新型冠狀病毒肺炎引起細胞因子風暴的損傷機制及中醫(yī)藥防治*

常軍 ，李玲玲 ，樊亞東 ，付疆疆 ，章明星 ，邊育紅

（1.天津中醫(yī)藥大學中西醫(yī)結合學院，天津 301617；2.陜西中醫(yī)藥大學，咸陽 712000）

新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）已成為全球流行性疾病。其致命的首要原因并不是病毒自身，而是免疫系統(tǒng)的過度應答導致細胞因子風暴。在國務院聯(lián)防聯(lián)控機制新聞發(fā)布會上，周琪院士認為：細胞因子風暴是COVID-19由輕癥向重癥和危重癥轉換的一個重要節(jié)點，同時也是造成重癥和危重癥患者死亡的原因之一。國家中醫(yī)藥管理局醫(yī)療救治專家組成員、中國工程院院士、天津中醫(yī)藥大學校長張伯禮表示，中藥對控制細胞因子風暴具有較好療效，在預防COVID-19患者從輕癥轉為重癥及危重癥中發(fā)揮重要作用[1]。從免疫細胞與細胞因子角度探討COVID-19引起細胞因子風暴的損傷機制，分析中醫(yī)對細胞因子風暴的認識，進一步討論中藥防治細胞因子風暴作用。

1 COVID-19引起細胞因子風暴的損傷機制

“細胞因子風暴”最早由Ferrara提出，本質是一種過度炎癥反應。細胞因子風暴是流感病毒、埃博拉病毒（EBOV）、重癥急性呼吸綜合征冠狀病毒（SARS-CoV）和中東呼吸綜合征冠狀病毒（MERSCoV）等多種感染疾病導致高發(fā)病率和高病死率的關鍵因素[2]。近期研究表明，細胞因子風暴也是COVID-19患者病情惡化甚至死亡的關鍵原因[3]，其機制可能是大量免疫細胞和細胞因子在炎癥部位聚集，增加內皮細胞通透性，引起組織充血、水腫、受損，最終導致急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）和多器官衰竭。

1.1 免疫細胞過度激活 免疫細胞的活化程度決定細胞因子風暴的嚴重程度，免疫細胞過度激活引起炎性細胞因子大量釋放，造成過度炎癥反應，引起細胞因子風暴[4]。細胞因子風暴發(fā)生的細胞結構基礎是中性粒細胞、淋巴細胞等免疫細胞[5]。COVID-19患者血清中性粒細胞數(shù)量和中性粒細胞與淋巴細胞比值增加及淋巴細胞減少，是COVID-19患者病情加重甚至死亡的危險因素[6]。

中性粒細胞通過趨化和吞噬作用使病原體失活，殺滅病原體。中性粒細胞殺菌機制主要有3個：吞噬、脫顆粒、形成中性粒細胞外誘捕網（NETs）。NETs是活化的中性粒細胞向細胞外釋放的高濃度網狀DNA復合物，由DNA、組蛋白和顆粒彈性蛋白酶及一些胞質蛋白等組成。細胞外組蛋白是NETs的主要成分，具有細胞毒性，可破壞內皮細胞和水解蛋白質，參與組織損傷。作為形成NETs關鍵酶之一的中性粒細胞彈性蛋白酶是一種破壞性彈性蛋白酶，可攻擊細胞外基質，促進炎癥反應的發(fā)生，誘發(fā)細胞因子風暴，加重急性肺損傷（ALI）和ARDS[7]。早期形成的NETs可抵抗病原體入侵，但過度的NETs可放大炎癥反應，引起細胞因子風暴，導致COVID-19患者多器官功能衰竭甚至死亡[6-7]。此外，冠狀病毒感染也引起肺部中性粒細胞聚集，進而分泌致死性疾病相關的細胞因子和趨化因子，造成過度炎癥反應[8]。

