川崎病與新型冠狀病毒感染

賈嘗，錢范宇，諸葛穎芝，章建，牛超，仇慧仙，榮星，褚茂平，

溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院育英兒童醫(yī)院，浙江 溫州 325027，1.兒科重點實驗室；2.兒童心臟中心

川崎?。↘awasaki disease，KD）是一種以急性自限性全身血管炎為主要特征的小兒發(fā)熱出疹性疾病。該病好發(fā)于5歲以下嬰幼兒，男女發(fā)病的比例約為1.5:1，主要侵犯中小血管，若未及時確診并對癥治療，可能會累及KD患兒的冠狀動脈，造成冠狀動脈擴張、狹窄及冠狀動脈瘤，嚴重時會導(dǎo)致缺血性心臟病和猝死。目前報道的KD病因主要包括：感染、遺傳、免疫和環(huán)境[1-2]。越來越來的證據(jù)提示KD的發(fā)生可能與病原體感染有關(guān)，是由一種或多種已知或未知微生物侵入易感體內(nèi)，誘發(fā)體內(nèi)T細胞和B細胞的免疫激活，繼而引起體內(nèi)各種細胞因子的級聯(lián)反應(yīng)，最終導(dǎo)致炎性因子介導(dǎo)的全身性血管炎。從KD患兒中分離出來的病原體包括細菌（鏈球菌、金黃色葡萄球菌）、病毒（EB病毒、腺病毒、副流感病毒、帶狀皰疹病毒、巨細胞病毒、冠狀病毒）、支原體、衣原體、立克次體等[3]，但這些研究僅停留在臨床的初步發(fā)現(xiàn)階段，其是否為引起KD的真正原因仍需進一步證實。

自新型冠狀病毒疾病（Corona virus disease 2019，COVID-19）發(fā)生以來，英國于2020年4月首次報道了兒童多系統(tǒng)炎癥綜合癥（multisystem inflammatory syndrome in children，MIS-C）病例[4]，兩個月時間，MIS-C已蔓延至十多個國家，數(shù)百名兒童確診。MIS-C患者出現(xiàn)發(fā)燒、皮疹、嘔吐、頸部淋巴腫大、嘴唇干裂和腹瀉等癥狀，與KD癥狀十分相似，也被稱為類川崎病。在這些MIS-C患者中，很多新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）抗體檢測呈陽性，提示KD可能與SARS-CoV-2感染有關(guān)。

1 SARS-CoV-2的起源、傳播方式和致病機制

SARS-CoV-2是含有29 903 bp的單鏈RNA病毒，是繼嚴重急性呼吸系統(tǒng)綜合征冠狀病毒（SARS-CoV）和中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERS-CoV）以來識別的第三大高致病性和高傳播性的冠狀病毒[5]。最近通過基因組測序研究證實，其與SARS-CoV和其他幾種蝙蝠冠狀病毒非常相似[6]。關(guān)于SARS-CoV-2的起源、傳播和致病機制已有相關(guān)報道。

1.1 SARS-CoV-2的起源 目前關(guān)于SARS-CoV-2的起源存在兩種理論[7]：一種理論認為病毒是在非人類有機體內(nèi)通過自然選擇，然后傳播給人類。該理論提出SARS-CoV-2起源于的非人類是蝙蝠，這就意味著，該病毒在進入人類之前就已經(jīng)演化成目前的具有致病性且能在人與人之間輕易傳播的形式。另一種理論認為病毒以非致病的形式直接從動物傳播給人，然后在人類宿主中進化成當前的病原體形式。考慮到某些穿山甲具有類似于SARS-CoV-2的受體結(jié)合結(jié)構(gòu)域（receptor binding domain，RBD）結(jié)構(gòu)，該理論似乎更可信。然而，目前關(guān)于病毒的起源很難將這兩種理論區(qū)分開來。

1.2 SARS-CoV-2的傳播方式 通常呼吸道病毒感染的傳播途徑主要包括：直接或間接接觸、短距離范圍內(nèi)的液滴噴霧、遠程傳播（空氣傳播）中的氣溶膠。而SARS-CoV-2主要在人與人之間傳播，通過親密接觸或通過被感染者咳嗽、打噴嚏或說話時產(chǎn)生的飛沫傳播。

1.3 SARS-CoV-2的致病機制 SARS-CoV-2的致病機制包括對宿主靶細胞的直接作用和病毒感染的免疫病理作用。

1.3.1 對宿主靶細胞的直接作用：SARS-CoV-2感染宿主靶細胞依賴于病毒進入細胞，然后利用宿主細胞的相關(guān)機制進行復(fù)制，最后由感染的宿主細胞釋放出來。主要涉及到3個過程：入侵、復(fù)制、釋放。

