自 2019 年年底出現新型冠狀病毒肺炎以來，它已迅速波及多個國家和地區，對人類和社會產生了重大影響，對全球公共衛生系統造成了極大的威脅。新型冠狀病毒傳染性極強，部分感染患者病情進展迅速，可出現急性呼吸窘迫綜合征、多器官衰竭等并發癥。新型冠狀病毒感染后，機體會產生一系列的免疫反應，可能使機體免疫過度激活，造成機體免疫系統失衡。截至目前，尚無針對新型冠狀病毒的特效抗病毒藥物，免疫調節治療可能作為輔助治療手段在新型冠狀病毒肺炎的治療中發揮作用。因此本文主要對新型冠狀病毒造成機體免疫失衡可能的機制、免疫調節治療和其他輔助治療等進行綜述，為后續研究和臨床防治工作提供一定參考。
引用本文： 韓寧, 杜凌遙, 嚴麗波, 唐紅. 新型冠狀病毒介導炎癥反應的機制及治療策略. 生物醫學工程學雜志, 2020, 37(4): 572-578. doi: 10.7507/1001-5515.202003030 復制
引言
2019 年 12 月由新型冠狀病毒引起的病毒性肺炎悄然出現[1]，此后國際病毒分類委員會將該病毒命名為嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒 2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2）[2]，其引起的疾病被稱為新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）。截至 2020 年 5 月 10 日，該病毒已在全球范圍內大流行，導致超過四百萬人感染。大部分感染患者為輕癥表現，但也有一些患者病情進展迅速，很快出現嚴重肺炎、急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）或多器官衰竭[3-6]。盡管我們對于其他人類冠狀病毒有一定認識，但對新型冠狀病毒知之甚少。基于目前的研究可知 SARS-CoV-2 與 SARS-CoV 類似，主要通過 S 蛋白與宿主細胞表面的血管緊張素轉換酶 2（angiotensin converting enzyme2，ACE2）結合[7]，介導病毒入侵進而促進病毒復制，引發一系列炎癥反應，造成機體免疫失衡，最終可能導致嚴重的機體損傷。發表在《柳葉刀·呼吸病學》的一例病理檢查報告也提示了過度的炎癥反應參與了重癥感染患者的病理進程[8]。此外，近日發表在《內科學年鑒》的一項研究結合了 12 名死亡患者的臨床資料、病毒學、影像學和病理學進行完整的尸檢結果分析，發現 7 例（58%）患者伴有深靜脈血栓，其中 4 例（33%）患者直接死于嚴重的肺栓塞，另外 3 例患者雙下肢深靜脈血栓也為新近形成[9]。另外一項研究也指出，與 SARS-CoV-2 感染相關的 80 例死亡病例中，17 例（21%）患者存在不同程度的肺栓塞，32 例（40%）患者伴有下肢深靜脈血栓的形成[10]。這些結果提示病毒感染導致大量炎癥因子的釋放可能直接激活凝血級聯反應，破壞血管內壁結構和影響凝血系統正常功能，導致大量靜脈血栓形成并引起肺栓塞從而加快疾病進程。因此，本文旨在總結新型冠狀病毒介導的炎癥反應導致免疫失衡的機制和免疫調節治療策略，為后續研究和臨床防治工作提供一定幫助。
1 新型冠狀病毒介導的炎癥反應
1.1 病毒在體內大量復制引起的炎癥瀑布
既往與嚴重急性呼吸綜合征（acute respiratory syndrome，SARS）和中東呼吸綜合征（Middle East respiratory syndrome，MERS）相關的體內體外研究均發現，在感染早期病毒復制即達到很高的滴度[11-12]。病毒在體內迅速大量復制可導致感染的上皮細胞壞死，釋放大量細胞因子，包括干擾素（interferon，IFN）、白細胞介素（interleukin，IL）、趨化因子（chemokines）、集落刺激因子（colony stimulating factors，CSFs）和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）等[13-15]。這些細胞因子在正常情況下處于動態平衡，當病毒感染細胞后，大量炎性細胞因子釋放，可以招募、激活更多免疫細胞，使細胞因子進一步釋放，形成正反饋循環，當突破某個閾值時則會失控，引起炎癥瀑布。