肺炎的控制：從氯喹到替米考星

譚濤

摘 ?要：新型冠狀病毒和豬繁殖與呼吸綜合征病毒（Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus，PRRSV）都是單股正鏈RNA病毒，同屬于套式病毒目，感染動物的肺部后都可以引起肺炎。在新型冠狀病毒肺炎疫苗應(yīng)用之前，用氯喹治療新冠肺炎疫情，不僅如此，氯喹還能在體外抑制PRRSV的復(fù)制。在動物抗生素中，替米考星也具有類似的作用。該抗生素是一種動物專用的大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，可用于控制豬的支原體肺炎、巴氏桿菌病和放線桿菌胸膜肺炎。體內(nèi)和體外試驗都表明，該藥還能降低PRRSV在巨噬細胞內(nèi)的復(fù)制速度，降低炎癥反應(yīng)。本文回顧了氯喹對新型冠狀病毒肺炎的作用機理，同時探討了替米考星控制豬呼吸道疾病的研究進展。

關(guān)鍵詞：氯喹;替米考星;豬繁殖與呼吸綜合征病毒;抗病毒;炎癥

中圖分類號：S855 ? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1001-0769（2021）03-0117-08

1 ?氯喹（Chloroquine，CQ）及其衍生物為何能用于治療新型冠狀病毒肺炎

隨著新型冠狀病毒肺炎 （以下簡稱“新冠肺炎”） 病毒疫苗的使用，新冠病毒傳播得到控制只是時間的問題。但是，在新冠肺炎疫情暴發(fā)之初無疫苗的時候，為了減少患者的損傷，全球醫(yī)學(xué)界試用了各種藥物，如α-干擾素（廣譜抗病毒）、利托那韋（又稱“克力芝”，可抑制病毒轉(zhuǎn)錄和翻譯）、瑞德西韋（可抑制病毒RNA合成酶的活性）和阿比多爾（血凝素抑制劑）等。然而，其中一種名叫氯喹的藥物頗引人注目，該藥是一種用于抗寄生蟲感染的老藥，我國醫(yī)生推薦用于治療新冠肺炎。在新冠肺炎疫情暴發(fā)初期，美國食品與藥品管理局也發(fā)布了一份醫(yī)藥產(chǎn)品緊急使用授權(quán)名單，批準氯喹及其衍生物羥氯喹可用于治療某些新冠肺炎病例。目前，印度的新冠肺炎疫情很嚴重，針對缺少新冠病毒疫苗的狀況，該國也使用阿維菌素和氯喹對患者進行治療。筆者查閱與氯喹相關(guān)的一些文獻后發(fā)現(xiàn)，早在1996年研究人員已發(fā)現(xiàn)氯喹在體外試驗中能夠有效抑制豬繁殖與呼吸綜合征病毒（Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus，PRRSV），氯喹對新冠病毒和PRRSV的抑制機理有相似之處，下文首先闡述氯喹為何能用于治療新冠肺炎。

氯喹是一種抗瘧原蟲的藥物，其前體來自金雞納樹皮中的抗瘧成分——奎寧，后來德國拜耳公司在奎寧的基礎(chǔ)上合成了氯喹這種療效更高的抗瘧原蟲藥物。而羥氯喹是氯喹的衍生物，與氯喹相比，毒性更小、療效更高，抗瘧疾的機理相似。從20世紀80年代起，國外諸多研究表明，氯喹在體外試驗中能有效殺滅引發(fā)艾滋病、登革熱、丙肝、基孔肯雅熱、 ?A型流感、新城疫、口蹄疫、非典型性肺炎、中東呼吸綜合征等在內(nèi)的多種病毒，能抑制這些病毒在細胞內(nèi)的復(fù)制。體外研究也證實了氯喹對非典型性肺炎有效。

氯喹及其衍生物的分子含有弱堿性基團，并具有獲取質(zhì)子的趨向性，在動物體內(nèi)會向酸性區(qū)域富集，尤其是在溶酶體中（包括機體細胞溶酶體和瘧原蟲溶酶體），溶酶體中的氯喹濃度可以達到細胞質(zhì)或細胞外培養(yǎng)液中濃度的 ?1 000倍。

氯喹及其衍生物對新冠肺炎的治療機理有三個方面：

⑴ 降低溶酶體內(nèi)的pH，抑制病毒的復(fù)制。很多病毒通過胞吞、膜融合進入細胞，在內(nèi)體囊泡中短暫停留，此時需要依賴宿主細胞溶酶體、內(nèi)體、囊泡內(nèi)的生化酶來裂解病毒衣殼，從而將遺傳物質(zhì)釋放到細胞質(zhì)中進行復(fù)制。這些酶需要在低pH的酸性環(huán)境下才能被激活。氯喹及其衍生物進入機體后向酸性區(qū)域富集，尤其是溶酶體、囊泡、內(nèi)體、高爾基小泡等低pH的細胞器內(nèi)，提高這些區(qū)域的pH，導(dǎo)致依賴低pH激活的生化酶功能受到抑制，從而抑制病毒在細胞內(nèi)發(fā)生脫衣殼作用，減緩病毒基因組釋放到胞質(zhì)內(nèi)啟動復(fù)制（圖1）。氯喹在細胞內(nèi)酸性區(qū)域富集和升高pH的特性，是其抗病毒作用的關(guān)鍵途徑。這種pH調(diào)節(jié)作用可以減緩病毒復(fù)制的速度，給機體免疫系統(tǒng)爭取時間，讓機體逐漸產(chǎn)生足夠的免疫力，最終通過自身免疫力清除病原。

