甘草酸制劑防治新型冠狀病毒肺炎的可能機(jī)制

李變玲，黃會(huì)芳，王曉陽(yáng)，嚴(yán)微，霍麗娟

新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）已波及全球170多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，嚴(yán)重威脅到世界各國(guó)人民的生命健康。目前，COVID-19的治療尚無(wú)特效藥，以對(duì)癥、預(yù)防干預(yù)為主，而開(kāi)發(fā)安全、穩(wěn)定的疫苗是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，因此尋找安全有效的治療藥物仍迫在眉睫。研究表明，COVID-19與嚴(yán)重急性呼吸綜合征（SARS）有相同的受體—血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2（ACE2），而甘草酸制劑不僅可以抑制新型冠狀病毒與ACE2結(jié)合，還可以發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)、類(lèi)固醇樣作用，從而抑制病毒的復(fù)制。本文基于大量關(guān)于甘草酸制劑的最新研究及在抗SARS中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，綜述了甘草酸制劑防治COVID-19的可能機(jī)制，以期為甘草酸制劑在防治COVID-19方面提供一定的理論依據(jù)。

1 COVID-19概述

COVID-19是人體感染嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒 2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARSCoV-2）引起的一種急性呼吸道傳染病。自20世紀(jì)60年代首次發(fā)現(xiàn)人類(lèi)冠狀病毒以來(lái)，SARS-CoV-2是目前已知感染人類(lèi)的第七種冠狀病毒［1］。所有冠狀病毒中，HCoV-NL63、HCoV-229E、HCoV-OC43和HKU1可引起輕微疾病，而SARS-CoV、MERS-CoV和SARS-CoV-2可導(dǎo)致嚴(yán)重呼吸綜合征［2］。

COVID-19初期以發(fā)熱、干咳、乏力為主要表現(xiàn)，后期可逐漸出現(xiàn)呼吸困難，嚴(yán)重者可快速進(jìn)展為急性呼吸窘迫綜合征、膿毒性休克、難以糾正的代謝性酸中毒和出凝血功能障礙、多器官功能衰竭等。COVID-19具有傳播速度快、范圍廣、傳染性強(qiáng)等特點(diǎn)，可通過(guò)飛沫、密切接觸傳播，且存在經(jīng)氣溶膠傳播的可能，其臨床分型包括輕型、普通型、重型、危重型。

2 甘草酸制劑

甘草酸又稱(chēng)為甘草皂甙、甘草甜素，是一種從甘草的根和莖中提取的三萜皂苷，分子式為C42H62O16，以順式甘草酸（18β-甘草酸）和反式甘草酸（18α-甘草酸）兩種立體異構(gòu)體形式存在，是甘草中最重要的有效成分之一。目前已經(jīng)有甘草酸單銨、甘草酸二銨、復(fù)方甘草酸苷、甘草酸二銨脂質(zhì)體及異甘草酸鎂等多種形式的產(chǎn)品，不同甘草酸制劑的作用機(jī)制基本一致，均可能通過(guò)抗炎作用、抗病毒作用、免疫調(diào)節(jié)、抑制ACE2活性、保肝作用及激素樣作用而達(dá)到治療COVID-19的目的。