最近有研究表明，新型冠狀病毒感染患者體內 IL-1b、IFN-γ、IP-10 和 MCP-1 的表達水平高于健康人；在重癥患者中，IL-2、IL-7、IL-10、G-CSF、IP-10、MCP-1、MIP-1α 和 TNFα 的表達水平則更高[3]。還有研究發現重癥新型冠狀病毒肺炎患者體內的 IL-6 明顯升高[16]。此外，各種免疫細胞、細胞因子和黏液在肺組織大量聚集還可能阻塞氣體交換，導致肺泡細胞大量死亡，嚴重破壞肺換氣功能。總之，我們推測病毒在早期的大量復制與疾病嚴重程度有關系。
1.2 機體干擾素免疫應答延遲
病毒感染細胞后可被抗原提呈細胞識別，激活 Ⅰ 型干擾素通路，通過激活抗病毒蛋白轉錄等一系列機制阻止病毒在細胞內的復制。而既往研究表明冠狀病毒能編碼多種抑制早期干擾素相關免疫應答的蛋白，包括多種非結構蛋白（nonstructural protein，nsp）和結構蛋白（如刺突蛋白、核衣殼蛋白、膜蛋白和小包膜蛋白），這些蛋白參與了宿主細胞的干擾素免疫應答反應[17]。
一方面，冠狀病毒的多種蛋白可以導致 IFN 誘導的延遲或受限。有研究人員發現，SARS-CoV 的核衣殼蛋白可以抑制 IFN-β 的產生，其中 C 末端的 248～365 位氨基酸發揮主要作用[18]。隨后有研究人員認為在 SARS 小鼠模型中 IFN 誘導的延遲可以導致單核細胞-巨噬細胞和細胞因子的激活，從而導致血管滲漏和適應性免疫反應受損[19]。此外，冠狀病毒的多種非結構蛋白如 nsp1、nsp7、nsp15 也可以通過介導宿主細胞 mRNA 的降解，阻止宿主 mRNA 翻譯的同時促進病毒 mRNA 的表達，最終使干擾素信號通路激活延遲[17]。另一方面，有些蛋白還能干擾 IFN 信號通路的正常轉導。有研究發現 ORF3a 蛋白能通過泛素化修飾和蛋白降解使宿主細胞表面的干擾素受體表達下降，從而影響 IFN 信號通路[20]。
此外，在免疫力低下的患者體內，起主要抗病毒效應的 I 型干擾素產量也會很低，使得病毒復制不受限制，也會加重后續的免疫失衡。因此我們推測新型冠狀病毒也可能存在類似機制。在病毒感染早期病毒載量即達到高水平，多種抑制干擾素信號通路的蛋白也隨之產生，這可能使早期的干擾素信號通路激活延遲或受限，導致病毒繼續大量復制而進一步放大后續的炎癥反應。
1.3 體內靶細胞的廣泛分布
有研究表明，新型冠狀病毒可能通過 ACE2 進入細胞，那么高表達 ACE2 的器官組織易受病毒感染[7]。最近發表的一系列文章表明除肺部外，人體的心臟、食管、肝臟、胰腺、腎臟、膀胱、回腸和男性睪丸等器官組織也高表達 ACE2，從而也極易受到病毒的攻擊[21-25]。由此，我們推測靶細胞的廣泛分布可能是感染患者病情進展迅速的原因。
此外，有研究表明 SARS-CoV 和機體感染后釋放的細胞因子可誘導 ACE2 脫落，形成具有酶活性的可溶性 ACE2，使細胞表面 ACE2 含量和酶促活性均大大降低。這一過程除了影響肺部 ACE2 的正常功能外，還能造成腎素-血管緊張素系統的紊亂，進一步擴大炎癥反應和增加血管通透性[26-28]。另有研究人員利用 SARS-CoV 細胞模型發現病毒在誘導 ACE2 脫落的同時還產生了大量的 TNF-α[29]。目前，可溶性 ACE2 的生理功能尚不清楚，其大量形成是否參與病毒介導的炎癥反應，以及這一過程是否在 SARS-CoV-2 中也有類似作用仍需要更多的研究去證實。
2 可能改善嚴重炎癥反應的藥物
目前還沒有針對新型冠狀病毒的特效抗病毒藥物，而感染誘發的過度炎癥反應所介導的免疫損傷是患者重癥化的重要原因，因此在應用廣譜抗病毒治療基礎上聯合抗炎治療對改善患者預后有很大益處[30]。基于既往流感后肺炎、SARS 和 MERS 相關的免疫調節治療研究，我們總結了可能控制新型冠狀病毒介導的炎癥反應的藥物。
2.1 常規治療
2.1.1 免疫抑制治療：糖皮質激素