⑵ 氯喹會影響新冠病毒的受體。新冠病毒以呼吸道上皮細胞表面的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （Angiotensin Converting Enzyme，ACE2）蛋白分子為受體感染細胞。體外試驗表明，氯喹能夠影響非洲綠猴腎上皮細胞表面ACE2分子的糖基化，糖基化水平降低的ACE2不能有效介導(dǎo)非典型性肺炎病毒感染細胞的過程。ACE2的糖基化在病毒與易感細胞的結(jié)合中起著重要的作用。這也是為什么降低ACE2的糖基化水平能夠抑制冠狀病毒對細胞的入侵。

⑶ 氯喹可以減輕新冠肺炎患者的炎癥反應(yīng)。動物機體的免疫系統(tǒng)是一把雙刃劍，正常水平的免疫反應(yīng)對機體抵抗外來病原微生物必不可少，而過度的免疫應(yīng)答反應(yīng)則會導(dǎo)致免疫系統(tǒng)攻擊動物自身的正常組織和器官，導(dǎo)致各種自體免疫。氯喹的抑制作用主要有兩種：一種是降低溶酶體等細胞器的酸性環(huán)境（使溶酶體的pH升高），影響抗原呈遞細胞的抗原呈遞能力;另一種是降低巨噬細胞分泌的炎癥因子[主要是白細胞介素-1（Interleukin-1，IL-1）和IL-6]，從而起到減輕炎癥的作用。在新冠病毒導(dǎo)致的肺炎癥狀中，個別病人由于病毒感染引發(fā)了“細胞因子風(fēng)暴”，正常肺部組織被嚴重破壞，而氯喹可以在一定程度上減輕肺部炎癥。法國醫(yī)療人員使用氯喹和阿奇霉素來治療患新冠肺炎的病人，可以快速地讓病人的新冠病毒核酸陽性轉(zhuǎn)為陰性（圖2）。

2 ?替米考星用于治療豬繁殖與呼吸綜合征及其繼發(fā)感染

Kretuz等在1996年進行了一項體外試驗，結(jié)果顯示氯喹可以抑制PRRSV的復(fù)制，機理是PRRSV需要在酸性環(huán)境中才能更好地完成在MARC-145細胞的胞吞作用。在動物抗生素中，替米考星具有類似氯喹的作用，其控制豬呼吸道疾病的原理如下：

⑴ 控制呼吸道尤其是肺部的細菌性感染。替米考星是一種大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，用于治療動物呼吸道系統(tǒng)疾病，對豬的支原體肺炎、放線桿菌胸膜肺炎以及巴氏桿菌病有很好的療效。因此，替米考星既可以控制這些細菌性疾病的原發(fā)感染，又可以控制病毒性疾病暴發(fā)后這些細菌病的繼發(fā)感染。

⑵ 對PRRSV的間接抑制作用。多項研究表明，替米考星能間接抑制PRRSV的復(fù)制。其抑制病毒復(fù)制的機理和氯喹一樣，都是通過改變細胞內(nèi)體和溶酶體的pH來實現(xiàn)的。PRRSV和新冠病毒都是單股正鏈RNA病毒，感染細胞和復(fù)制的過程也十分相似。巨噬細胞是PRRSV的靶細胞，表面存在PRRSV的多種受體，有CD163、硫酸肝素、波形蛋白、CD151和唾液酸黏附素。PRRSV能夠識別這些特異性受體，并通過受體介導(dǎo)的胞吞作用進入細胞。PRRSV進入細胞后形成內(nèi)體和溶酶體，在溶酶體內(nèi)蛋白水解酶的作用下釋放衣殼內(nèi)部的遺傳物質(zhì)，繼而在細胞質(zhì)內(nèi)進行復(fù)制（圖3）。

蛋白水解酶的激活需要中性或低pH環(huán)境。替米考星向酸性的溶酶體內(nèi)富集，其在溶酶體內(nèi)的數(shù)量可以占整個細胞內(nèi)含量的85%;替米考星帶有2個堿性基團，因此可升高溶酶體內(nèi)部的pH，抑制蛋白水解酶的激活，減弱病毒的脫衣殼作用，減緩復(fù)制速度。Du等將替米考星與多種抗病毒藥物如氯喹、金剛烷胺、維拉帕米和氯化銨進行體外對比試驗，證明替米考星具有和這幾種抗病毒藥物相似的抑制PRRSV的效果，無論對北美型PRRSV還是歐洲型PRRSV，都成功地降低了病毒的細胞感染量和核酸含量（圖4）。