入侵過程：SARS-CoV-2感染宿主細胞的第一個關(guān)鍵步驟是與人類宿主細胞表面的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（angiotensin-converting enzyme 2，ACE2）受體結(jié)合。ACE2是SARS-CoV-2進入宿主細胞的表面受體，發(fā)揮通道作用是病毒能否成功感染的關(guān)鍵因子，降低ACE2表達可以抑制病毒感染。SARSCoV-2包括4種主要的結(jié)構(gòu)蛋白：刺突蛋白（spike protein，S蛋白）、核衣殼蛋白（nucleocapsid，N蛋白）、膜蛋白（membrane protein，M蛋白）和包膜蛋白（envelope protein，E蛋白）[8]。SARS-CoV-2進入宿主細胞主要由病毒表面突出的S蛋白介導(dǎo)。在感染過程中，S蛋白被宿主蛋白酶如TMPRSS2剪切成N端的S1亞基和C端的S2亞基。S1亞基由N端結(jié)構(gòu)域（N-terminal domain，NTD）和RBD組成，在決定組織嗜性和病毒宿主特異性方面至關(guān)重要。RBD負責與ACE2受體結(jié)合，而NTD的功能目前還不清楚。S2亞基負責病毒與靶細胞膜的融合。S1亞基中的RBD與受體ACE2結(jié)合后刺激S2亞基的構(gòu)象改變，使疏水融合肽暴露，并誘導(dǎo)六螺旋束形成，從而導(dǎo)致病毒和靶細胞膜的融合及后續(xù)病毒進入細胞[9]。

復(fù)制過程：病毒基因組在感染細胞內(nèi)的復(fù)制是SARS-CoV-2生命周期的關(guān)鍵階段，涉及多種病毒和宿主蛋白的作用以進行RNA聚合、校對和最終加帽。SARS-CoV-2病毒蛋白包括至關(guān)重要的RNA依賴的RNA聚合酶（RdRp）、鋅結(jié)合解旋酶（HEL，Nsp13）以及大量的與病毒RNA修飾功能相關(guān)的其他酶如mRNA加帽（Nsp14、Nsp16）、RNA校對（Nsp14）和尿酸特異性內(nèi)切核糖核酸酶活性（NendoU，Nsp15），這些蛋白可以阻礙雙鏈RNA的感知。通過與復(fù)制和轉(zhuǎn)錄過程所需的其他非結(jié)構(gòu)蛋白（Nsp7-Nsp10）結(jié)合可進一步調(diào)控以上蛋白的活性[10]。除了以上這些蛋白，其他蛋白在RNA復(fù)制方面也發(fā)揮重要作用。如作為一個主要的毒力因子，Nsp1可抑制感染細胞中宿主基因的表達，阻礙固有免疫反應(yīng)[11]。核衣殼N蛋白可通過將病毒基因組包裝成一種螺旋核糖核衣殼的形式起到保護病毒基因組的作用[12]。SARS冠狀病毒主蛋白酶（Mpro）在病毒的蛋白酶切過程中發(fā)揮著重要作用[13]。這些蛋白協(xié)同調(diào)控RNA聚合、校對和最終加帽，從而產(chǎn)生穩(wěn)定的RNA。SARS-CoV-2與復(fù)制相關(guān)的蛋白有RdRp和Nsp13。RdRp包括催化亞基Nsp12和兩個輔助亞基Nsp7和Nsp8[14-15]。Nsp12亞基中的RdRp結(jié)構(gòu)域類似于右手，包括Fingers（手指）、Palm（手掌）和Thumb（拇指）亞結(jié)構(gòu)域。亞基Nsp7和Nsp8結(jié)合到Thumb域，Nsp8的另一個拷貝結(jié)合到Finger域，從而發(fā)揮作用。

釋放過程：科研人員在研究SARS-CoV-2對酪蛋白激酶II（casein kinase 2，CK2）的影響時發(fā)現(xiàn)，在病毒感染的細胞中，富含肌動蛋白的絲狀偽足內(nèi)含有病毒蛋白。進一步研究發(fā)現(xiàn)，人CK2和病毒N蛋白共存于絲狀偽足內(nèi)，這表明SARS-CoV-2劫持了人CK2，并將其形成觸手樣突起，從而在相鄰細胞中戳破孔。相反，包括牛痘病毒、埃博拉病毒和馬爾堡病毒在內(nèi)的其他病毒則是通過接管宿主細胞的細胞骨架，以促進釋放和細胞間的快速擴散。在SARSCoV-2感染的細胞中，絲狀偽足表現(xiàn)出更長的觸角和分支，從而比其他病毒感染傳播更加迅速，也解釋了病毒在體內(nèi)迅速傳播的原因。

