——基于新冠病毒肺炎免疫失衡的病理特點"/>
劉 玉,謝 緯,唐明文,祝慶華,陳 生*,肖江勇,李文佳*
(1.深圳市中醫(yī)院,廣東 深圳 518033;2.廣州中醫(yī)藥大學(xué) 第四臨床醫(yī)學(xué)院,廣東 深圳 518033; 3.東莞市東陽光冬蟲夏草研發(fā)有限公司,廣東 東莞 523841)
被WHO命名為“COVID-19”(Corona Virus Disease 2019)的新型冠狀病毒感染肺炎自2019年末發(fā)生以來,已成為影響世界的全球性疫情。盡管中國COVID-19疫情基本得到控制,但國外疫情形勢依然嚴(yán)峻,部分國家新冠肺炎確診患者仍呈上升趨勢,全球抗疫形勢仍不容樂觀。
臨床觀察發(fā)現(xiàn),大多數(shù)新冠肺炎患者表現(xiàn)為輕癥,但也有部分患者出現(xiàn)后期病情突然加重的現(xiàn)象,并最終死于多器官功能衰竭。大量研究發(fā)現(xiàn),后期病情加重的患者表現(xiàn)為淋巴細(xì)胞計數(shù)明顯減少和細(xì)胞因子急劇升高等情況[1-3],提示重癥新冠肺炎患者存在免疫應(yīng)答失調(diào),通過調(diào)節(jié)患者的免疫狀態(tài)治療新冠肺炎或?qū)⒊蔀橐环N有效手段。
縱觀中華民族數(shù)千年抗擊瘟疫的歷程,中醫(yī)藥在抗擊疫病的過程中作用巨大,在本次COVID-19的防治過程中也發(fā)揮了重要作用?;谛鹿诜窝谆颊呙庖呤Ш饧捌洳±頁p傷的特點,以及目前冬蟲夏草及其繁育品在呼吸系統(tǒng)和腎病中的藥理作用,筆者通過探討冬蟲夏草在COVID-19患者救治及康復(fù)中的作用,以期為國內(nèi)外新冠肺炎患者的救治提供依據(jù)。
細(xì)胞因子是由免疫細(xì)胞(單核/巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞等)和某些非免疫細(xì)胞(內(nèi)皮細(xì)胞、表皮細(xì)胞、纖維母細(xì)胞等)經(jīng)刺激合成、分泌的一類具有調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)、細(xì)胞生長,以及損傷組織修復(fù)等多種功能的小分子蛋白質(zhì)。在正常情況下,機體產(chǎn)生的細(xì)胞因子可以在細(xì)胞之間傳遞信息,調(diào)節(jié)各類細(xì)胞生理過程,提高機體免疫力,抵抗病原微生物的侵襲。而在炎癥反應(yīng)中,免疫細(xì)胞可以通過分泌細(xì)胞因子,招募更多的免疫細(xì)胞迅速清除病原體。
細(xì)胞因子風(fēng)暴又稱炎癥風(fēng)暴,是指機體在對抗微生物感染時,免疫被激活到極限或失控情況下,大量細(xì)胞因子不受控制迅速產(chǎn)生的現(xiàn)象。大量細(xì)胞因子釋放入血液,引起免疫細(xì)胞與相關(guān)液體在感染部位累積,阻礙組織與器官的正常功能,從而導(dǎo)致急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)、敗血癥等,可嚴(yán)重威脅患者的生命。臨床研究發(fā)現(xiàn),后期加重并最終死于多器官功能衰竭的新冠肺炎患者可能與細(xì)胞因子風(fēng)暴相關(guān)[1-2]。
Huang等[1]分析了2019年12 月-2020年1月,武漢市首批41 例確診新冠肺炎的患者,重癥患者血漿中的IL-2、IL-7、IL-10、G-CSF、IP10、MCP-1、MIP-1A和 TNF-α等細(xì)胞因子均顯著升高,表明新冠肺炎危重患者的病理過程與細(xì)胞因子風(fēng)暴有關(guān)。Wang等[2]回顧性分析了該院確診的138例新冠肺炎患者的流行病學(xué)特征和臨床特征,發(fā)現(xiàn)ICU患者比非ICU患者具有更高的白細(xì)胞和中性粒細(xì)胞計數(shù),死亡患者的白細(xì)胞計數(shù)和中性粒細(xì)胞計數(shù)均高于存活患者,提示新冠肺炎危重患者存在著嚴(yán)重的炎癥反應(yīng),這可能與細(xì)胞因子風(fēng)暴有關(guān)。
