重癥手足口病致死機(jī)制及其防治的研究進(jìn)展

楊恩輝，單鳴鳳，周凱

(南京醫(yī)科大學(xué)附屬兒童醫(yī)院感染科，南京 210000)

手足口病是由腸道病毒引起，為3歲以下兒童普遍多見的傳染性疾病，主要表現(xiàn)為手、足、口、臀部出現(xiàn)丘皰疹。自2008年以來，中國大陸每年均廣泛暴發(fā)疫情，早期其主要病原體為柯薩奇病毒A組16型(Coxsackievirus A16,CVA16)和腸道病毒71型(enterovirus 71，EV71)，近年來新的病原體呈暴發(fā)性增加，如CVA6、CVA10等，危重病例多由EV71導(dǎo)致[1-4]。雖然手足口病臨床表現(xiàn)以輕癥為主，但重癥、死亡病例仍時有報道。多數(shù)國家(包括發(fā)達(dá)國家)曾報道過手足口病死亡病例[1-3]，國內(nèi)江蘇、浙江、重慶、湖南等地也均有報道[4-7]。2008—2014年，中國大陸共報道10 717 283例手足口病，其中3 046例死亡，病死率為0.03%[7]。Zhao等[8]對EV71相關(guān)的手足口病病死率進(jìn)行了系統(tǒng)評價和薈萃分析，發(fā)現(xiàn)隨機(jī)效應(yīng)匯總病例病死率為1.7%(95%CI1.2%～2.4%)。目前手足口病的臨床病理特征及其內(nèi)在機(jī)制仍不明確?，F(xiàn)就手足口病致死的機(jī)制及防治重癥方面的研究進(jìn)展予以綜述。

1 手足口病的致死機(jī)制

研究認(rèn)為，手足口病發(fā)展至危重癥甚至死亡是病毒入侵人體后引發(fā)的宿主異常的神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)以及產(chǎn)生的炎癥因子風(fēng)暴等共同作用的結(jié)果[9-10]。但病毒侵入人體后啟動致死的機(jī)制目前仍不清楚。

1.1神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)紊亂 腸道病毒感染后最常引發(fā)的神經(jīng)內(nèi)分泌免疫紊亂的結(jié)局為造成神經(jīng)源性肺水腫，進(jìn)而出現(xiàn)肺出血，結(jié)合既往關(guān)于手足口病死亡病例的報道可以發(fā)現(xiàn)肺出血或肺水腫是絕大多數(shù)危重型手足口病的死亡原因[11-12]。有研究認(rèn)為,重癥手足口病主要通過兩個方面來引發(fā)神經(jīng)源性肺水腫：一方面病毒侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)后，入侵下丘腦，造成局部功能紊亂，引起交感神經(jīng)過度興奮，使得腎上腺素、去甲腎上腺素等兒茶酚胺物質(zhì)大量釋放，造成血液中兒茶酚胺水平明顯增高，兒茶酚胺作用于心臟和血管的相關(guān)受體后，發(fā)生血流動力學(xué)的改變，出現(xiàn)明顯的高血壓；同時，在兒茶酚胺的作用下肺循環(huán)和體循環(huán)的血液分布出現(xiàn)異常，肺部血管的壓力升高明顯，引發(fā)肺毛細(xì)血管通透性異常，從而發(fā)生肺水腫，導(dǎo)致肺部通氣血流比例失調(diào)和氧合障礙[13]。另一方面是肺毛細(xì)血管的通透性改變。臨床研究發(fā)現(xiàn)，部分重癥手足口病所致神經(jīng)源性肺水腫的病例血壓正常且血流量分布也未發(fā)生改變，可能是神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)出神經(jīng)遞質(zhì)直接作用于肺部所致[14-15]。神經(jīng)源性肺水腫發(fā)生可能的原因是交感神經(jīng)受到病毒刺激后兒茶酚胺物質(zhì)大量釋放，血液循環(huán)中突然增加的兒茶酚胺作用于α、β腎上腺素受體豐富的肺毛細(xì)血管床，直接損傷肺毛細(xì)血管，導(dǎo)致肺毛細(xì)血管的通透性增加，從而出現(xiàn)神經(jīng)源性肺水腫。有學(xué)者使用綠色熒光蛋白嵌合EV71研究了EV71在新生恒河猴獼猴中樞神經(jīng)系統(tǒng)腦組織不同區(qū)域內(nèi)的動態(tài)分布以及病理特征，將結(jié)果與EV71感染死亡的手足口病患者尸檢中獲得的腦組織進(jìn)行比較，結(jié)果表明該病毒在腦干血管和神經(jīng)核周圍區(qū)域普遍存在，且在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表現(xiàn)出對星形膠質(zhì)細(xì)胞的偏好[16]。無論在體內(nèi)還是體外人和獼猴系統(tǒng)中感染的星形膠質(zhì)細(xì)胞均表現(xiàn)出興奮性神經(jīng)遞質(zhì)和細(xì)胞因子的表達(dá)增加，這就刺激了興奮性神經(jīng)遞質(zhì)去甲腎上腺素和腎上腺素的神經(jīng)元分泌，這一過程所引發(fā)的病理生理學(xué)改變印證了之前的兒茶酚胺學(xué)說[13]。