2.1 抗炎作用 COVID-19發(fā)病人群中男性占比高于女性，多數(shù)患者以發(fā)熱、干咳、乏力、肌肉疼痛、咳痰、呼吸困難等全身癥狀及呼吸道癥狀為主，部分患者可出現(xiàn)惡心、嘔吐等消化道癥狀，部分患者無(wú)任何臨床表現(xiàn)。朱潔云等［3］研究表明，大部分COVID-19患者白細(xì)胞計(jì)數(shù)正常、淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)減少、C反應(yīng)蛋白升高，但降鈣素原正常。甘草酸可通過(guò)選擇性抑制花生四烯酸、核因子κB（NF-κB）、磷酸肌醇3激酶（PI3K）等多種代謝途徑的產(chǎn)物及細(xì)胞色素C的釋放而減弱前列腺素E2（PGE2）、前列環(huán)素2（PIG2）、血栓烷2（TXA2）、白三烯等炎性遞質(zhì)的釋放，進(jìn)而抑制炎性反應(yīng)［4］；此外，其還可通過(guò)誘導(dǎo)抗氧化劑防御系統(tǒng)而抑制脂質(zhì)過(guò)氧化作用，減輕氧化和組織損傷，減少一氧化氮（NO）、環(huán)氧合酶2（COX-2）和白介素（IL）-1β的分泌及釋放，抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS）、磷脂酶A2（PLA2）蛋白質(zhì)表達(dá)及轉(zhuǎn)錄活性，抑制脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子α（TNF-ɑ）、IL-6和IL-1β的釋放［5］。LEE等［6］認(rèn)為，甘草酸可通過(guò)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路而抑制中性粒細(xì)胞的遷移和浸潤(rùn)，從而對(duì)LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷小鼠發(fā)揮一定抗炎作用。甘草酸還能通過(guò)直接與高遷移率族蛋白1（high mobility group box-1，HMGB-1）的 BOX-A 結(jié)合［7］而抑制HMGB-1磷酸化，通過(guò)降低HMGB-1含量而發(fā)揮抗炎作用。既往研究發(fā)現(xiàn)，甘草酸可有效降低細(xì)胞間黏附分子1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）和基質(zhì)金屬蛋白酶 9（matrix metalloproteinase-9，MMP-9）水平［8］，間接增加超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過(guò)氧化酶（glutathione peroxidase，GSH-PX）的活性及Akt、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular signal regulated kinase，ERK）的表達(dá)［9］。

2.2 抗病毒作用 方炳虎等［10］研究表明，甘草粗提物能有效抑制H9N2亞型禽流感病毒感染小鼠的肺實(shí)變。CHENG等［11］研究表明，甘草多糖能通過(guò)調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞而提高細(xì)胞內(nèi)NO、IL-1、IL-6和IL-12含量。ASHRAF等［12］研究證實(shí)，甘草酸對(duì)新城疫病毒（newcastle disease virus，NDV）具有較強(qiáng)的抗病毒作用。甘草酸是一種有效的抗丙型肝炎病毒（HCV）、人類(lèi)免疫缺陷病毒（HIV）、柯薩奇病毒B3（CVB3）、鴨肝炎病毒（DHV）、腸病毒71型（EV71）、柯薩奇病毒A16（CVA16）、單純皰疹病毒1型（HSV1）和H5N1病毒的化合物，其作用機(jī)制是通過(guò)減弱病毒活性（如抑制病毒基因的表達(dá)和復(fù)制）而減少病毒黏附力和應(yīng)力，進(jìn)而減少HMGB-1與DNA結(jié)合［13］。CINATL等［14］通過(guò)評(píng)估利巴韋林、6-氮胞苷、吡唑呋林、霉酚酸和甘草酸對(duì)兩種冠狀病毒毒株（FFM-1和FFM-2）的抗病毒潛力，發(fā)現(xiàn)甘草酸可通過(guò)抑制病毒的吸附和穿膜而抑制病毒早期復(fù)制，且高濃度甘草酸可完全阻止SARS-CoV復(fù)制。有多項(xiàng)研究證實(shí)，甘草酸制劑治療SARS患者療效確切［15-17］。FU等［18］研究證實(shí)，甘草酸二銨可通過(guò)上調(diào)干擾素γ（IFN-γ）mRNA表達(dá)及下調(diào)TNF-αmRNA表達(dá)而發(fā)揮抗病毒作用。

