細(xì)胞因子風(fēng)暴和病毒感染 你必須知道的

1. 什么是細(xì)胞因子風(fēng)暴？

細(xì)胞因子風(fēng)暴，也被稱為高細(xì)胞因子疾病，是一個(gè)健康而強(qiáng)大的免疫系統(tǒng)的全身性表達(dá)，導(dǎo)致釋放超過150種炎癥介質(zhì)，如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、MCP-1和IL-8等。血清中既有促炎細(xì)胞因子，也有抗炎細(xì)胞因子的升高，這些細(xì)胞因子之間的激烈而常常致命的相互作用被稱為“細(xì)胞因子風(fēng)暴”。

這是由細(xì)胞因子與免疫細(xì)胞之間的正反饋循環(huán)引起的嚴(yán)重過度免疫反應(yīng)。癥狀包括高熱、紅腫、嚴(yán)重疲勞和惡心，有時(shí)可能導(dǎo)致致命后果。細(xì)胞因子風(fēng)暴是急性呼吸窘迫綜合癥和多器官功能衰竭的重要原因（圖1）。

2. 為什么病毒侵襲會(huì)引發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴？

病毒通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)入宿主目標(biāo)細(xì)胞，大量增殖繁衍，然后通過出芽或誘導(dǎo)編程性細(xì)胞死亡釋放更多病毒。這些釋放的病毒被宿主免疫細(xì)胞上的模式識(shí)別受體所識(shí)別。隨后，免疫細(xì)胞通過一系列信號(hào)傳導(dǎo)釋放大量細(xì)胞因子，激活更多免疫細(xì)胞，參與病毒的清除。

然而，正如你所知，免疫是一把雙刃劍。當(dāng)機(jī)體的免疫激活試圖清除異質(zhì)性致病微生物時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)體自身的損傷。如果病毒數(shù)量龐大，免疫力強(qiáng)大，會(huì)導(dǎo)致更嚴(yán)重的局部抗?fàn)帲l(fā)局部炎癥和細(xì)胞損傷，即細(xì)胞因子風(fēng)暴。此時(shí)，病情可能會(huì)惡化。

以埃博拉病毒為例，它通過潛伏在宿主未成熟的樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等中，逃避免疫系統(tǒng)的識(shí)別。經(jīng)過大量復(fù)制和迅速傳播，導(dǎo)致多器官細(xì)胞壞死和分解。當(dāng)埃博拉病毒隨著分解的細(xì)胞一起釋放出來時(shí)，免疫系統(tǒng)會(huì)迅速識(shí)別。由于病毒數(shù)量龐大，免疫系統(tǒng)被充分激活，釋放大量促炎細(xì)胞因子、組織因子和血管活性肽。這些釋放的因子導(dǎo)致穿透血管壁，釋放大量一氧化氮，造成血管壁的繼發(fā)性損傷，破壞凝血系統(tǒng)。這些反應(yīng)將引起體內(nèi)發(fā)熱、內(nèi)出血，最終導(dǎo)致多器官功能衰竭（圖2）。

3. 病毒與細(xì)胞因子風(fēng)暴

細(xì)胞因子風(fēng)暴在病毒感染、某些藥物以及造血系統(tǒng)疾病中較為常見。細(xì)胞因子風(fēng)暴是急性呼吸窘迫綜合癥（ARDS）和多器官功能衰竭的重要原因之一。在許多疾病中，它也是死亡的重要原因之一，并且近年來引起越來越多的關(guān)注。在本文中，我們主要關(guān)注由病毒感染引發(fā)的細(xì)胞因子風(fēng)暴。除埃博拉病毒外，登革熱病毒、高致病性禽流感病毒（H5N1、H1H1等）、巨細(xì)胞病毒、天花病毒、SARS病毒和MERS病毒均可引發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴。

3.1 SARS病毒與細(xì)胞因子風(fēng)暴

嚴(yán)重急性呼吸綜合癥（SARS）是由SARS冠狀病毒感染引起的高熱、干咳和胸悶等主要癥狀。這起事件始于2002年12月。關(guān)于SARS引發(fā)的細(xì)胞因子風(fēng)暴，香港大學(xué)的裴宇翔博士在尸檢中發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重SARS患者的肺組織受損嚴(yán)重，肺泡中存在多核巨細(xì)胞，肺泡巨噬細(xì)胞核內(nèi)的兩性染色質(zhì)結(jié)合蛋白染色陽性增多。這些細(xì)胞可以分泌TNF、IL-1、TGF等細(xì)胞因子，然后誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞激活、細(xì)胞外基質(zhì)沉積和肺泡上皮損傷修復(fù)。肺組織中紅細(xì)胞的吞噬現(xiàn)象表明，細(xì)胞因子調(diào)節(jié)失控。據(jù)推測(cè)，SARS感染引發(fā)了許多炎癥介質(zhì)的釋放。