1.2炎癥因子風(fēng)暴 腸道病毒感染后可出現(xiàn)明顯的神經(jīng)癥狀，這可能不是由病毒感染直接引起，有報道炎癥細(xì)胞因子[如白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-6、IL-8和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)]對腦細(xì)胞具有神經(jīng)毒性作用[17-19]，所以過度激活的炎癥反應(yīng)可能是重癥手足口病的致病因素。星形膠質(zhì)細(xì)胞可釋放IL-1β、TNF-α和IL-6等炎癥介質(zhì)，這些炎癥介質(zhì)可以改變血腦屏障通透性并將免疫細(xì)胞從血液循環(huán)吸引到神經(jīng)組織中，從而促進(jìn)適應(yīng)性免疫以及先天性免疫的炎癥反應(yīng)，這些均可以造成腦組織的損傷。此外，有研究發(fā)現(xiàn)被EV71感染的患者血清或腦脊液中炎癥因子水平顯著升高，如IL-6、TNF-α和IL-8等，EV71感染并發(fā)腦炎和肺水腫的患者腦脊液中γ干擾素誘導(dǎo)IL-10和IL-8的水平顯著高于未感染的對照者[20]。有研究表明，腦炎患者或沒有并發(fā)癥的患者與正常兒童的細(xì)胞因子水平比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義,而EV71相關(guān)性腦炎合并肺水腫患者血清中的炎癥因子水平顯著升高，且這種復(fù)雜情況的最佳預(yù)測因子為血清IL-6，IL-6>70 pg/mL時預(yù)測EV71相關(guān)性腦炎合并肺水腫的靈敏度、特異度、陽性和陰性預(yù)測值均為100%[21]。同時在存在嚴(yán)重的神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥的病例中腦脊液中的IL-6水平也顯著升高，所以腦脊液中的IL-6水平被認(rèn)為與EV71感染中疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)[21]。合并腦炎和肺水腫的患者腦脊液中的促炎細(xì)胞因子水平高于血清[22]。在EV71感染的新生小鼠模型中也觀察到IL-6水平顯著升高[22]。這表明，IL-6在EV71誘導(dǎo)的免疫發(fā)病機(jī)制中起主要作用，且與疾病嚴(yán)重程度密切相關(guān)。所以，在手足口病進(jìn)展成重癥腦炎與神經(jīng)源性肺水腫的過程中，炎癥因子發(fā)揮了重要作用[23]。另外，肺水腫患者還具有較低的循環(huán)CD4(T細(xì)胞)、CD8(T細(xì)胞)和自然殺傷細(xì)胞。因此，顯著增加的細(xì)胞因子(IL-6、IL-10、IL-13、TNF-α等)以及淋巴細(xì)胞免疫調(diào)節(jié)活性的特定降低可能參與了EV71相關(guān)性肺水腫的發(fā)病。

