中藥防治新型冠狀病毒肺炎機制的研究進展 *

陶嘉磊，林麗麗，沈存思，謝彤，趙霞，汪受傳，單進軍，紀建建

(南京中醫(yī)藥大學中醫(yī)兒科學研究所，江蘇省兒童呼吸疾病(中醫(yī)藥)重點實驗室，江蘇 南京 210023)

新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)以呼吸道飛沫和密切接觸傳播為主，傳染性極強，可導致較為嚴重的下呼吸道感染[1]。截至目前，SARS-CoV-2疫情已在全球100多個國家蔓延，形勢比較嚴峻，我國將新型冠狀病毒肺炎(Corona virus disease 2019，COVID-19)納入法定傳染病乙類管理，采取甲類傳染病的防控措施，而當前尚無針對SARS-CoV-2的特效藥物。COVID-19屬中醫(yī)學“疫病”范疇，《素問·刺法論》載：“五疫之至，皆相染易，無問大小，病狀相似。”[2]諸多臨床實踐已證實以清肺排毒湯[3]、金花清感顆粒[4]、連花清瘟顆粒/膠囊[5]等為代表的中藥復方在COVID-19的防治中發(fā)揮了重要作用，在改善患者癥狀、縮短病程、延緩疾病進展、減少重癥轉化率、降低死亡率等方面體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢[6]，但內在作用機制尚需要進一步研究。本文主要概述COVID-19病理，對中醫(yī)藥在防治COVID-19中的應用及潛在療效機制進行綜述。

1 COVID-19的病理概述

中醫(yī)學將COVID-19歸屬于“疫病”范疇，為外受疫癘之氣而發(fā)。清代吳鞠通《溫病條辨》載：“疫者，癘氣流行，多兼穢濁?！盵7]結合臨證COVID-19患者舌苔多厚膩、重癥患者多肥胖等特性，COVID-19病性屬陰，病因以“濕”為主，初起多寒濕，但疫病傳變迅速，有化熱、化燥、傷陰、致瘀、閉脫等變證之分[8]。現(xiàn)代醫(yī)學認為COVID-19是以肺為主要靶器官的全身多器官損傷性疾病，其病理特征涉及痰栓、炎癥、發(fā)熱、缺氧、休克等多個過程。COVID-19患者表現(xiàn)出明顯的痰栓、肺部損傷、免疫失調、細胞因子風暴等病理特征[9]。

2 中醫(yī)藥在COVID-19防治中的應用

中醫(yī)藥與瘟疫的斗爭已有幾千年歷史，擁有豐富的理論與實踐經驗。基于整體觀念和辨證論治的臨床思維，針對患者感染病毒后機體表現(xiàn)的不同反應進行辨證施治，中醫(yī)藥在抗COVID-19中具有療效可靠、毒副作用少、不易產生耐藥性等優(yōu)勢[1，6]。鑒于SARS-CoV-2感染引起呼吸、消化等多個系統(tǒng)表現(xiàn)出廣泛的生化、病理改變，中藥治療的作用靶點多而廣，與COVID-19治療的契合度更高。

國家衛(wèi)生健康委員會發(fā)布的COVID-19診療方案主要將輕型COVID-19患者辨證為濕熱襲肺證，普通型辨證為濕毒蘊肺證；重型患者疫毒閉肺、彌漫三焦，氣血兩燔，辨證為疫毒閉肺、正氣虛脫證[10]。針對COVID-19的辨證特點，COVID-19診療方案中推薦對COVID-19患者療效顯著的“三方三藥”，分別為清肺排毒方、宣肺敗毒方、化濕敗毒方、金花清感顆粒、連花清瘟膠囊以及血必凈注射液[11]。