Wan等[3]分析了123例新冠肺炎患者的細(xì)胞因子狀況,在預(yù)測細(xì)胞因子與患者病情的關(guān)系時發(fā)現(xiàn),重癥患者組IL-6高于正常值的比例達(dá)76.19%,明顯高于輕癥患者組30.39%的比例,提示“細(xì)胞因子風(fēng)暴”是新冠肺炎患者由輕轉(zhuǎn)重的原因。目前,針對IL-6的受體阻斷劑托珠單抗在新冠肺炎患者救治中的有效性和安全性臨床試驗(ChiCTR2000029765)已開展。
淋巴細(xì)胞是來源于骨髓造血干細(xì)胞的一種白細(xì)胞,是免疫系統(tǒng)的核心成分,大致分為T細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞。淋巴細(xì)胞通過血液和淋巴液循環(huán)全身,發(fā)揮著識別與清除侵入機體微生物、異體細(xì)胞或大分子物質(zhì)的作用。因此,淋巴細(xì)胞亞群失衡是反映機體免疫應(yīng)答異常的重要指標(biāo)[4]。
COVID-19對人體淋巴細(xì)胞系統(tǒng)具有重要影響[5]。Guan等[6]回顧性分析了1 099例新冠肺炎患者的臨床資料發(fā)現(xiàn),82.1%的新冠肺炎患者會出現(xiàn)淋巴細(xì)胞減少,其中重癥患者顯著高于非重癥患者。Zheng等[7]發(fā)現(xiàn),與其他肺炎相比,重癥和普通型新冠肺炎患者外周血的CD45+淋巴細(xì)胞、CD3+淋巴細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞和CD19+B細(xì)胞的數(shù)量顯著降低,且其淋巴細(xì)胞下降的程度和患者的器官損傷呈負(fù)相關(guān),因此推測,淋巴細(xì)胞減少不僅是感染的結(jié)果,而且是導(dǎo)致疾病進展甚至惡化的關(guān)鍵因素。佟樂等[8]臨床研究表明,針對COVID-19康復(fù)后的復(fù)陽人群,體液免疫和細(xì)胞免疫指標(biāo)CD4+/CD8+、IgG、補體C3、補體C4是獨立危險因素,提示淋巴細(xì)胞亞群失衡與新冠肺炎康復(fù)患者出現(xiàn)復(fù)陽密切相關(guān)。Liao等[9]對新冠肺炎患者肺泡灌洗液,進行了轉(zhuǎn)錄組分析及TCR分析,并比較分析了重癥患者和輕癥患者的肺部免疫微環(huán)境,結(jié)果表明,重癥新冠肺炎患者體內(nèi)的可殺傷病毒的T細(xì)胞克隆數(shù)與輕癥患者相比顯著下降。以上幾項研究結(jié)果均說明,新冠肺炎患者的淋巴細(xì)胞亞群出現(xiàn)失衡,其免疫功能也受到損傷。
新冠疫情以來,從新冠肺炎患者穿刺組織病理報告、尸檢報告,再到全肺活檢病理報告,開展的病理分析渠道逐步拓展。例如,Xu等[10]在《柳葉刀呼吸醫(yī)學(xué)》期刊上發(fā)表了首份新冠肺炎患者的微創(chuàng)病理檢查報告。Tian等[11]報道了兩名因肺腺癌接受肺葉切除術(shù)且在手術(shù)期間被發(fā)現(xiàn)患有COVID-19的患者肺部病理表現(xiàn)。Luo等[12]對1例進行過肺移植的危重癥新冠肺炎患者的全肺進行了活檢。上述研究發(fā)現(xiàn),新冠肺炎患者肺部的病理改變有:呈不同程度的肺組織實變;少數(shù)肺組織肺泡呈過度充氣狀態(tài)、肺泡表現(xiàn)為肺泡隔斷裂或囊腔形成;肺泡腔內(nèi)可見漿液、纖維蛋白性滲出物及透明膜形成;Ⅱ型肺泡上皮細(xì)胞顯著增生,部分細(xì)胞脫落。肺泡可見間隔的充血和水腫,并可見到單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的浸潤,肺泡間隔的血管內(nèi)可見透明血栓形成。肺組織可見灶性出血以及壞死,部分表現(xiàn)為出血性的肺組織梗死。支氣管表現(xiàn)為部分黏膜上皮脫落,支氣管腔內(nèi)可見黏液以及黏液栓形成[10-12]。