1.3病毒受體 EV71的受體為P選擇素糖蛋白配體1(P-selectin glycoprotein ligand-1,PSGL-1)和人清道夫受體B2(scavenger receptor B2，SCARB2)[21，24]。其中，PSGL-1主要分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大腦、小腦和腦干；呼吸系統(tǒng)的喉、氣管、支氣管，細(xì)支氣管和肺泡細(xì)胞；少量分布于腸黏膜上皮和腺上皮細(xì)胞，在脾臟、肝臟和心臟細(xì)胞中無表達(dá)或偶爾表達(dá)。SCARB2在中樞神經(jīng)組織、呼吸系統(tǒng)和腸道組織中呈陽性表達(dá)，在少數(shù)手足口病患兒的肝細(xì)胞呈陽性表達(dá)[25-26]。此外，所有病毒抗原陽性細(xì)胞均表達(dá)SCARB2。Gu等[27]和劉巖等[28]研究結(jié)果顯示，在所有手足口病患者、健康兒童和成人三組人群中，SCARB2在肺支氣管、支氣管上皮細(xì)胞、炎癥細(xì)胞和肺泡上皮細(xì)胞上的分布差異無統(tǒng)計學(xué)意義。然而，PSGL-1并不是在所有兒童的細(xì)胞中表達(dá)，PSGL-1僅分布于手足口病患者的炎癥細(xì)胞，健康對照者未見表達(dá)[25,27-28]。有學(xué)者認(rèn)為，在兒童中，EV71作用于SCARB2受體后患兒更容易受到感染，從而導(dǎo)致手足口病，提示EV71受體PSGL-1可能在致死性手足口病的發(fā)病機(jī)制中起重要作用，但該假說有待進(jìn)一步研究[28]。

1.4非結(jié)構(gòu)病毒3C蛋白 研究顯示，EV71通過非結(jié)構(gòu)病毒3C蛋白激活胱天蛋白酶-3(caspase-3)以誘導(dǎo)宿主細(xì)胞凋亡，3C蛋白的水解活性是caspase-8、caspase-9和caspase-3活化所必需的，然而3C蛋白不直接結(jié)合激活caspase-3而是結(jié)合caspase-8和caspase-9[29]。另外，抑制caspase-3活性或使用caspase-3抑制劑可減弱3C蛋白轉(zhuǎn)染細(xì)胞的凋亡及保護(hù)宿主細(xì)胞免受EV71感染的細(xì)胞病變效應(yīng)并防止細(xì)胞周期停滯，進(jìn)一步證實(shí)caspase-3的活化參與手足口病死亡進(jìn)程，然而目前3C蛋白激活caspase-3以及caspase-3激活影響病毒復(fù)制的機(jī)制尚不清楚。

1.5氧化應(yīng)激 決定傳染病結(jié)果的重要因素為宿主的氧化還原穩(wěn)態(tài)。過度的氧化應(yīng)激可以促進(jìn)病毒復(fù)制，同時病毒在宿主細(xì)胞中可以進(jìn)一步誘導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)。但對于感染細(xì)胞中活性氧類生成的詳細(xì)機(jī)制仍不明確。在目前的研究中，EV71感染可誘導(dǎo)線粒體活性氧類產(chǎn)生，這對病毒復(fù)制必不可少，在EV71感染細(xì)胞后，細(xì)胞中的線粒體可經(jīng)歷一系列形態(tài)學(xué)變化并表現(xiàn)出功能異常，如線粒體電化學(xué)電位的降低和寡霉素不敏感的氧消耗增加、呼吸控制率明顯低于正常，這導(dǎo)致感染細(xì)胞的總腺嘌呤核苷酸庫和ATP含量顯著減少，然而線粒體質(zhì)量可能有補(bǔ)償性增加，消耗了有效的能量產(chǎn)生，且感染的細(xì)胞上調(diào)線粒體的生物發(fā)生以補(bǔ)償它們的功能缺陷，進(jìn)一步證實(shí)線粒體是EV71感染細(xì)胞中的主要活性氧類來源[30]。

1.6其他 有研究發(fā)現(xiàn)，在膿毒癥和缺血再灌注的情況下外源性和內(nèi)源性一氧化氮的形成可能誘導(dǎo)肺水腫的發(fā)展[31]。Kao等[11]在肺出血的手足口病患者中發(fā)現(xiàn)一氧化氮合酶信使RNA表達(dá)增加，一氧化氮合酶表達(dá)增加是否表明一氧化氮的形成對肺臟有害目前尚不明確。因此，肺水腫的發(fā)生機(jī)制可能涉及誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和一氧化氮。另外，在死亡病例的肺部尸檢中發(fā)現(xiàn)，雖然Na+，K+-ATP酶染色沒有增加，但大部分病例的肺水通道蛋白-4染色明顯減少，這種減少可能導(dǎo)致致命性肺水腫的發(fā)生[32]。