此外，SARS-CoV-2感染靶細胞后，還影響了靶細胞中重要蛋白的表達及調(diào)控。有研究證明，SARSCoV-2病毒感染后利用了宿主細胞中多種核心調(diào)控通路如翻譯、剪接、糖代謝和核酸代謝等，針對這些途徑的小分子抑制劑可抑制病毒在宿主細胞中復(fù)制[16]。另有研究報道，與SARS-CoV-2相互作用的332種人類蛋白質(zhì)中有40種在被SARS-CoV-2感染的細胞中顯示出差異磷酸化。此外，他們從518種中鑒定出49種人類激酶，這些激酶顯示出磷酸化活性的改變（上調(diào)或下調(diào)）。被改變最明顯的激酶包括CK2、p38 MAPK通路內(nèi)的激酶、細胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）和磷脂酰肌醇5-激酶（PIKFYVE），所有這些都屬于同一組細胞信號通路。具體而言，CK2是一種在細胞骨架形成、細胞生長和增殖以及凋亡（細胞死亡）中起關(guān)鍵作用的激酶。其與SARSCoV-2病毒N蛋白發(fā)生物理相互作用，并且在病毒感染的細胞中被顯著激活。p38 MAPK通路中的幾種激酶可對包括IL-6、IL-10和TNF-α在內(nèi)的潛在有害促炎細胞因子產(chǎn)生反應(yīng)并控制其產(chǎn)生。在病毒感染細胞中抑制p38 MAPK信號可抑制炎性細胞因子的過度生產(chǎn)，并直接壓制病毒復(fù)制，這表明p38 MAPK抑制可能涉及COVID-19發(fā)病相關(guān)的多種機制。CDKs是一種調(diào)控細胞循環(huán)和DNA損害反應(yīng)的激酶。感染SARSCoV-2的細胞呈現(xiàn)出明顯降低的CDK活性，這可能有利于病毒的復(fù)制。PIKFYVE是一種可調(diào)節(jié)細胞骨架功能的、含有磷酸肌醇激酶的FYVE指環(huán)蛋白。在實驗室環(huán)境中，靶向該激酶的化合物阿立哌莫德可有效抑制SARS-CoV-2病毒[17]。以上研究表明，SARSCoV-2感染宿主靶細胞后，可通過調(diào)控被感染細胞中相關(guān)蛋白的表達水平及活性以改變細胞的重要功能來促進自身RNA的復(fù)制與存活。

1.3.2 病毒感染的免疫病理作用：除了直接的細胞損傷，SARS-CoV-2 感染所引起的免疫反應(yīng)的異常在致病過程中也發(fā)揮著重要作用。目前，關(guān)于COVID-19患者的宿主先天免疫應(yīng)答的研究很少。有研究[18]評估了35例病例，顯示中性粒細胞總數(shù)增加（48%）、1 100/μL以下的絕對淋巴細胞計數(shù)減少（45%）、血清IL-6增加（58%）、C反應(yīng)蛋白增加（99%）。中性粒細胞增多和淋巴細胞減少也與疾病的嚴重程度和死亡率相關(guān)[19-20]。最新報告顯示，在SARSCoV-2感染的患者外周血中CD4+和CD8+T細胞的數(shù)量明顯減少，但是其狀態(tài)是過度活化的，這可由提高的HLA-DR（CD4 3.47%）和CD38（CD8 39.4%）雙陽比例證明[21]。SHAH等[22]研究證明，SARS-CoV-2的N蛋白具有抑制宿主免疫的功能，從而導(dǎo)致高水平的病毒復(fù)制，進而引起細胞炎癥和肺組織損傷。急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）是COVID-19患者死亡的主要原因，ARDS是SARS-CoV-2、SARS-CoV和MERS-CoV感染的共同免疫病理事件。ARDS的一個主要機制是“細胞因子風暴”，這是一種由免疫效應(yīng)細胞釋放的大量促炎細胞因子（INF-α、INF-γ、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-18、IL-33、TNF-α、TGF-β等）和趨化因子（CCL2、CCL3、CCL5、CXCL8、CXCL9、CXCL10等）引起的致死的、失控的系統(tǒng)炎癥反應(yīng)。SARS-CoV-2感染導(dǎo)致的“細胞因子風暴”不僅對人體器官造成損傷，還會通過激活免疫系統(tǒng)并誘導(dǎo)多種細胞因子表達，這些細胞因子通過其受體激活下游信號通路，如JNK通路，來促進ACE2的轉(zhuǎn)錄和表達，從而促進病毒的進一步感染和傳播[23]。以上研究表明，SARS-CoV-2感染引起的免疫病理作用也是其致病的重要原因。