體內(nèi)試驗也證實了替米考星對PRRSV的作用。Lin等在中國臺灣和廣州的豬場進行了對照試驗。試驗時，將保育豬分成試驗組和對照組，試驗組保育豬斷奶后3周連續(xù)使用替米考星，對照組保育豬不使用替米考星;隨后， ? 在4周、6周、8周、10周、12周對豬采血，定量檢測PRRSV水平。使用替米考星的豬血液中PRRSV的載量顯著低于不加替米考星的豬（圖5），日增重也更高。

⑶ 減輕炎癥反應(yīng)。PRRSV的感染可以造成炎癥反應(yīng)， 剖檢時可以見到肺臟腫脹、顏色變深以及實變（圖6）;微觀病變表現(xiàn)為間質(zhì)性肺炎，鏡檢可見單核細胞浸潤造成的肺泡隔膜增厚，細支氣管周和血管周出現(xiàn)血管阻塞、出血，肺臟細胞肥大和增生，炎癥細胞和壞死組織在肺泡腔內(nèi)增加，淋巴濾泡增生、肥大（圖7）。這種炎癥反應(yīng)不僅出現(xiàn)在肺臟，還出現(xiàn)在其他的器官和組織，如心臟、腦部、脾臟和淋巴結(jié)等，造成心肌炎、腦炎、淋巴組織炎等。

細胞因子可以造成炎癥反應(yīng)，替米考星可以調(diào)節(jié)細胞因子的表達，從而抑制和減輕炎癥反應(yīng)。同時，作為大環(huán)內(nèi)酯類藥物，替米考星可以增強吞噬細胞的吞噬效率，使之更有效地吞噬凋亡細胞，減少細胞凋亡和破裂導(dǎo)致的炎性因子釋放，進一步減輕炎癥反應(yīng)（圖8）。替米考星還具有免疫調(diào)節(jié)和抗炎作用，能夠抑制“細胞因子風(fēng)暴”，并能通過免疫調(diào)節(jié)作用，減輕與緩和感染后的臨床癥狀。豬繁殖與呼吸綜合征發(fā)生后往往伴有細菌性的繼發(fā)感染，這種混合感染往往會造成嚴重的肺炎。在實際臨床應(yīng)用時，替米考星配合其他藥物可以顯著降低豬繁殖與呼吸綜合征陽性場保育豬的死淘率：在湖北某豬場，保育豬發(fā)生豬繁殖與呼吸綜合征，并繼發(fā)了多種細菌感染，包括肺炎支原體、副豬嗜血桿菌、豬鏈球菌，使用替米考星和磺胺類藥物后，保育豬的死亡率顯著降低（表1）。

Cao等對替米考星和泰樂菌素進行抗炎效果試驗，他們用脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）刺激巨噬細胞和小鼠外周血單核細胞（Peripheral Blood Mononuclear Cell，PBMC），后兩者會產(chǎn)生一氧化氮（NO）、前列腺素E2（ Prostaglandin E2，PGE2）和細胞因子。與使用5 μg/ mL劑量的療效相比，使用10 μg/mL和20 μg/ mL的替米考星和泰樂菌素治療，顯著降低了6-酮-前列腺素F1、PGE2、NO、腫瘤壞死因子-α（ TNF-α）、IL-1β和IL-6的含量，并增加了IL-10的生成。同時，環(huán)氧合酶2（Cyclooxygenase 2，COX-2）和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（Inducible Nitric Oxide Synthase，iNOS）基因表達也顯著降低。這些結(jié)果說明，大環(huán)內(nèi)酯類藥物可調(diào)節(jié)炎癥過程中涉及的幾種介質(zhì)和細胞因子的合成，從而發(fā)揮抗炎作用（圖9、圖10和圖11）。

3 ?小結(jié)

氯喹和替米考星作為親溶酶體類藥物，都具有間接抑制病毒復(fù)制的作用，它們的作用機理不是直接作用于病毒本身，而是升高巨噬細胞溶酶體的pH，使病毒的復(fù)制速度減緩。替米考星攜帶的堿性基團使其更容易向酸性的溶酶體內(nèi)富集，減弱PRRSV的脫殼作用，降低復(fù)制速度，從而減輕病毒血癥的嚴重程度，減少豬的排毒。同時，氯喹和替米考星都可以調(diào)節(jié)炎癥因子的表達，從而降低炎癥反應(yīng)，減輕肺部的損傷。除了這兩種機制之外，作為大環(huán)內(nèi)酯類抗生素，替米考星具有控制細菌性繼發(fā)感染的作用，使豬群的PRRSV感染以及繼發(fā)的細菌性疾病都得到控制，在臨床使用時，可以和磺胺類廣譜抗生素共同使用，以降低感染豬群的死亡率和淘汰率。

疾病的治療是個復(fù)雜的過程，豬病的治療也是一樣，對于豬繁殖與呼吸綜合征的控制，除了使用具有針對性的藥物外，還需要使用安全性高的疫苗、良好的管理、充足的營養(yǎng)以及專業(yè)的生物安全等，這樣才能在控制豬繁殖與呼吸綜合征和繼發(fā)感染時取得更加切實的效果。