劉志英檢測(cè)到治愈和死亡SARS患者體內(nèi)存在大量炎癥和抗炎因子。高水平的IL-6、IL-8和IL-10表明這三種細(xì)胞因子在疾病進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。在SARS患者的治療中，常常使用類固醇激素來抑制細(xì)胞因子的釋放，減少免疫反應(yīng)并降低死亡率。

正如在《2019新型冠狀病毒》一文中所提到的，SARS-CoV-2與2002年的SARS-CoV序列相似度約為70%，與MERS-CoV相似度約為40%。SARS-CoV-2是一種新的冠狀病毒毒株，之前在人類中從未發(fā)現(xiàn)過。感染冠狀病毒的人通常表現(xiàn)出呼吸癥狀、發(fā)熱、咳嗽、呼吸急促和呼吸困難。在更嚴(yán)重的情況下，感染會(huì)引發(fā)肺炎、嚴(yán)重急性呼吸綜合癥、腎功能衰竭，甚至導(dǎo)致死亡。2019-nCoV感染引發(fā)了嚴(yán)重的肺炎疫情。感染者大多是健康人和年輕成年人，癥狀類似于SARS。部分患者會(huì)在病情從輕微轉(zhuǎn)為嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)突然變化，細(xì)胞因子風(fēng)暴成為不可忽視的問題。

3.2 流感病毒與細(xì)胞因子風(fēng)暴

流感病毒引發(fā)小鼠膠質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞因子風(fēng)暴。周建祥等分離培養(yǎng)了新生小鼠腦皮層的膠質(zhì)細(xì)胞，分別在6小時(shí)和24小時(shí)內(nèi)體外感染星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的甲型H1N1和H3N2流感病毒。收集上清液并通過超濾分子保留去除流感病毒。分別用不同培養(yǎng)時(shí)間的條件上清液刺激星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞。24小時(shí)后提取RNA并進(jìn)行逆轉(zhuǎn)錄，用實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)前炎性因子（TNF-α、IL-1β和IL-6）和趨化因子（IP-10、MCP-1和MIP-1）。

該研究表明，不同培養(yǎng)時(shí)間的條件上清液可上調(diào)正常膠質(zhì)細(xì)胞中的前炎性因子TNF-α、IL-1β、IL-6和趨化因子IP-10、MCP-1、MIP-1，上調(diào)程度不同產(chǎn)生細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)效應(yīng)。甲型H1N1和H3N2流感病毒感染的星形膠質(zhì)細(xì)胞引發(fā)的細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)效應(yīng)可能與免疫病理性損害有關(guān)。

3.3 EBV與細(xì)胞因子風(fēng)暴

EBV相關(guān)的淋巴細(xì)胞增殖性疾病與細(xì)胞因子風(fēng)暴有關(guān)。EBV相關(guān)淋巴細(xì)胞增殖性疾?。–AEBV）被稱為EBV+LPD，于2008年9月8日至9日在美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院舉行的EBV-LPD研討會(huì)上提名。EBV+LPD分為B細(xì)胞型（EBV+B-LPD）和T/NK細(xì)胞型（EBV+T/NK-LPD）。也稱為出血性綜合征（HPS）。木村等分析了39例T-CAEBV和NK-CAEBV患者的病毒學(xué)差異和細(xì)胞因子分泌情況。他們發(fā)現(xiàn)IL-1β、IL-10和IFN-γ在血清中高度表達(dá)，但NK細(xì)胞型感染患者的IL-13水平高于T細(xì)胞型，部分進(jìn)展為HPS的患者血清表達(dá)IL-1β和IFN-γ。此外，19例CAEBV患者的外周血單個(gè)核細(xì)胞中的細(xì)胞因子轉(zhuǎn)錄如IL-1α、IL-1β、IL-10、IL-12p35、IL-13、IL-15、TNF-α和IFN-γ增加。