2 KD與SARS-CoV-2相關(guān)的MIS-C之間的異同

目前KD的病因尚不明確，近期重大研究認為尚未發(fā)現(xiàn)的、普遍存在的病毒是引起KD的主要原因。MIS-C患者可能具有KD的某些臨床特征，包括發(fā)燒、結(jié)膜血管擴張、皮疹和口咽紅腫。但是這些臨床體征可在兒童期的許多傳染病中觀察到，對任何一種診斷都不具有特異性。因此，出現(xiàn)了關(guān)于MIS-C和KD是否是同一疾病的問題。我們可以從流行病學(xué)和病理生理機制方面討論二者的異同。

2.1 流行病學(xué) 在過去50多年或更長時間里，全球KD流行病學(xué)幾乎相同，其中80%的病例發(fā)生在5歲以下兒童，10個月左右發(fā)病率最高，而MIS-C則主要影響年齡較大的兒童和青少年。MIS-C的實驗室檢查結(jié)果，如白細胞減少癥和極高水平的心鈉素（心力衰竭的標志物），并不是KD的特征。亞洲兒童具有最高的KD發(fā)生率，而非洲人后裔的兒童似乎患上MIS-C的風險特別大。在中國和日本未見報道MIS-C病例。顯然，這兩種情況的流行病學(xué)完全不同，因此，應(yīng)慎重提出KD與MIS-C病因相似的結(jié)論。

2.2 病理生理機制 KD的發(fā)病機制主要與血管細胞損傷和促炎細胞因子異常高表達有關(guān)，其中涉及的“細胞因子風暴”也發(fā)揮著重要作用。引起MIS-C的原因還未證實，一些研究提出其不是急性病毒感染的結(jié)果，而是與IgG抗體介導(dǎo)的疾病增強有關(guān)的感染后現(xiàn)象。這個假設(shè)的提出基于兩個原因：首先，與某些國家的SARS-CoV-2感染高峰相比，MIS-C病例的時間滯后。其次，MIS-C患兒中SARS-CoV-2抗體的檢測陽性率比病毒更高。另外，在大多數(shù)情況下，MIS-C兒童主要表現(xiàn)為胃腸道癥狀，幾乎沒有呼吸道癥狀。因此，病毒可能主要在胃腸道中復(fù)制，MIS-C患者經(jīng)歷探索性剖腹手術(shù)后發(fā)現(xiàn)患有腸系膜淋巴腺炎，也支持胃腸道感染的觀點[24]。MIS-C患者經(jīng)歷的“細胞因子風暴”可能來源于冠狀病毒感染恢復(fù)過程中I型和III干擾素反應(yīng)，從而在不能很好控制病毒復(fù)制的患者和最初具有高SARS-CoV-2病毒載量的患者中有延遲。目前關(guān)于SARS-CoV-2在KD中作用的研究仍未見報道。盡管KD與MIS-C有許多相似的臨床癥狀，但二者應(yīng)該是兩種不同類型的疾病。

3 KD與SARS-CoV-2感染

研究報道，SARS-CoV-2通過ACE2感染宿主細胞后，會造成COVID-19相關(guān)的肺炎，同時會引起急性心肌損傷和對心血管系統(tǒng)的慢性損傷。ACE2在肺和心血管系統(tǒng)中廣泛表達，因此，ACE2相關(guān)的信號通路可能在SARS-CoV-2介導(dǎo)的心臟損傷中發(fā)揮重要作用。此外，I型和II型輔助T細胞不平衡引起“細胞因子風暴”、COVID-19造成的呼吸功能紊亂和血氧過低也會造成心肌細胞損傷。