2 重癥手足口病的監(jiān)護(hù)及治療

重癥手足口病治療的難點(diǎn)為早期缺乏特異性，臨床不容易識別，同時病情進(jìn)展較快，因目前尚無特效抗腸道病毒藥物，故以控制高熱、止驚、降顱壓等對癥、生命支持治療為主。

2.1抗病毒 臨床研究及指南中均提示在手足口病早期使用利巴韋林及干擾素可能有一定療效，但同時應(yīng)考慮其療程及相關(guān)不良反應(yīng)。另外，一些有潛在抗病毒作用的藥物正在進(jìn)一步探索及嘗試中，如槲皮素有效抑制EV71 3C蛋白活性，從而阻斷EV71復(fù)制，能有效治療EV71感染[33]。氯喹可能是一種對抗手足口病相關(guān)腸道病毒的廣譜抗病毒藥物[34]。有研究建議，穿心蓮內(nèi)酯可在進(jìn)行臨床試驗(yàn)后進(jìn)一步評估是否可以治療EV71感染[35]。另外，訶子酸(一種可水解單寧)在體外和體內(nèi)對EV71呈現(xiàn)抗病毒活性[36]。

2.2降顱壓 有頭痛、嘔吐、視神經(jīng)盤水腫等顱內(nèi)壓升高表現(xiàn)的危重病例可給予甘露醇1 g/kg，2～3 h一次，同時并用呋塞米，或給予白蛋白后使用呋塞米。甘露醇的頻繁使用可造成腎功能受損，為避免腎功能損害，對于一些連續(xù)使用甘露醇3～4 d后仍需每4小時使用1次脫水劑的患兒，可改為甘露醇與甘油果糖4 h交替使用。對于顱內(nèi)壓異常升高或存在低鈉血癥的患者，可考慮使用濃氯化鈉溶液(3%)[37]。

2.3呼吸及心血管功能支持 保持呼吸道通暢的同時監(jiān)測生命體征，出現(xiàn)血性泡沫痰、發(fā)紺、呼吸困難、肺部啰音等肺出血、肺水腫表現(xiàn)時應(yīng)及時給予機(jī)械通氣，進(jìn)行呼氣末正壓通氣。對于危重癥患兒早期給予氣管插管呼吸機(jī)輔助通氣等呼吸支持，可以減輕肺部滲出，改善通氣和提高脈搏血氧飽和度，阻止病情惡化而出現(xiàn)肺水腫、肺出血等，可明顯降低病死率。心血管方面，多巴胺、多巴酚丁胺、米力農(nóng)等血管活性藥物可有效糾正血壓，改善循環(huán)，尤其是危重癥病例出現(xiàn)低血壓及循環(huán)障礙時應(yīng)及時應(yīng)用。若應(yīng)用多巴胺、多巴酚丁胺治療后仍不能糾正低血壓，可給予去甲腎上腺素維持靜脈滴注。米力農(nóng)具有增強(qiáng)心肌收縮力，降低周圍血管阻力的作用，危重癥手足口病患兒合并高血壓時，血流動力學(xué)表現(xiàn)為高排血量高血管阻力型，可給予米力農(nóng)治療。若效果欠佳，可給予硝普鈉等血管活性藥物擴(kuò)張外周血管，通過減輕心臟后負(fù)荷來降低血壓[37-39]。有學(xué)者提出對血管活性藥物和機(jī)械通氣治療均無反應(yīng)的患兒需要借助體外膜肺氧合技術(shù)、體外左心支持或體外膜肺氧合+左心減壓，但需注意嚴(yán)重腦功能衰竭的患兒不建議使用體外膜肺氧合+左心減壓[37]。