2.3 免疫調(diào)節(jié) SARS-CoV-2感染人體后首先通過(guò)ACE2受體而進(jìn)入肺上皮細(xì)胞并增殖、釋放到細(xì)胞周?chē)脱褐?，此時(shí)機(jī)體產(chǎn)生免疫球蛋白M（IgM）抗體并形成病毒抗原-抗體復(fù)合物，被巨噬細(xì)胞或樹(shù)突細(xì)胞吞噬并釋放出RNA，進(jìn)而導(dǎo)致病毒大量復(fù)制，產(chǎn)生更多病毒。大部分COVID-19患者可通過(guò)產(chǎn)生強(qiáng)大抗體而中和病毒，進(jìn)而使病情趨于好轉(zhuǎn)并痊愈；但也有約10%的COVID-19患者不能形成足夠多的中和抗體來(lái)有效清除病毒，進(jìn)而啟動(dòng)細(xì)胞免疫系統(tǒng)。T淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞活化可釋放細(xì)胞因子，清除局限在肺上皮細(xì)胞周?chē)牟《?，可通過(guò)正反饋循環(huán)機(jī)制而導(dǎo)致細(xì)胞因子風(fēng)暴，造成機(jī)體嚴(yán)重?fù)p傷甚至死亡。HUANG等［19］研究發(fā)現(xiàn)，與健康人相比，被SARS-CoV-2感染的患者入院時(shí)血漿IL-1β、IL-1RA、IL-7、IL-8、IL-9、IL-10、粒細(xì)胞集落刺激因子（G-CSF）、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）、IFN-γ、γ干擾素誘導(dǎo)蛋白-10（IP-10）、巨噬細(xì)胞炎性蛋白1A（MIP-1A）、單核細(xì)胞趨化蛋白1（MCP-1）及TNF-ɑ等促炎因子水平明顯升高；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，ICU SARSCoV-2感染患者血漿 IL-2、IL-7、IL-10、G-CSF、IP-10、MIP-1A、MCP-1、TNF-ɑ水平高于非ICU SARS-CoV-2感染患者，表明SARS-CoV-2感染患者存在細(xì)胞因子風(fēng)暴。有研究發(fā)現(xiàn)，甘草酸能通過(guò)抑制TNF-ɑ、IL-8、IL-1β及IL-6等相關(guān)炎性因子表達(dá)及激活轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2和過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ（peroxisome proliferateractivated receptor，PPAR-γ）的表達(dá)而阻斷下游炎性通路，進(jìn)而使NO、血栓素B2、PGE2、白三烯和細(xì)胞內(nèi)活性氧（ROS）等促炎基因表達(dá)受抑制［20-21］。周外民等［22］研究發(fā)現(xiàn)，甘草酸二銨能通過(guò)抑制IL-4、TNF-α水平而調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。也有研究顯示，靜脈注射甘草酸二銨能抑制TNF-α釋放，同時(shí)促進(jìn)抗炎遞質(zhì)IL-10表達(dá)，對(duì)急性肺損傷患者具有一定治療作用［23］。甘草酸二銨能明顯提高COVID-19患者臨床療效，抑制血清IL-4、TNF-α水平，提高CD3+細(xì)胞、CD4+細(xì)胞、CD8+細(xì)胞及CD4+/CD8+細(xì)胞比值，進(jìn)而起到增強(qiáng)機(jī)體免疫功能的作用。XU等［24］通過(guò)檢測(cè)1例COVID-19死亡患者外周血發(fā)現(xiàn)，CD4+/CD8+T淋巴細(xì)胞數(shù)量明顯減少，且CD4+/CD8+T淋巴細(xì)胞處于過(guò)度激活狀態(tài)，主要表現(xiàn)為人白細(xì)胞DR抗原（human leukocyte antigen DR，HLA-DR）雙陽(yáng)性比例增高，CD4+T淋巴細(xì)胞中高度促炎的CCR6+、Th17濃度升高，CD8+T淋巴細(xì)胞中含有高濃度細(xì)胞毒顆粒，提示T淋巴細(xì)胞過(guò)度活化，機(jī)體免疫反應(yīng)被過(guò)度激活。甘草酸具有非特異性免疫調(diào)節(jié)作用，可選擇性地增強(qiáng)輔助性T淋巴細(xì)胞的增殖能力和活性，使CD4+細(xì)胞增加，CD8+細(xì)胞減少及胸腺外T淋巴細(xì)胞分化。甘草酸銨鹽可通過(guò)調(diào)節(jié)Th1/Th2/Treg/Th17免疫細(xì)胞的細(xì)胞因子和轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)而調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞平衡［25］。周外民等［22］研究結(jié)果顯示，甘草酸二銨治療組CD3+細(xì)胞、CD4+細(xì)胞、CD8+細(xì)胞多于對(duì)照組，CD4+/CD8+高于對(duì)照組（P＜0.05），提示甘草酸二銨能提高機(jī)體免疫功能。