腎臟是新冠肺炎可累及的主要器官之一,COVID-19造成的急性腎損傷(AKI)以腎小管損傷為主,急性腎小管損傷是常見的病理學(xué)改變[13],尿常規(guī)異常主要表現(xiàn)為蛋白尿,患者也可出現(xiàn)腎小球濾過功能受損從而導(dǎo)致Cre、BUN水平升高[14]。
美國一項新冠肺炎研究[15]發(fā)現(xiàn),在15例接受腎檢查的死者中,14例有急性腎損傷,腎組織內(nèi)發(fā)現(xiàn)了高濃度的病毒RNA。瑞士另一項研究[16]發(fā)現(xiàn),在腎組織內(nèi)的血管內(nèi)皮細(xì)胞中,也直接觀察到了病毒顆粒。相關(guān)研究[15-17]發(fā)現(xiàn),腎臟病理改變特點包括:腎小球充血;腎小球球嚢腔內(nèi)見蛋白性滲出物;腎小球可見節(jié)段性增生或壞死;腎小管的上皮細(xì)胞變性、脫落,并可見透明管型及腎小管間質(zhì)的充血,以及微血栓形成和灶性纖維化改變。
冬蟲夏草為麥角菌科真菌冬蟲夏草菌Cordycepssinensis(BerK.)Sacc.寄生在蝙蝠蛾科昆蟲幼蟲上的子座和幼蟲尸體的干燥復(fù)合體,主要分布在中國青海、西藏、甘肅、云南和四川等高海拔地區(qū),是傳統(tǒng)的名貴中藥材,在中國有悠久的藥用歷史。2015年版《中國藥典》記載該藥:“甘,平。歸肺、腎經(jīng)。補腎益肺,止血化痰。用于腎虛精虧,陽痿遺精,腰膝酸痛,久咳虛喘,勞嗽咯血?!迸R床常用于肺腎相關(guān)疾病的治療。
近幾十年來,由于人們過度采挖,造成野生冬蟲夏草資源稀缺,價格昂貴。為降低對野生資源的依賴程度與實現(xiàn)冬蟲夏草產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,自上世紀(jì)70年代起,在國家多項政策的大力支持下,先后有數(shù)十家單位參與了冬蟲夏草繁育的科技攻關(guān),雖取得了一定突破,但均處于實驗室階段,未能實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。目前,僅東陽光集團依托獲批建立的國家中醫(yī)藥管理局冬蟲夏草繁育與產(chǎn)品研發(fā)重點實驗室,率先突破了寄主蟲種選育、冬蟲夏草菌培養(yǎng)、侵染及大規(guī)模成草等核心技術(shù)難題,建立了從中藥材繁育、產(chǎn)地初加工、炮制加工、質(zhì)量管理及流通追溯的全技術(shù)鏈條,全周期管控和保障,實現(xiàn)了冬蟲夏草規(guī)?;?biāo)準(zhǔn)化、穩(wěn)定化生產(chǎn),年產(chǎn)冬蟲夏草達(dá)20余噸。東陽光集團出品的冬蟲夏草繁育品經(jīng)中國食品藥品檢定研究院等權(quán)威機構(gòu)鑒定[18],與野生冬蟲夏草在種源、性狀、顯微特征、化學(xué)成分、藥理活性方面具有高度一致性,同時其重金屬及有害物質(zhì)殘留、農(nóng)藥殘留以及真菌毒素均符合《中國藥典》《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》,安全無毒,目前已在市場推廣應(yīng)用,為廣大消費者所接受。