清肺排毒湯由麻杏石甘湯、五苓散、小柴胡湯、射干麻黃湯合方加減而成，有疏通三焦、清肺排毒、平喘止咳的功效[10-11]，其中小柴胡湯具有祛邪、補正氣的作用，方中黃芩與柴胡通過直接抗病毒達到“驅邪”的功效。黃芩、柴胡中的黃芩素、山柰酚、槲皮素等成分能夠作用于SARS-CoV-2的水解酶3CL、受體血管緊張素轉化酶2(ACE2)，分子對接結果與瑞德西韋、洛匹那韋等藥物相當[12-13]；人參通過調節(jié)免疫力增強抗病毒免疫而補正氣。麻杏石甘湯具有辛涼宣泄、清肺平喘的功效，現(xiàn)代藥理學揭示其具有提高免疫力、抗炎、緩解肺部病理損傷的作用[14-15]。射干麻黃湯溫肺散寒、化飲滌痰，現(xiàn)代藥理學揭示其具有祛痰與抑制免疫過度活化的功效。五苓散具有利水滲濕、溫陽化氣功效，藥理學功效包括抗炎、改善機體免疫功能以及清除水腫[14]。綜上可見，以清肺排毒湯為代表的中藥方劑具有直接抗病毒、調節(jié)免疫、抗炎、祛痰、除水腫等功效，治療范圍涵蓋SARS-CoV-2感染引起的大多數(shù)癥狀，充分體現(xiàn)了中醫(yī)藥在COVID-19治療中的整體調節(jié)與辨證施治優(yōu)勢。

3 中醫(yī)藥防治COVID-19的分子機制初探

盡管中醫(yī)藥在COVID-19治療中優(yōu)勢明顯、療效確切[3-5]，但內在的分子學機制仍不清楚，一定程度上制約了中醫(yī)藥在全國乃至全球的推廣運用。對標COVID-19外在表型(癥狀、體征)與病理生理特征，以下將從抗病毒、調節(jié)免疫(增強抗病毒免疫力、抑制免疫損傷、抗炎)及修復肺損傷三個角度初析中醫(yī)藥抗COVID-19科研的潛在分子機制。

3.1 直接抗病毒

SARS-COV-2是一類表面具有包膜的球狀病毒，病毒粒子的外周是整齊排列的纖突，被脂質膜所包裹，在脂質膜上含有3種糖蛋白，分別是棘突糖蛋白(Spike glycoprotein，S蛋白)、膜蛋白(Membrane protein，M蛋白)、包膜蛋白(Envelope protein，E蛋白)[16]。其中S蛋白負責與宿主受體黏附，S蛋白差異性決定了宿主的種類；M蛋白與病毒粒子形狀的塑造相關；E蛋白與病毒的組裝和釋放相關。SARS-CoV-2復制周期包括侵入、復制、組裝與分泌等階段[16-17]，主要過程是：病毒S蛋白的S1亞基上的受體結合域(RBD)與宿主細胞表面的ACE2受體結合，觸發(fā)S2亞基的構象變化，誘導病毒和細胞膜的融合。融合后，病毒進入宿主細胞，將遺傳物質釋放到宿主細胞質中，利用宿主遺傳物質翻譯生成非RNA依賴的RNA聚合酶(RdRp)，進而以病毒RNA基因組為模板在RdRp作用下生成負鏈RNA，并進一步復制形成新的正鏈RNA。此外，病毒還會利用宿主細胞合成并翻譯出病毒的結構蛋白。最后，合成出的核衣殼蛋白(N)與RNA組裝形成螺旋核衣殼，并與其他結構蛋白裝配形成病毒顆粒，經胞吐釋放到細胞外。在SARS-CoV-2的復制周期中，阻斷任何一個環(huán)節(jié)，都能起到抗病毒作用。據(jù)文獻所報道，抗冠狀病毒藥物靶點主要為S蛋白、與病毒轉錄復制相關的RdRp、PLpro、3CLpro以及宿主上的ACE2等[17]，因此在進行中醫(yī)藥直接抗病毒作用研究時，應關注這些靶點。

此外，空斑形成試驗是驗證病毒藥效的金標準，通過觀測空斑實驗判斷中醫(yī)藥抗SARS-CoV-2作用具有較強的說服力。近期，發(fā)表在著名藥理學期刊PharmacologicalResearch的研究顯示，連花清瘟膠囊對SARS-CoV-2感染引起Vero E6細胞病變(CPE)顯示出良好的抑制作用，且呈劑量依賴關系，濃度為600 μg/mL時可完全抑制空斑形成，電鏡觀察到連花清瘟膠囊能夠顯著減少細胞中的囊泡病毒顆粒[18]。