淋巴細胞具有識別和清除病原微生物的作用。SARS-CoV、MERS-CoV及流感病毒感染患者均發(fā)現(xiàn)外周血淋巴細胞減少[9]。COVID-19重癥患者T淋巴細胞（CD4+和CD8+T細胞）及調節(jié)性T細胞（Tregs）減少的同時也被激活，提示新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）可能主要作用于淋巴細胞，尤其是T淋巴細胞，T淋巴細胞減少和過度活化引起免疫應答失調時，可導致過度炎癥，引起細胞因子風暴[10]。Tregs是宿主的天然抗炎細胞，通過抑制過度的免疫應答在控制感染期間發(fā)生的組織損傷方面發(fā)揮關鍵作用。因此，當COVID-19重癥患者Tregs減少時，可引起過度的免疫應答，進而加重組織的免疫病理損傷[11]。

1.2 細胞因子大量釋放 細胞因子具有調節(jié)免疫應答、抗病毒作用，但也參與多種疾病的發(fā)生發(fā)展。當促炎細胞因子與抗炎細胞因子失調時，促炎細胞因子持續(xù)發(fā)揮作用，放大炎癥反應并引起細胞因子風暴。

白介素（IL）-6是COVID-19引起細胞因子風暴的關鍵細胞因子，能增強血管通透性，嚴重損害器官功能，通過阻斷IL-6信號通路能控制細胞因子風暴[4]。最新研究顯示，IL-6拮抗劑可能是控制細胞因子風暴的靶向藥物，如托珠單抗可有效緩解細胞因子風暴，可能是降低重癥COVID-19患者病死率的關鍵[3-4]。IL-10是典型的抗炎細胞因子，在病毒感染期間通過抵抗炎癥反應和抑制巨噬細胞分泌腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、IL-1和IL-6等細胞因子，可減輕因病毒感染引起的組織損傷[12]。但COVID-19重癥患者IL-10升高的原因可能是當機體發(fā)生細胞因子風暴時，IL-10反應性升高以對抗過度炎癥反應。也有研究認為，高水平的IL-10可能是宿主試圖調節(jié)由細胞因子風暴的其他因素引起的炎癥損害，IL-10可能不是導致不良結果的原因[13]。

干擾素（IFN）是機體抗病毒的天然免疫防線，但IFN效應延遲可引起病毒快速復制，誘發(fā)致命的細胞因子風暴。SARS-CoV和MERS-CoV感染早期，IFN效應延遲阻礙了機體的抗病毒反應[3]。SARS-CoV和MERS-CoV通過編碼多種結構蛋白和非結構蛋白促進病毒復制，放大炎癥反應，導致病原體相關分子模式增加，進而抑制IFN效應，刺激模式識別受體分子引起失控的炎癥反應[2]。IFN效應受到抑制后，促炎性單核細胞源性巨噬細胞聚集，造成細胞因子水平升高、血管滲漏和病毒特異性T細胞受損，最終導致炎癥反應失控[14]。Ⅰ型IFN包括IFN-α、IFN-β，具有抑制病毒復制、免疫調節(jié)的功能；Ⅱ型IFN即IFN-γ，能調節(jié)免疫反應和炎癥反應。早期的IFN-α β信號傳導延遲能引起人類抗病毒免疫應答失衡，但COVID-19患者晚期使用IFN-α β受體拮抗劑可防止過度炎癥反應，控制細胞因子風暴[3]。此外，COVID-19患者血清中IFN-γ、IL-6等細胞因子水平升高，提示IFN-γ可能是COVID-19引起細胞因子風暴的原因之一[12]。SARSCoV感染引起的IFN-γ相關細胞因子風暴可能與SARS患者免疫病理損害相關[15]。

趨化因子在病毒性疾病的免疫病理損傷中發(fā)揮重要作用。冠狀病毒感染引起肺部單核巨噬細胞和中性粒細胞的聚集，進而分泌大量趨化因子和細胞因子，引起細胞因子風暴[8，14]。與非重癥監(jiān)護（ICU）患者相比，ICU患者血清單核細胞趨化蛋白1（MCP-1）、干擾素誘導蛋白10（IP-10）、巨噬細胞炎癥蛋白1α等細胞因子顯著升高[12]。MCP-1能促進其他細胞因子聚集于病變部位，擴大炎癥反應。IP-10是炎癥反應的主要效應分子，參與免疫細胞的活化與募集。趨化因子受體3（CXCR3）是IP-10的唯一受體，IP-10通過與CXCR3結合，促進炎癥反應。進一步分析COVID-19、MERS和SARS患者趨化因子發(fā)現(xiàn)，與生存組相比，死亡組患者IP-10和MCP-1明顯升高，表明這些趨化因子與病毒載量、肺損傷及病死率相關[15]。其機制可能是趨化因子通過募集免疫細胞促進促炎細胞因子的分泌，導致血管通透性增加，造成內皮細胞功能障礙和壞死，甚至引起由細胞浸潤和局部缺血引起器官功能障礙。