2.4 抑制ACE2活性 ACE2是一種Ⅰ型跨膜糖蛋白，具有N-末端胞外結(jié)構(gòu)域、C-末端胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域、信號(hào)肽和跨膜結(jié)構(gòu)域，其活性位點(diǎn)域暴露于細(xì)胞外表面。ZHOU等［26］通過(guò)測(cè)序技術(shù)發(fā)現(xiàn)，SARS-CoV-2與SARS-CoV的基因組序列具有79.6%的同一性，與蝙蝠冠狀病毒具有96%的同一性；同時(shí)筆者還使用表達(dá)或不表達(dá)ACE2蛋白的人類(lèi)、馬蹄蝠、麝香貓、豬和小鼠的HeLa細(xì)胞進(jìn)行了病毒感染性研究，結(jié)果顯示，SARS-CoV-2能夠使用人類(lèi)、馬蹄蝠、麝香貓、豬ACE2蛋白作為進(jìn)入受體而進(jìn)入表達(dá)ACE2的細(xì)胞，但不能進(jìn)入不表達(dá)ACE2的細(xì)胞，表明ACE2可能是SARS-CoV-2進(jìn)入細(xì)胞的細(xì)胞受體。XU等［27］通過(guò)對(duì)S蛋白結(jié)構(gòu)建模研究證實(shí)，SARS-CoV-2基因組與SARS-CoV基因組的序列高度同源，并提出了人類(lèi)ACE2分子與SARS-CoV-2的強(qiáng)相互作用。SARS-CoV-2囊膜上S蛋白是入侵靶細(xì)胞的關(guān)鍵蛋白，人體感染SARS-CoV-2后通過(guò)S蛋白主要與肺部纖毛支氣管上皮細(xì)胞和Ⅱ型肺泡細(xì)胞上的受體ACE2結(jié)合，通過(guò)內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)并開(kāi)始大量復(fù)制。LIU等［28］研究發(fā)現(xiàn)，與正常人相比，感染SARS-CoV-2的患者血清中血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）水平明顯升高，表明COVID-19可能導(dǎo)致腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)（RASS）失衡。CHEN等［29］通過(guò)分子對(duì)接方法研究發(fā)現(xiàn)，甘草酸可通過(guò)抑制SARS-CoV-2的刺突蛋白（S-蛋白）與ACE2相互作用而抑制病毒進(jìn)入細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，ACE2還存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞、心臟、腎臟、肝臟、消化道等多個(gè)組織器官，故血管內(nèi)皮細(xì)胞、心臟、腎臟、肝臟、消化道等組織器官均可能被SARS-CoV-2感染，最終導(dǎo)致多器官衰竭，危及機(jī)體生命安全，而甘草酸對(duì)于COVID-19累及器官組織可能具有潛在的治療作用［30-31］。

2.5 保肝作用 在COVID-19病程進(jìn)展過(guò)程中，機(jī)體可出現(xiàn)不同程度肝損傷。姚娜等［32］研究結(jié)果顯示，COVID-19相關(guān)肝損傷發(fā)生率為55%，其中危重型COVID-19是肝損傷的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。CHEN等［33］通過(guò)對(duì)99例COVID-19患者進(jìn)行流行病學(xué)及臨床特征分析發(fā)現(xiàn)，43例患者伴有不同程度肝損傷，丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）或天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（AST）高于參考范圍，其中1例患者發(fā)生嚴(yán)重肝損傷（ALT為7 590 U/L，AST為1 445 U/L）。多項(xiàng)研究表明，ALT、AST升高主要見(jiàn)于重型COVID-19患者［19，34-36］。COVID-19患者肝活檢標(biāo)本顯示，中度微泡脂肪變性及輕度小葉和門(mén)脈活動(dòng)［24］。分析COVID-19患者肝損傷原因可能如下：（1）病毒直接感染肝細(xì)胞；（2）與細(xì)胞因子風(fēng)暴有關(guān)；（3）COVID-19可導(dǎo)致肝臟缺血和低氧；（4）原有基礎(chǔ)肝病的激發(fā)或加重；（5）藥物導(dǎo)致肝損傷。既往研究表明，甘草酸可有效減輕四氯化碳（CCL4）誘導(dǎo)的肝損傷，分析這種保肝作用可能是通過(guò)誘導(dǎo)血紅素加氧酶1和下調(diào)促炎遞質(zhì)實(shí)現(xiàn)的［37-38］。GUO等［39］研究表明，甘草酸可通過(guò)p53依賴(lài)的線粒體途徑而抑制CCL4誘導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡，通過(guò)調(diào)節(jié)Bcl-2蛋白家族、Smac表達(dá)和Caspase裂解而發(fā)揮保肝作用。YU等［40］研究表明，甘草酸可逆轉(zhuǎn)脂肪酸代謝，進(jìn)而可對(duì)對(duì)乙酰氨基酚所致肝損傷具有明顯保護(hù)作用。KORENAGA等［41］研究表明，甘草酸可明顯減輕肝細(xì)胞的脂肪變性和壞死，保護(hù)線粒體免受丙型肝炎病毒蛋白和鐵超載誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激，減輕間質(zhì)炎癥和肝纖維化，促進(jìn)細(xì)胞再生。