3.2 調節(jié)免疫作用

病毒感染后，機體免疫系統(tǒng)迅速被激活以抵御病毒入侵。天然免疫系統(tǒng)率先通過模式識別受體(如TLR、RLH及NLR受體)識別病毒，進而產生一系列細胞因子(主要為Ⅰ型、Ⅲ型干擾素和炎性因子)抵抗病毒入侵，同時抗原提呈細胞攝取加工處理病毒抗原，并將抗原提呈給獲得性免疫細胞，啟動獲得性免疫應答，清除病毒[19]。免疫應答具有兩面性，因此，在抗病毒免疫研究中須判斷免疫效應是缺乏還是過度活化。以天然免疫應答為例，當某種病毒感染主要以誘導機體免疫效應缺失為特點時，研究思路應關注促進天然免疫細胞的增殖、成熟及分泌Ⅰ型、Ⅲ型干擾素以抵御病毒入侵；若病毒感染導致天然免疫過度活化，會誘發(fā)細胞因子風暴，造成組織損傷，此時研究應著眼于抑制過度的炎癥反應。根據(jù)目前COVID-19患者中免疫狀態(tài)變化，將從天然免疫應答(炎癥因子風暴)及獲得性免疫應答兩個層面簡述中醫(yī)藥通過調節(jié)免疫抗COVID-19的基本思路。

3.2.1 天然免疫應答與炎癥因子風暴 研究發(fā)現(xiàn)，COVID-19患者天然免疫細胞(單核細胞及中性粒細胞)的數(shù)量和比例沒有顯著差異，但卻被過度激活[20]，同時會出現(xiàn)炎癥因子風暴[21]，提示COVID-19患者天然免疫系統(tǒng)過度活化。天然免疫系統(tǒng)在對SARS-CoV-2應答過程中，產生一系列細胞因子抵御病毒入侵，若病毒遲遲不能被清除，會引起天然免疫細胞的持續(xù)活化，產生大量炎癥因子(白細胞介素、腫瘤壞死因子、干擾素及趨化因子等)，誘發(fā)炎癥因子風暴[21-22]。除干擾素抑制病毒復制外，過量的炎癥因子會破壞靶器官，導致肺組織免疫損傷。因此，在開展中醫(yī)藥治療COVID-19相關研究時應關注天然免疫的過度活化，抑制天然免疫系統(tǒng)的過度活化，可能是中醫(yī)藥有效防治COVID-19的途徑之一。麻杏石甘湯、小柴胡湯、射干麻黃湯等可抑制天然免疫細胞過度活化，抑制促炎因子(IL-1β、IL-6、IL-17、TNF-α)的分泌，進而減輕流感病毒引起的肺部炎癥或支氣管哮喘的變態(tài)反應[15]。

3.2.2 獲得性免疫應答 病毒感染后，抗原提呈細胞攝取處理并將抗原提呈給獲得性免疫細胞(主要為T細胞和B細胞)。T和B淋巴細胞迅速動員，其中，殺傷性T細胞會特異性攻擊并清除被病毒感染的細胞，B細胞通過特異性抗體中和病毒，并產生記憶性細胞與抗體防止病毒再次感染[23]。研究發(fā)現(xiàn)，COVID-19患者外周血中CD4+、CD8+T細胞和CD19+B細胞的數(shù)量顯著降低[20]，提示COVID-19患者獲得性免疫應答受損，尤其是負責體液免疫的B淋巴細胞數(shù)量下降，導致機體不能產生足量的抗體以中和病毒，最終引起感染加劇。因此，進行中醫(yī)藥抗COVID-19的科學研究時也需要關注機體獲得性免疫的狀況。

