失控。对于导致淋巴细胞减少的原因，Xiong等[21]表示，SARS-CoV-2可能不会感染淋巴细胞，而是诱导淋巴细胞凋亡和P53信号通路激活；Zhou等[25]表示，在SARS-CoV-2感染后，CD4+T淋巴细胞被迅速激活，成为致病性Th1细胞，并产生GM-CSF。细胞因子诱导CD14+CD16+单核细胞高表达IL-6，加速炎症。这些异常过多的免疫细胞可能大量进入肺循环，损伤肺组织，导致呼吸衰竭和快速死亡。因此，T细胞免疫失衡可能是细胞因子风暴发生的重要原因。监测淋巴细胞亚群将有助于COVID-19危重症的早期筛查、诊断和治疗[23]。

2 药物治疗

2.1 IL-6拮抗剂

IL-6作为主要的炎症因子，在COVID-19中起着重要的病理作用，而抗IL-6受体(IL-6R)抗体可通过抑制IL-6与膜结合型IL-6R和sIL-6R的结合阻断IL-6介导的信号，因此，抗IL-6R抗体可能有助于抑制SARS-CoV-2引起的细胞因子风暴[26]。魏海明教授和徐晓玲教授牵头组成的联合攻关团队认为，托珠单抗可以通过阻断IL-6通路阻断COVID-19细胞因子风暴，率先提出“托珠单抗+常规治疗”的全新治疗方案，并在11例使用该方案的患者中看到了临床效果。随后，该方案也被纳入到《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》中，用于IL-6水平升高的重症患者的治疗，建议托珠单抗注射液剂量为4～8 mg/kg，静脉滴注时间应>1 h[27]。托珠单抗是一种靶向IL-6R的人源化单抗，也是全球首个获批上市的IL-6单抗，常用于治疗各种炎症性自身免疫性疾病[26,28]。

2.2 糖皮质激素

糖皮质激素因其广泛的抗炎作用而被用于治疗各种感染性、自身免疫性疾病等。糖皮质激素的抗炎机制众多，可激活IL-1R、IL-10等抗炎因子的基因转录，抑制TNF-α、IL-6、IL-8及趋化因子等炎症因子的基因转录；还可通过抑制巨噬细胞、单核细胞和中性粒细胞等炎症细胞向炎症部位聚集，抑制NO和黏附分子的生成以及降低毛细血管通透性等发挥抗炎效应，这些非基因组效应能在几分钟或几秒钟产生[29-30]。因此，糖皮质激素作为广谱抗炎药用于治疗ARDS理论上有效。但由于缺乏确凿的证据，其临床应用仍存在争议[30]。有研究结果认为，糖皮质激素可能因为抑制了免疫反应而造成病毒清除延迟[31]。也有研究结果显示，正确使用糖皮质激素可降低危重SARS患者的病死率，缩短住院时间，且与继发性下呼吸道感染、其他并发症无关[32]。因此，使用糖皮质激素前应权衡利弊，用于部分危重患者，并严格控制剂量[不超过相当于0.5～1 mg/(kg·d)的甲泼尼龙]和疗程，联合应用抗凝血药和扩血管药有助于降低激素性股骨头坏死的发生率[33-34]。

2.3 恢复者血浆

恢复者血浆中含有病毒特异性抗体，可中和抗原，输入到患者体内可降低病毒载量，这种治疗方法在抗击SARS、H1N1流感等疾病时就已被使用，并有研究结果显示其可降低呼吸道病毒载量、血清细胞因子反应和死亡率，病程早期使用可能更有效[35-36]。在缺乏疫苗和特效药的情况下，恢复者血浆治疗可能是对COVID-19最为有效的治疗手段。根据《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第六版)》的建议，恢复者血浆输注剂量应为200～500 ml(4～5 ml/kg)，且应谨慎使用，密切监测。

2.4 血必净注射液

血必净注射液是由红花、赤芍等5种中药的提取物制成，在临床上常与蛋白酶抑制剂乌司他丁(体内天然的抗炎物质)联合治疗ARDS、重症肺炎等疾病，以获得更显著的抗炎效果[37-38]。近期有研究结果表示，血必净注射液可能通过对70个能与ACE2交集的蛋白，调控HIF-1、PI3K-Akt等信号通路，缓解炎症反应，抑制SARS-CoV-2复制[39]。过往的随机对照试验中，血必净注射液(100 ml，每12 h给药1次)可有效改善重症肺炎，降低死亡率，缩短机械通气时间和ICU住院时间[40]。脓毒症大鼠模型中，血必净注射液可通过调节Treg/Th17细胞的平衡，预防细胞因子风暴，提高存活率[41]。该药不良反应小，具有较高的安全性[42]。目前，血必净注射液已被纳入COVID-19诊疗方案，静脉给药，1次100 ml，1日2次。