由于冬蟲夏草具有調(diào)節(jié)免疫和抑制炎癥的作用,臨床被廣泛應(yīng)用于慢阻肺[19]、急性支氣管哮喘[20]、肺纖維化[21]、急性肺組織損傷[22]等的治療。由鐘南山院士擔(dān)任學(xué)術(shù)委員會主任的粵澳東陽光冬蟲夏草聯(lián)合研究中心已就冬蟲夏草繁育品在治療肺部疾病中的作用開展了系列研究。此外,冬蟲夏草還被應(yīng)用于腎小球腎炎[23]、系統(tǒng)性紅斑狼瘡性腎炎[24]、過敏性紫癜腎炎[25]、IGA腎病[26]等所致的腎功能損壞、腎病綜合征等。在器官移植方面,將冬蟲夏草與免疫抑制劑配伍,可用于器官移植抗排異反應(yīng)[27]。
3.3.1 免疫調(diào)節(jié)作用 現(xiàn)代藥理研究[28-30]表明,冬蟲夏草可增強機體的免疫功能,促進T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞分化、增殖,影響多種細(xì)胞因子的產(chǎn)生。相關(guān)研究[31]證實,冬蟲夏草能激活被環(huán)磷酰胺抑制的小鼠NK細(xì)胞活性,提高NK細(xì)胞與K562細(xì)胞的結(jié)合率,增強NK細(xì)胞的殺傷活性。冬蟲夏草繁育品能改善長春瑞濱等化療藥物所引起的中性粒細(xì)胞減少,可增強斑馬魚的免疫力[18]。冬蟲夏草繁育品還能顯著提高環(huán)磷酰胺造成的實驗小鼠的免疫抑制,可提高并增強實驗小鼠的免疫力[32]。蟲草菌發(fā)酵制劑應(yīng)用于腎炎、腎病綜合癥患者及腎移植患者,能提高患者的細(xì)胞免疫功能,減輕免疫抑制劑使用過程中的相關(guān)毒副作用,能提高移植物的存活率[27,33]。另有研究[34]證實,鮮冬蟲夏草繁育品對刀豆蛋白A誘導(dǎo)的T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化有明確的抑制作用。冬蟲夏草可通過抑制抗原遞呈細(xì)胞的功能,阻斷外來信號刺激的呈遞,達(dá)到免疫低反應(yīng)狀態(tài),影響樹突細(xì)胞刺激增殖的能力,最終可實現(xiàn)免疫抑制的效果[35]。
3.3.2 抑制炎癥反應(yīng)作用 蔡宏偉等[36]研究證實,鮮冬蟲夏草水提物在體內(nèi)外對呼吸道病毒感染導(dǎo)致的炎癥,以及對LPS和香煙等不同病因?qū)е碌姆尾垦装Y均具有一定的治療作用。另有研究[37]證實,冬蟲夏草可降低CLP誘導(dǎo)膿毒癥小鼠肺組織中的炎性因子TNF-α、IL-1β,以及纖維化因子TGF-β1、TIMP1與MMP9的表達(dá)。冬蟲夏草還對腎缺血再灌注導(dǎo)致的急性肺腎損傷有保護作用[38],可降低血清和肺泡TNF-α、IL-1β,改善大鼠腎小管和肺組織病理損傷。冬蟲夏草菌粉液[39]可顯著降低COPD模型鼠BALF中的白細(xì)胞總數(shù)、中性粒細(xì)胞與巨噬細(xì)胞分類計數(shù),降低腫瘤壞死因子-α(TNF-α)與白細(xì)胞介素-8(IL-8)的表達(dá)。臨床研究[40]證明,口服冬蟲夏草可顯著降低中重度COPD穩(wěn)定期患者外周血CRP及TNF-α水平。
3.3.3 抗氧化作用 實驗研究[41]顯示,冬蟲夏草水提液對心肌細(xì)胞缺氧再給氧時細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo),如丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性及細(xì)胞膜脂質(zhì)流動性均有影響。有實驗表明,缺氧再給氧時細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化作用增強,而冬蟲夏草可明顯減輕缺氧再給氧時細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化作用,并呈現(xiàn)出良好的量效關(guān)系。有實驗[42]還證實,鮮冬蟲夏草含有豐富的SOD,對羥自由基、有機自由基 DPPH和超氧陰離子具有較好的清除作用。