糖皮質激素是一組通過與胞內受體結合而發揮抗炎作用的激素，可以與糖皮質激素反應元件相互作用以調節抗炎基因的轉錄。有研究表明糖皮質激素可以抑制體內細胞因子水平和 IFN-γ 誘導的某些炎性基因的表達[31]，這一結論在 SARS 相關研究中也得到證實[32]。但是，糖皮質激素在抑制機體免疫反應的同時也會延遲病毒的清除，增加患者死亡風險。在一項隨機對照研究中，早期即接受糖皮質激素治療的 SARS 患者體內病毒載量在病程 2～3 周仍處于較高水平，糖皮質激素可能會延長病毒血癥[33]。糖皮質激素應用不當還會導致嚴重的心血管事件、骨壞死和機會性感染，如侵襲性真菌的感染[34-35]。近日發表的一篇述評文章，分析了過去在 SARS 患者中應用糖皮質激素對于臨床結局的影響，認為糖皮質激素對于新型冠狀病毒肺炎患者來說弊大于利[36]。結合既往 SARS 的相關研究來看，對于輕癥患者應該避免使用糖皮質激素，以防止過早使用引起免疫抑制而導致病毒延遲清除。對于進展迅速的重癥或危重癥患者來說，短期使用小劑量糖皮質激素抑制體內的炎癥風暴是有必要的，但同時也應注意激素可能帶來的諸多副作用和過度免疫抑制引起的繼發感染。總之，對于嚴重的新型冠狀病毒肺炎患者，糖皮質激素的最佳使用時機及劑量仍需要更多的臨床研究和實驗室研究去證實。
2.1.2 選擇性免疫激活治療：干擾素
冠狀病毒感染時，常伴干擾素信號通路激活受限。干擾素也廣泛應用于 SARS-CoV 和 MERS-CoV 感染的治療。有研究表明，早期應用干擾素對減少病毒復制有一定幫助，進而減輕后續異常免疫激活所介導的炎癥反應并且改善臨床癥狀。類似地，早期聯合應用干擾素和利巴韋林也可以適度地改善臨床癥狀，但對于死亡率影響不大[37-39]。相較于 Ⅰ 型干擾素（IFN-α/β），Ⅲ 型干擾素（IFN-λ）可以激活被感染的上皮細胞的抗病毒基因，不會過度刺激免疫系統，還可以抑制嗜中性粒細胞向炎癥部位的募集，因此 IFN-λ 可以作為預防嚴重炎癥反應的一種選擇[40]。在 SARS 和 MERS 流行期間，干擾素的用藥方式多為肌肉注射和皮下注射[41]。目前《新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第七版）》中推薦的 IFN-α 使用方式是霧化吸入。此前有動物實驗表明與常規肌肉注射相比，霧化吸入的方式給藥可以提高肺部藥物濃度，且延長藥物在動物體內的循環時間[42]。霧化吸入給藥時，藥效發揮速度快，用量較小，不良反應的發生也較少，但應用不當會增大交叉感染的風險。目前在新型冠狀病毒肺炎中，暫無關于干擾素治療療效和給藥方式的研究，因此仍需要更多的臨床研究去明確干擾素的療效和最佳給藥方式。
2.2 其他輔助的免疫治療策略
2.2.1 抗氧化劑
活性氧在炎癥反應和病毒復制中發揮著重要作用，因此抗氧化劑對于病毒感染引起的炎癥風暴可能有抑制作用。N-乙酰胺胱氨酸（N-acetylcysteine，NAC）是氨基酸半胱氨酸的修飾形式，具有抗氧化的作用。在 H5N1 感染的肺上皮細胞中，NAC 可以抑制 CCL5、CXCL8、CXCL10 和 IL-6 的產生[43]。此外，有研究表明維生素 C 對于患有嚴重流感的患者有益[44]。基于目前的研究，單一使用抗氧化劑對患者炎癥反應的控制有限，但不失為一種輔助治療的手段。
2.2.2 HMGB1 抑制劑
高遷移率族蛋白 B1（high mobility group box 1 protein，HMGB1）在胞內起轉錄因子的作用，在胞外環境作為炎癥介質，可激活單核-巨噬細胞和內皮細胞等，誘導免疫細胞釋放大量 IL-1β、IFN-γ 和 TNF 等[45]。甘草中提取的 18β-甘草酸苷是唯一天然來源的 HMGB1 抑制劑，直接結合 HMGB1 后可以抑制炎性細胞因子活性，從而阻斷炎癥反應[46]。在 SARS 流行期間，應用復方甘草酸苷可改善患者的炎癥表現，促進患者病情恢復，與激素聯用時可以縮減激素用藥時間[47]。在 H5N1 相關研究中，甘草酸苷可以抑制病毒復制和某些炎性因子的表達[48]。但是，有研究表明 HMGB1 在疾病晚期才會大量釋放，因此其抑制劑的應用對嚴重患者臨床結局的改善并不明顯[49]。例如，H2N2 感染的小鼠體內 HMGB1 水平在疾病晚期即第 9 天才達到峰值，用 HMGB1 抑制劑丙酮酸乙酯治療也未能降低其死亡率[50]。總之，對于重癥感染患者來說，HMGB1 抑制劑的使用時機、是否改善炎癥反應和臨床結局仍需要更多研究去證實。