KD作為一種心血管疾病，與血管內(nèi)皮細胞損傷和促炎細胞因子大量釋放有關(guān)。研究報道，免疫器官和全身小血管也是SARS-CoV-2的靶標，從而導(dǎo)致免疫功能下降和全身血管炎[25]。已知可介導(dǎo)SARSCoV-2進入的人類細胞表面上的其他受體包括跨膜絲氨酸蛋白酶2（TMPRSS2）[26]、唾液酸[27]和細胞外基質(zhì)金屬蛋白酶誘導(dǎo)劑（CD147，也被稱為basigin）[28]。ACE2和這3個受體在動/靜脈內(nèi)皮細胞和動脈平滑肌細胞表面均有分布。最近一項研究比較了死于COVID-19和死于甲型H1N1流感導(dǎo)致的ARDS患者的肺組織，結(jié)果顯示，死于COVID-19的患者含有更多的ACE2陽性內(nèi)皮細胞，且內(nèi)皮細胞形態(tài)發(fā)生了顯著改變，其中包括細胞間連接破壞、細胞腫脹和與基底膜接觸丟失[29]。越來越多的臨床證據(jù)表明，在COVID-19患者中觀察到的最常見的并發(fā)癥是系統(tǒng)性高血壓、糖尿病和肥胖，其中內(nèi)皮功能障礙是一種關(guān)鍵決定因素[30]。又有研究報道，SARS-CoV-2相關(guān)的內(nèi)皮功能障礙，增加了靜脈血栓栓塞性疾病、全身性血管炎、內(nèi)皮細胞凋亡和各種器官炎癥的風險[31-34]。另有研究表明，可以在COVID-19患者的內(nèi)皮細胞中檢測到SARS-CoV-2元素，并伴有炎性細胞的積累以及內(nèi)皮和炎性細胞死亡的證據(jù)[35]。這表明，SARS-CoV-2感染可促進內(nèi)皮炎，這是病毒感染和宿主炎癥反應(yīng)的一個直接后果。內(nèi)皮細胞中SARS-CoV-2的存在表明，直接的病毒作用以及血管周圍的炎癥可導(dǎo)致內(nèi)皮細胞損傷。

研究報道，在嚴重情況下，COVID-19患者可能會出現(xiàn)淋巴細胞減少和間質(zhì)性肺炎，并伴有高水平的促炎細胞因子釋放，包括IL-2、IL-6、IL-7、IL-10、G-CSF、IP-10、MCP-1、MIP-1α和TNF-α。細胞因子的大量釋放會產(chǎn)生“細胞因子風暴”，進而引發(fā)ARDS、呼吸衰竭、器官衰竭，甚至可能導(dǎo)致患者死亡[36]。THEVARAJAN等[37]證明，COVID-19患者癥狀發(fā)作后7～9 d，在血液樣本中可檢測到高濃度的特異性輔助性T細胞（Th）、NK細胞和B細胞。目前，關(guān)于SARS-CoV-2感染過程中人類免疫反應(yīng)的具體數(shù)據(jù)尚未見報道，但根據(jù)SARS-CoV和MERS-CoV感染過程的相關(guān)數(shù)據(jù)推測，在SARS-CoV-2感染過程中，患者會由于巨噬細胞和單核細胞的過度活化產(chǎn)生失控的免疫反應(yīng)，這種反應(yīng)會導(dǎo)致噬中性粒細胞、IL-6和CRP增加、淋巴細胞總數(shù)減少[7]。正如所有病毒感染，在適應(yīng)性免疫應(yīng)答中，病毒特異性T細胞（用于細胞免疫）和B淋巴細胞（用于體液免疫）起著關(guān)鍵作用。實際上，輔助T淋巴細胞介導(dǎo)的Th1/Th17激活可加劇炎癥反應(yīng)，而B淋巴細胞則可產(chǎn)生針對SARS-CoV-2的特異性抗體，以中和病毒。眾所周知，在生產(chǎn)用于長期免疫和免疫記憶的高親和力IgG之前，IgM提供了病毒感染期間的第一道防線。因此，血清中IgM揭示了最近對該病毒的暴露，而IgG表明該暴露發(fā)生在幾天之前[8]。以上研究表明，SARSCoV-2感染后會導(dǎo)致大量促炎性細胞因子的產(chǎn)生。

組織病理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，KD患者冠脈血管壁三層均破壞且呈現(xiàn)顯著增生，內(nèi)皮細胞剝脫、裸露，大量炎癥細胞浸潤；電鏡下發(fā)現(xiàn)，血管內(nèi)皮細胞間裂隙增大、穿孔、血管呈透明變化，引起這些病理改變的主要機制是內(nèi)皮細胞功能紊亂。另外，免疫損傷性血管炎是KD的顯著特征，T細胞介導(dǎo)的異常免疫應(yīng)答及細胞因子的級聯(lián)放大效應(yīng)導(dǎo)致血管內(nèi)皮功能障礙是KD血管炎性損傷的基礎(chǔ)。因此，SARS-CoV-2感染后可能會通過損傷內(nèi)皮細胞，或引起“細胞因子風暴”，最終造成KD或類川崎病，但目前關(guān)于SARSCoV-2能否引起KD尚未證實，需要進一步研究確證。