3.3.4 其他 冬蟲夏草還可促進呼吸系統(tǒng)功能[43],如擴張實驗動物支氣管、平喘、祛痰等,對肺心病呼吸衰竭發(fā)揮輔助治療作用。有關(guān)研究[44]顯示,對人工培養(yǎng)的冬蟲夏草菌絲進行成分分析,檢出一種與貝母堿結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì),證實冬蟲夏草對呼吸道疾病有效。
此外,有實驗[45]表明,冬蟲夏草有抗病毒作用,其對HBV-DNAP抑制率可達(dá) 85%,抑制PLC/PRF/5細(xì)胞分泌HBSAg作用超過50%,并能抑制幼鴨體內(nèi)的鴨乙肝病毒( DHBV)感染。
COVID-19患者的免疫失衡指標(biāo)和病理改變表明,COVID-19病毒引發(fā)人體免疫炎癥反應(yīng),由此可導(dǎo)致肺泡組織炎癥及炎性液體滲出,肺泡、氣管及毛細(xì)血管的上皮細(xì)胞損傷滲出物,在肺泡腔表面形成透明膜,導(dǎo)致氣-血屏障增厚,從而引起呼吸抑制。腎臟作為毛細(xì)血管密集器官,同樣會因感染COVID-19病毒引發(fā)免疫炎癥反應(yīng),導(dǎo)致腎小球炎性細(xì)胞滲出,以及腎小管上皮細(xì)胞損傷等,引起腎功能損害。免疫失衡引發(fā)的細(xì)胞因子風(fēng)暴則也是導(dǎo)致病情突然加重和多臟器衰竭的重要原因。因此,減少炎性滲出、干預(yù)免疫過激反應(yīng)及臟器損傷后修復(fù)是臨床治療的關(guān)注重點。鑒于COVID-19屬于RNA病毒,容易發(fā)生變異,應(yīng)用抗病毒藥物治療時極易發(fā)生耐藥基因突變[46],而中藥具有多成分、多靶點的作用特點,利用中藥干預(yù)COVID-19病毒引發(fā)的炎癥反應(yīng)和免疫失衡成為臨床研究關(guān)注的熱點。
在本次抗擊新冠疫情的過程中,中醫(yī)藥發(fā)揮了重要作用,中醫(yī)藥參與救治的效果得到了充分肯定,《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第二版)》即開始提倡中醫(yī)辨證施治、早期干預(yù)。相關(guān)研究[47]證實,中藥含有多種活性成分,具有明確的調(diào)節(jié)免疫炎癥反應(yīng)的作用,中藥的不同組分可能發(fā)揮相互協(xié)調(diào)或相互抑制作用,中藥調(diào)節(jié)免疫的功效是多種成分或組分發(fā)揮的綜合效應(yīng)。張伯禮院士團隊的研究認(rèn)為,新冠肺炎是以損傷臟器功能和免疫功能為其病理特點,康復(fù)階段的患者免疫功能及肺部功能尚未完全修復(fù),可采用益氣養(yǎng)陰等法促進恢復(fù)期患者康復(fù),且療效確切[48]。
從COVID-19導(dǎo)致的新冠肺炎患者體內(nèi)細(xì)胞因子風(fēng)暴機制,以及前期開展的藥理學(xué)實驗結(jié)果顯示,冬蟲夏草及其繁育品可能通過調(diào)節(jié)淋巴細(xì)胞分化、NK細(xì)胞活動、細(xì)胞因子釋放,以及肺臟和腎臟的血管通透性等方面,參與調(diào)節(jié)新冠肺炎病理過程中的細(xì)胞炎性因子風(fēng)暴等。此外,根據(jù)冬蟲夏草及其繁育品目前臨床適用病種,如肺纖維化、腎功能損傷以及器官移植抗排異等,基本覆蓋COVID-19的主要病理改變,因此,在COVID-19患者救治中應(yīng)重視冬蟲夏草的早期應(yīng)用,以便為防治新冠肺炎患者的細(xì)胞因子風(fēng)暴級聯(lián)反應(yīng)提供有益的幫助。