2.6 激素樣作用 在COVID-19病理機(jī)制中，SARS-CoV-2可直接導(dǎo)致肺組織損傷，同時(shí)其引發(fā)的細(xì)胞因子風(fēng)暴會(huì)對(duì)機(jī)體造成嚴(yán)重?fù)p傷，進(jìn)而加速肺損傷，甚至引發(fā)全身多器官功能障礙?！缎滦凸跔畈《痉窝自\療方案（試行第八版）》［42］中指出，可將糖皮質(zhì)激素應(yīng)用于重型、危重型COVID-19患者治療中，以控制細(xì)胞因子風(fēng)暴。研究表明，糖皮質(zhì)激素可能會(huì)導(dǎo)致繼發(fā)感染、病程延長(zhǎng)等不良預(yù)后，且使用大劑量糖皮質(zhì)激素有導(dǎo)致骨折傾向、股骨頭壞死、肌無(wú)力、高血糖、消化道出血等并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)［43-45］。早在20世紀(jì)末，MACKENZIE等［46］研究就發(fā)現(xiàn)，甘草酸具有激素樣作用，但無(wú)激素相關(guān)性副作用。甘草酸及其代謝產(chǎn)物甘草次酸與皮質(zhì)激素的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，均能與機(jī)體內(nèi)的皮質(zhì)激素競(jìng)爭(zhēng)肝臟還原酶（包括Δ4-5β-甾體還原酶、3-酮基甾體還原酶和20-酮基甾體還原酶），可增加內(nèi)源性及外源性皮質(zhì)激素的有效血濃度，延長(zhǎng)其作用時(shí)間。同時(shí)，甘草酸和甘草次酸也是11β-羥化甾體脫氫酶（11β-OHSD）等甾體激素代謝失活酶的抑制劑，可提高體內(nèi)天然激素的活性，并延緩其滅活；此外，二者還可以作為配體與皮質(zhì)激素受體結(jié)合，進(jìn)而呈現(xiàn)激素樣作用［47］?！陡闻K炎癥及其防治專(zhuān)家共識(shí)》指出，甘草酸類(lèi)制劑具有類(lèi)似腎上腺皮質(zhì)激素的非特異性抗炎作用，但無(wú)抑制免疫功能的不良反應(yīng)［48］。目前甘草酸二銨在臨床上用于對(duì)抗乙肝病毒所致的炎癥瀑布，可發(fā)揮護(hù)肝作用。研究發(fā)現(xiàn)，激素聯(lián)合復(fù)方甘草酸苷治療SARS患者時(shí)，可有效減少激素最大劑量、縮短激素減量時(shí)間及患者住院時(shí)間［49］。

3 小結(jié)

COVID-19致病機(jī)制復(fù)雜，傳播速度快、范圍廣、傳染性強(qiáng)。甘草酸制劑具有抗炎、抗病毒、調(diào)節(jié)免疫、抑制ACE2活性、保肝等作用，且不良反應(yīng)少，但其治療COVID-19的臨床研究報(bào)道較少，有效性和安全性仍有待通過(guò)更多臨床研究證實(shí)。

作者貢獻(xiàn)：李變玲進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)，文章的可行性分析，撰寫(xiě)并修訂論文；李變玲、王曉陽(yáng)、嚴(yán)微進(jìn)行文獻(xiàn)/資料的收集及整理；王曉陽(yáng)進(jìn)行英文的修訂；黃會(huì)芳負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校；黃會(huì)芳、霍麗娟對(duì)文章整體負(fù)責(zé)，監(jiān)督管理。

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