TNF-α被認為是病毒引起細胞因子風暴的典型促炎細胞因子，能促進免疫細胞分化、分泌，進而提高其他炎性細胞因子水平，可能是導致患者器官和組織損傷甚至病情惡化的關鍵因素[13，15]。COVID-19患者血清TNF-α增加，被認為是病毒入侵機體產生炎癥反應的關鍵調節(jié)因子，通過促進炎癥反應引起炎癥級聯(lián)反應導致器官組織損傷，最終加重COVID-19臨床表現(xiàn)和病理損傷[3]。

2 中醫(yī)對細胞因子風暴的認識

COVID-19引起的細胞因子風暴屬于中醫(yī)的溫熱病范疇[16]。前期細胞因子風暴尚未完全形成，邪在衛(wèi)、氣分，出現(xiàn)輕型、普通型COVID-19邪毒郁肺證，主要表現(xiàn)以發(fā)熱、咳嗽等上焦表現(xiàn)為主，兼見惡心和便溏等中焦表現(xiàn)。治療應遵循三焦辨證，以肺為主，肺胃同治。中期細胞因子風暴大爆發(fā)引起過度免疫反應，邪在營、血分，出現(xiàn)重型COVID-19氣營兩燔證，臨證表現(xiàn)為咳喘和吐血等出血癥狀。治療應注重調節(jié)營血分（下焦），兼顧清營涼血[17]。后期細胞因子風暴引起多器官功能衰竭，出現(xiàn)危重型COVID-19內閉外脫證，邪氣深入血分，病位在三焦，主要表現(xiàn)為呼吸困難和四肢厥冷等虛脫癥狀[17-18]。治療當三焦并治，開閉固脫，回陽益氣[18]。

3 中藥對細胞因子風暴的調節(jié)作用

3.1 抑制免疫細胞的過度激活 中藥具有明顯的免疫調節(jié)功能，通過抑制免疫細胞的過度活化，降低過度炎癥反應，進而調控細胞因子風暴的發(fā)生發(fā)展。

Chen等[19]發(fā)現(xiàn)血必凈注射液不僅可抑制Th17細胞活化，還能防止中性粒細胞在肺和腎中的浸潤，進而提高膿毒性休克模型小鼠的存活率。鞏博等[20]發(fā)現(xiàn)大黃可抑制中性粒細胞浸潤以及巨噬細胞的過度激活，有效抑制過度炎癥反應。池里群等[21]發(fā)現(xiàn)雷公藤內酯醇可抑制免疫細胞過度活化，誘導免疫細胞凋亡；雷公藤多苷可改善CD8+T細胞功能，改變各免疫細胞亞群之間的病理性平衡，緩解過度免疫反應。

3.2 降低炎性細胞因子水平 中藥具有顯著的抗炎功能，通過降低TNF-α、IL-6和IL-1β等細胞因子控制細胞因子風暴。

樊啟猛等[22]發(fā)現(xiàn)黃芪可降低H1N1流感肺炎模型小鼠肺中TNF-α、IL-1和IL-6 mRNA，增加IL-10 mRNA，從而促進抗炎與促炎細胞因子的平衡，改善過度的免疫反應。徐紅日等[23]發(fā)現(xiàn)黃芩通過降低TNF-α、IL-1和IL-6，減輕流感病毒FM1感染所致靶器官肺的免疫炎癥性病理損傷。楊江明等[24]發(fā)現(xiàn)黃芩總黃酮通過抑制人氣道平滑肌細胞釋放與慢性阻塞性肺疾?。–OPD）相關的IL-8和IL-6，明顯減少細胞浸潤程度和炎癥細胞的數(shù)量。戴應和等[25]發(fā)現(xiàn)甘草黃酮通過抑制IKK激活，從而阻止核因子-κB（NF-κB）的轉錄，抑制炎癥介質、促炎細胞因子的合成與釋放，調節(jié)自身免疫紊亂和炎癥反應。王華等[26]發(fā)現(xiàn)金銀花提取物不僅能降低ARDS患者肺泡灌洗液中IL-1、IL-6和TNF-α，還能減輕組織臟器損傷，緩解ARDS引起的呼吸困難。