2.4生物制品和激素療法 由于丙種球蛋白和糖皮質(zhì)激素可以調(diào)節(jié)宿主自身異常的免疫反應(yīng)，危重癥手足口病患兒以及有腦脊髓炎和持續(xù)高熱等表現(xiàn)者可酌情給予丙種球蛋白、激素輔助治療，丙種球蛋白及激素的應(yīng)用可改善由宿主自身異常的免疫反應(yīng)所致的炎癥因子風(fēng)暴及患兒腦損傷情況，提高治療效果。一般丙種球蛋白劑量為1.0 g/(kg·d)，連用2 d。激素可選用甲潑尼龍1～2 mg/(kg·d)，或氫化可的松3～5 mg/(kg·d)或地塞米松0.2～0.5 mg/(kg·d)，療程為3～5 d[37]。另外，有研究顯示抑制caspase-3活性可減少EV71病毒蛋白表達(dá)和病毒產(chǎn)生，表明caspase-3抑制劑可能是治療和預(yù)防手足口病的新型治療方法[29]。

2.5血液濾過療法及其他 血液濾過能有效降低重癥手足口病患兒血清中的炎癥細(xì)胞因子以及兒茶酚胺水平，從而降低免疫炎癥反應(yīng)，調(diào)節(jié)水、電解質(zhì)平衡、維持腎功能、逆轉(zhuǎn)心功能障礙，從而減輕危重型病例的臨床癥狀，促進(jìn)恢復(fù)。臨床回顧性研究發(fā)現(xiàn)，重癥手足口病患兒經(jīng)血液濾過后血管活性物質(zhì)水平明顯降低,心功能和循環(huán)功能指標(biāo)改善,但由于接受血液濾過的病例較少，目前對于血液濾過的救治效果仍缺乏有力證據(jù)[40-42]。有研究發(fā)現(xiàn),阿片類受體拮抗劑納洛酮因可阻斷神經(jīng)免疫調(diào)節(jié)紊亂所導(dǎo)致的中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害，故可以延緩重癥手足口病的疾病進(jìn)展[43]。

3 手足口病的疫苗預(yù)防

自2016年3月起，EV71滅活疫苗(人二倍體細(xì)胞)逐漸在國內(nèi)開始進(jìn)行接種。疫苗接種后EV71感染較前減少，重癥手足口病的發(fā)病率及病死率明顯降低[44-45]。隨著EV71疫苗的使用，手足口病的病原學(xué)也發(fā)生了改變，持續(xù)的病原學(xué)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，其他腸道病毒感染包括CVA6和CVA10呈暴發(fā)性增加，導(dǎo)致手足口病的發(fā)病率并沒有明顯下降[46-47]。因此，手足口病的防治需要針對多種病原體廣泛保護(hù)的多價疫苗。有研究表明，CVA10-病毒樣顆粒(virus-like particles,VLP)、EV71-VLP、CVA16-VLP、CVA6-VLP組合配制的四價病毒樣顆粒疫苗，成為廣譜手足口病候選疫苗之一；另外還有學(xué)者設(shè)計了手足口病和水痘的聯(lián)合疫苗、EV71/CVA16二價疫苗和EV71、CVA16、CVA6三價疫苗等[48-51]。

4 小 結(jié)

重癥手足口病的致死機(jī)制復(fù)雜，可能與宿主自身的免疫應(yīng)答、體液調(diào)節(jié)、神經(jīng)內(nèi)分泌紊亂等因素相關(guān)。目前對于重癥手足口病患兒的處理，早期診斷以及早期臨床干預(yù)是降低病死率的關(guān)鍵。臨床上由于缺乏特異的抗腸道病毒藥物，故對重癥手足口病的治療以對癥支持為主。對危重癥手足口病患兒的治療應(yīng)在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上嘗試新的治療方法，如血液濾過，體外膜肺氧合等。隨著手足口病疫苗的上市及接種率的提高，重癥手足口病的患病率較前大幅下降，其免疫原性和保護(hù)效力值得肯定。未來對于重癥手足口病所帶來的疾病負(fù)擔(dān)和公共衛(wèi)生安全問題仍存在很多挑戰(zhàn)，應(yīng)考慮年齡、地區(qū)差異、病毒變異血清型不同等問題，致力于闡明其發(fā)病機(jī)制、流行病學(xué)，病原體譜和免疫模式，并在隨后的研究中優(yōu)化干預(yù)措施。