此外，COVID-19患者CD4+、CD8+T淋巴細胞比例減少的同時，部分亞群卻被過度激活。CD4+T細胞亞群中高度促炎性CCR4+CCR6+Th17比例增加；CD8+T細胞中細胞毒性顆粒濃度增高，其中31.6%細胞為穿孔素陽性，64.2%細胞為顆粒溶素陽性，30.5%細胞為顆粒溶素和穿孔素雙陽性[20]。穿孔素、顆粒溶素是T細胞發(fā)揮細胞毒作用，殺傷靶細胞的武器，但含量過高的穿孔素、顆粒溶素可導致嚴重的免疫損傷，所以這一點也需要引起重視。許多中醫(yī)藥方劑可通過調控獲得性免疫應答治療病毒感染，如小柴胡湯和麻杏石甘湯可抑制Th17細胞釋放IL-17A，改善肺部炎癥與損失[15]；葛根湯通過調節(jié)Th1型免疫應答，抵抗流感病毒的感染，而加味麻杏石甘湯通過靶向調節(jié)Th1/Th2失衡治療傳染性支氣管炎病毒感染[24]。

3.3 肺損傷與痰栓

既往研究表明痰栓形成與肺實質損傷存在密切聯(lián)系。病理解剖顯示，COVID-19患者肺部切面可見大量黏稠的分泌物從肺泡內溢出，并可見纖維條索狀；氣道腔內有白色泡沫狀黏液，支氣管腔內見膠凍狀黏液附著，臨床上稱這些黏稠的分泌物為痰栓[21]。COVID-19重癥患者小氣道存在大量高黏稠度的黏液(痰栓)，這些黏液阻礙氣道，引發(fā)肺組織通氣和換氣功能障礙，引起低氧血癥[21，25]。溶解痰栓或者抑制痰栓生成是治療COVID-19十分必要的措施，同時解析氣道中痰栓如何形成對于COVID-19的防治具有重要意義。

3.3.1 杯狀細胞與Clara細胞 杯狀細胞是大氣道內重要的分泌細胞，其與黏膜下腺體分泌的黏蛋白(主要為MUC5AC和MUC5B)是氣道黏液的重要組成部分[26]。氣道黏液能夠抵御病毒、細菌等病原微生物入侵肺組織細胞，在抵御微生物感染中發(fā)揮重要作用。病毒感染持續(xù)存在會誘導杯狀細胞快速分化，促進黏蛋白分泌，最終導致氣道黏液大量分泌，而過量的氣道黏液會阻塞氣道，導致呼吸窘迫[27]。終末小氣道發(fā)揮分泌作用的Clara細胞所產生的分泌蛋白CC16是支氣管黏液的重要組成部分，具有抗炎、抗氧化等多種功能[28]。病毒的持續(xù)感染同樣可導致Clara細胞異常增殖并分泌大量黏蛋白，阻塞終末小氣道，導致呼吸窘迫[29]。鑒于痰栓主要成分為黏蛋白類物質，而氣道內杯狀細胞和Clara細胞均可產生大量黏蛋白，因此COVID-19中痰栓的形成與這兩種細胞的功能異?？赡艽嬖诿芮新?lián)系。由此，靶向抑制杯狀細胞和Clara的異常增殖及黏液的過度分泌是化濕、化痰類中藥抗SARS-CoV-2的重要靶標。有研究表明，中藥百里香可抑制黏蛋白MUC5AC的產生，常被推薦用于治療由分泌液阻塞引起的呼吸系統(tǒng)疾病，而苦參可抑制杯狀細胞增生而減少分泌物產生[29]。

3.3.2 肺泡上皮屏障損傷 COVID-19肺組織病理以彌漫性肺泡損傷為主，肺泡腔內充滿大量脫落和增生的肺泡上皮細胞，形成透明膜[21]，提示COVID-19患者肺組織細胞，特別是肺上皮細胞損傷嚴重。肺上皮細胞損傷引起上皮屏障破壞，導致體液和蛋白質滲漏到肺泡腔內，水分可通過呼吸不斷蒸發(fā)，殘留的膠凍狀蛋白質在病理上表現(xiàn)為形成痰栓和透明膜[21]。結合上述COVID-19引起免疫過度活化，SARS-CoV-2感染引發(fā)的肺上皮細胞損傷可能是由病毒直接破壞和免疫損傷導致。SARS-CoV-2主要通過ACE2感染肺泡上皮細胞[9，21]，上皮細胞被感染后，病毒的快速復制與釋放會直接造成上皮細胞的損傷。若免疫系統(tǒng)不能及時清除病毒，肺泡上皮細胞可被持續(xù)感染并受到免疫系統(tǒng)攻擊，導致肺泡上皮細胞大量死亡，引起肺上皮屏障缺失，水分和蛋白進入呼吸道[19]。因此，直接改善病毒感染引發(fā)的肺泡上皮細胞損傷有助于保護屏障完整性，從而減少痰栓的形成，改善肺換氣功能。