據(jù)《中國中醫(yī)藥報》報道，清肺排毒湯是防治COVID-19的特效良藥，治愈率高達99.28%，被列為中醫(yī)臨床治療首選。Yang等[27]發(fā)現(xiàn)清肺排毒湯通過調節(jié)Toll樣受體4（TLR4）和NF-κB信號通路，抑制 TNF-α、IL-1β、IL-8，減輕肺組織炎癥損傷。

血必凈注射液是《新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案（試行第七版）》中治療COVID-19重型和危重型推薦中藥復方。Chen等[19]發(fā)現(xiàn)血必凈注射液能顯著降低血清TNF-α和IL-6，通過抑制過度炎癥反應控制細胞因子風暴，從而提高膿毒性休克模型小鼠的存活率。

連花清瘟膠囊是流行性感冒常用藥，近期被批準用于輕型和普通型COVID-19。李紅蓉等[28]發(fā)現(xiàn)連花清瘟膠囊能降低急性肺損傷小鼠血清中MCP-1、TNF-α、IL-1β和IL-8，還可降低小兒肺炎血清IL-10、IL-17和TNF-α等炎性細胞因子。

麻杏石甘湯出自《傷寒論》，是治療肺炎喘咳的有效方。馬靜維等[29]發(fā)現(xiàn)麻杏石甘湯不僅能降低促炎細胞因子，提高抗炎細胞因子，而且能調節(jié)免疫功能，進而減輕肺部炎癥反應。

銀翹散出自吳鞠通的《溫病條辨》，是辛涼解表的代表方劑。常力等[30]發(fā)現(xiàn)銀翹散不僅能降低IFN-γ及IFN-γ/IL-4比值，逆轉Thl/Th2失衡，減少免疫炎癥損傷，而且能增加血清分泌性免疫球蛋白A，減輕炎癥反應。

甘露消毒丹最早見于《續(xù)名醫(yī)類案》，是治療濕溫時疫之主方。劉娟[31]通過鼻腔接種甲型流感病毒鼠肺適應株建立甲型流感病毒小鼠模型，結果發(fā)現(xiàn)甘露消毒丹及其揮發(fā)油不僅能降低小鼠血清中IL-4、IL-6和TNF-α，還能改善流感病毒感染小鼠肺組織病變，降低小鼠肺組織中的病毒載量。

黃連解毒湯出自《肘后備急方》，是瀉火解毒的經典方。王宸罡等[32]發(fā)現(xiàn)黃連解毒湯可降低TNF-α、IL-1β，抑制NF-κB的激活，進而抑制過度炎癥反應。

4 總結與展望

SARS-CoV-2傳播速度快、病死率高，對全球人類健康帶來重大威脅。中醫(yī)認為溫熱疫毒彌漫三焦，深入營、血分，是COVID-19病情加重的關鍵原因，臨床上診療COVID-19應當以衛(wèi)氣營血辨證結合三焦辨證為基本準則，盡早將邪氣阻斷在衛(wèi)、氣分階段，控制細胞因子風暴。在沒有特效藥的情況下，盡早認清病位病情，精準辨證論治，利用中藥抑制免疫細胞的過度活化和降低細胞因子，有效控制細胞因子風暴，是防止COVID-19患者病情惡化和救治重癥及危重癥患者的重要途徑。在COVID-19引起細胞因子風暴的診治過程中，以張伯禮院士為首的多位中醫(yī)專家呼吁，中醫(yī)藥應成為與西醫(yī)并肩作戰(zhàn)的主力軍。因此，針對病毒、細菌等病原生物引發(fā)細胞因子風暴的防治過程中，應充分發(fā)揮中西醫(yī)協(xié)同優(yōu)勢，堅持中西醫(yī)并重，最大程度提高治愈率。