2.5 甘草酸制剂

甘草酸是中药甘草提取的有效成分，具有抗炎、抗病毒和免疫调节等活性，在临床上用于治疗肝病、获得性免疫缺陷综合征等疾病，常用制剂有复方甘草酸苷、甘草酸二铵和异甘草酸镁[43]。最近有研究结果表明，甘草酸能够与ACE2结合[44]。鉴于ACE2是SARS-CoV-2的功能受体，有理由认为甘草酸有抗SARS-CoV-2的潜力。另外，甘草酸可以通过减少中性粒细胞浸润、抑制NF-κB的激活和IL-6生成、抑制补体系统等机制发挥抗炎作用，也可以通过抑制肝细胞凋亡和坏死发挥护肝作用[45]。因此，甘草酸制剂不仅具有抑制SARS-CoV-2诱导的细胞因子风暴的潜力，也可缓解病毒或药物造成的肝损伤。但须注意其引起的低血钾和高血压等副作用，因为甘草酸制剂通过抑制11β-羟基类固醇脱氢酶(11β-HSD)与盐皮质激素受体结合，而表现出一系列盐皮质激素样活性[46]。目前，有研究发现甘草酸二铵治疗普通型COVID-19患者的临床疗效显著且安全性高，能够明显抑制机体的炎性反应和提高免疫功能[47]。

2.6 其他

鉴于TNF-α是过度炎症反应的主要炎症因子之一，TNF-α抑制剂依那西普可能在抑制细胞因子风暴上发挥作用。其可显著降低巨噬细胞和中性粒细胞等炎性细胞浸润、炎性细胞因子TNF-α,IL-6,IFN-γ分泌和Toll样受体(TLR3、TLR4和TLR7)的表达，还下调和抑制核因子κB(NF-κB)的级联蛋白(如MyD88、TRIF、NF-κB和p65)，并增强宿主对病毒复制的控制[48]。CD8+T淋巴细胞中NKG2A表达上调，并伴有细胞功能缺陷(产生CD107a、IFN-γ、IL-2、颗粒酶B和TNF-α的能力降低)，抗病毒治疗后NKG2A+细胞毒性淋巴细胞百分比降低，提示重症肺炎患者中，SARS-CoV-2诱导的NKG2A表达可能与早期细胞毒性淋巴细胞功能衰竭有关，从而可能导致疾病进展。靶向NKG2A可能会阻止细胞毒性淋巴细胞的功能衰竭，有助于在SRAS-CoV-2感染的早期阶段消除病毒[49]。

3 小结

细胞因子介导的炎症反应是清除病原体过程中不可或缺的一步。然而，SARS-CoV-2诱导了过度的炎症反应，即细胞因子风暴，导致感染后弥漫性肺损伤、ARDS、多器官衰竭甚至死亡。目前，对于SARS-CoV-2如何影响宿主防御，导致严重免疫病理的分子和细胞机制尚不清楚。在后续的研究里，深入了解宿主对冠状病毒的免疫应答过程是必要的，这将有利于了解发病机制，指导疾病的治疗，改善预后。如何避免轻、中症患者发展为重症和危重症患者是目前治疗的重点、难点，而监测中性粒细胞/淋巴细胞比值、细胞因子、淋巴细胞亚群和病毒载量等指标有助于早期筛查、诊断和治疗。目前，治疗COVID-19尚无特效药，而疫苗的研发也是一个漫长的过程。因此，临床治疗上主要应用抗病毒药以及糖皮质激素、炎症因子拮抗剂、人免疫球蛋白、胸腺肽和恢复者血浆等，达到控制病毒在体内复制、抑制炎症和增强免疫功能的目的。血必净注射液、甘草酸制剂等中药也具有一定的治疗意义。尽管多种潜在治疗药物被发现，但无法确定是否使COVID-19患者受益，因此，需进行更多有关COVID-19治疗药物的临床研究，以验证药物的有效性以及用药的剂量和时机，同时监测不良反应。