3.3.3 肺毛細血管通透性 病理結果顯示，COVID-19患者肺組織廣泛充血、出血和肺水腫，肺泡腔內充滿大量滲出的單核細胞、淋巴細胞和漿細胞[21]，提示COVID-19患者肺毛細血管通透性異常。肺毛細血管通透性增高可導致血液中水、蛋白質和炎癥細胞滲漏到肺間質，引起間質水腫與痰栓。肺毛細血管內皮細胞層是肺和血液循環(huán)之間的機械屏障，也是氣體交換的重要場所，氧氣從肺泡彌散到肺毛細管內，通過紅細胞運輸?shù)饺斫M織。肺毛細血管內皮細胞受損會引起血管通透性增高，導致水和蛋白質、炎癥細胞滲漏至肺結締組織與肺實質，形成肺水腫[21]。而造成血管內皮細胞損傷的因素主要有病毒破壞、免疫損傷與炎癥因子風暴。

SARS-CoV-2通過與血管內皮細胞上的ACE2結合感染內皮細胞，感染的內皮細胞被病毒直接破壞或成為宿主免疫系統(tǒng)的靶細胞，可引起血管內皮細胞損傷。此外，病毒持續(xù)感染會導致大量炎癥因子與趨化因子釋放，趨化因子會誘導大量免疫細胞浸潤到受感染或受損的組織中，而浸潤過來的免疫細胞可釋放大量白三烯、前列腺素、血小板激活因子、補體、組胺、緩激肽、活性氧和一氧化氮等因子，這些細胞因子能夠直接損傷血管內皮細胞[21]。由此可見，從抑制炎癥因子風暴與免疫損傷對于修復血管內皮細胞損傷、重建肺毛細血管內皮屏障、最終改善肺水腫與減少痰栓具有重要意義，可能是中醫(yī)藥防治COVID-19的關鍵機制之一。

4 結語

中醫(yī)藥在COVID-19防治中發(fā)揮了重大作用，但只有全面解析其藥效背后的藥理，才能獲得更好的繼承與發(fā)展。從COVID-19臨床表現(xiàn)以及病理特征上看，殺滅病毒、抑制炎癥因子風暴、清除痰栓、消除肺水腫、改善循環(huán)代謝、調節(jié)機體免疫力、修復肺組織損傷是COVID-19治療的主要目標，也是中醫(yī)藥防治COVID-19科學研究的重要思路與參考指標，但中藥利濕化濁、清熱解毒或清熱化痰、活血解毒或益氣養(yǎng)陰、清除余熱等組方的治療靶點，其針對上述參考指標治療的側重點是什么，化濕、化痰藥是否主要針對消水腫、祛痰栓，亦或抗炎、抗病毒、調控免疫系統(tǒng)、抑制宿主細胞凋亡、消血栓、修復肺部損傷等多個方面[30]，值得進一步研究。

盡管臨床上中醫(yī)藥治療病毒感染具有一定優(yōu)勢，但在科學研究中有不少問題需要重視，包括有效成分的鑒定與確認，中藥體外直接抗病毒、中藥方劑的拆方研究喪失了中醫(yī)病證結合及整體性的優(yōu)勢，動物模型病變過程與臨床證候變化難以匹配等。此外，COVID-19作為一種突發(fā)性新型傳染病，對其病理生理的認識尚待深化，中醫(yī)藥對此病的認識，特別是重癥患者的治療也有待完善。應當盡快應用此前中醫(yī)藥防治病毒性肺炎研究的積累，結合COVID-19的發(fā)病機理，及早開展相關研究，為COVID-19防治研究作出更多貢獻。