此外，石井等發(fā)現(xiàn)單核細(xì)胞可以通過細(xì)胞膜上的IL-15促進(jìn)EBV相關(guān)NK/T細(xì)胞增殖并分泌LMP1，展示了IL-15在EBV-LPD疾病進(jìn)展中的重要作用。SNK6細(xì)胞系高度表達(dá)IFN-γ、IL-9和IL-10。IL-10通過促進(jìn)LMP1和CD25的分泌間接促進(jìn)細(xì)胞增殖。不同類型的EBV-LPD表達(dá)不同的細(xì)胞因子。

4. 是否有細(xì)胞因子風(fēng)暴的治療方法？

目前，細(xì)胞因子風(fēng)暴的治療主要包括以下四項(xiàng)措施：

• 抗休克療法（癥狀治療，救命第一）：輸液以確保血容量，應(yīng)用血管活性藥物，必要時(shí)進(jìn)行機(jī)械通氣，保護(hù)重要器官功能；
• 支持和癥狀治療（恢復(fù)體力）：常規(guī)輸液，維持水、電解質(zhì)和酸堿平衡，營(yíng)養(yǎng)支持等；
• 抑制過度的免疫細(xì)胞活化和細(xì)胞因子產(chǎn)生（痊愈，尋求康復(fù)）：在臨床上，常常使用激素治療（腎上腺皮質(zhì)激素等）以適當(dāng)?shù)膭┝亢头椒?，以及非甾體抗炎藥和自由基清除劑（大量維生素C、維生素E等）。
• 抗體中和細(xì)胞因子風(fēng)暴（精準(zhǔn)治療）：使用中和升高的細(xì)胞因子的單克隆抗體，以防止嚴(yán)重疾病和死亡。

5. 是否有細(xì)胞因子風(fēng)暴的藥物？

根據(jù)細(xì)胞因子風(fēng)暴的機(jī)制，藥物開發(fā)的思路源于以下原則：

• 減少活化的細(xì)胞因子，如IL-12、IFN-γ、TNF-α等；
• 增加抑制性細(xì)胞因子，如IL-10、TGF-β等；
• 減少白細(xì)胞進(jìn)入炎癥組織，如1-磷酸鞘脂（S1P）。

研究人員從以上三個(gè)思路進(jìn)行了大量研究工作，研究了各種皮質(zhì)類固醇、PPAR激動(dòng)劑、S1P1受體激動(dòng)劑、COX抑制劑、抗TNF抗體、ACEI / ARB抑制劑和OX40抑制劑等對(duì)抗細(xì)胞因子風(fēng)暴的藥物。在上述治療方法中，目前在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中效果最好的與肺炎相關(guān)的細(xì)胞因子風(fēng)暴治療是1-磷酸鞘脂受體1激動(dòng)劑（S1PR1）。

磷酸鞘脂-1-磷酸（S1p）是一種信號(hào)性的鞘脂，具有五個(gè)亞型的受體，在肺組織中主要在血管內(nèi)皮細(xì)胞和淋巴細(xì)胞中表達(dá)。S1P1激動(dòng)劑（CYM-5442和RP-002）已被報(bào)道通過減輕細(xì)胞因子和抑制先天免疫細(xì)胞的浸潤(rùn)，保護(hù)小鼠免于嚴(yán)重流感感染引起的死亡。

在2009年H1N1大流行性流感的小鼠模型中，單獨(dú)的S1P1受體激動(dòng)劑可將致命感染引起的死亡率降低80%以上。此外，與奧司他韋的聯(lián)合使用可以將小鼠的死亡率降低96%。這是迄今為止在治療病毒引發(fā)的細(xì)胞因子風(fēng)暴時(shí)使用免疫調(diào)節(jié)策略取得的最好效果。

目前，諾維諾的Siponimod，一種鞘脂-1-受體調(diào)節(jié)劑藥物，已獲得多發(fā)性硬化癥的治療批準(zhǔn)。因此，Siponimmod能否用于SARS-CoV-2病毒感染引起的嚴(yán)重肺炎？與瑞德西韋相比，獲批的西泮酮具有更好的安全性，并且與在危重病人中大量使用激素相比，靶向性的西泮酮副作用更小，它是否與洛匹那韋/利托那韋等抗病毒藥物一起使用會(huì)效果更好？讓我們期待未來的科研。