2.2.3 他汀類
他汀類藥物是 3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶 A 還原酶的競爭性抑制劑。除了在心血管疾病的廣泛應用外，它們還發揮了多種免疫調節作用，例如通過抑制活性氧（reactive oxygen species，ROS）調節免疫細胞的活化，拮抗 HMGB1 抑制炎性細胞因子的表達以及抑制 CCR2 基因表達，可以推測其在冠狀病毒感染的炎癥治療中有潛在作用。另外有研究表明在 H1N1、H3N2 和 H5N1 感染的小鼠模型中，他汀類藥物和咖啡因的組合可減輕肺損傷[51]。對于老年患者或合并心血管疾病的患者，使用他汀類不僅可以控制其心血管疾病，還能抑制炎癥反應的過度激活，因此可以作為一種輔助治療手段。
2.2.4 抗微生物藥物的免疫調節作用
氯喹是一種廣泛使用的抗瘧疾藥物，同時可應用于自身免疫性疾病的治療。在 SARS 流行期間，有研究表明其具有抗病毒效果[52]，還具有免疫調節活性，可協同增強抗病毒作用[53]。目前《新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第七版）》已把磷酸氯喹用于新型冠狀病毒肺炎的治療。一方面，氯喹在新冠肺炎的治療中發揮其抗病毒效應，另一方面也可以輔助進行免疫調節治療，避免不良的臨床結局。
此外，某些抗生素除了具有抗菌作用外，還具有免疫調節的作用從而減少氣道高反應性并改善肺功能，例如大環內酯類中的克拉霉素和阿奇霉素[54]。在一項關于流感病毒引起重癥肺炎的隨機對照研究中，相較于單用奧司他韋，聯合阿奇霉素的患者體內 IL-6、IL-8、IL-17、IL-18 以及 C 反應蛋白水平下降得更快，患者臨床癥狀的改善更明顯[55]。盡管在目前的新型冠狀病毒肺炎治療相關研究中，還未提及這些抗生素的應用，但對于呼吸系統存在基礎疾病、高齡、伴有免疫抑制的新型冠狀病毒肺炎患者來說，這些具有免疫調節作用的抗生素也不失為一種選擇。
2.3 免疫調節的創新策略
2.3.1 連花清瘟膠囊（顆粒）
連花清瘟膠囊（顆粒）是由連翹和金銀花等 13 種草藥組成的中成藥。既往研究表明因其能有效抑制病毒復制和調節免疫反應而在流感治療中發揮重要作用[56]。根據對 SARS-CoV-2 感染患者進行的一項回顧性分析，連花清瘟膠囊可以顯著改善患者的臨床癥狀并且縮短病程[57]。近日，鐘南山院士團隊發現，在 Vero E6 細胞中連花清瘟可以抑制 SARS-CoV-2 的復制、影響病毒的形態，并且在 mRNA 水平上顯著抑制促炎細胞因子，包括 TNF-α、IL-6、CCL-2/MCP-1 和 CXCL-10/IP-10[58]。該文在體外實驗中證實連花清瘟可以通過抑制病毒復制和減少宿主細胞的細胞因子釋放而發揮作用，這一實驗結果支持連花清瘟膠囊（顆粒）與現有療法聯合治療新型冠狀病毒肺炎的臨床應用。
2.3.2 靶向藥物
在眾多病毒感染（包括流感病毒、登革熱病毒、埃博拉病毒等）介導的炎癥反應中，TNF 均作為關鍵性細胞因子而發揮作用。有研究發現在 SARS-CoV 感染的小鼠模型中 TNF 可以導致急性肺損傷和 T 細胞免疫反應受損[59]。新型冠狀病毒感染的重癥和非重癥患者中的 TNF-α 分泌也有顯著差異[3]，我們推測 TNF 可作為潛在治療靶點。既往研究表明在流感動物模型中，使用特異性 TNF 抗體能減少小鼠體內細胞因子的產生和炎性細胞的浸潤[60]。據中國臨床試驗注冊中心顯示，由上海長征醫院牽頭的“阿達木單抗治療新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）重型和危重型患者的安全性和有效性的臨床研究”已注冊（注冊號：ChiCTR2000030089）。
另一些研究還發現重癥新型冠狀病毒肺炎患者體內 CD4+、CD8+T 淋巴細胞水平明顯低于輕癥患者，而 IL-6、IL-10 則明顯高于輕癥患者[16, 61]。日前，《新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第七版）》指出對于雙肺廣泛病變及重癥患者，伴有 IL-6 升高時可給予托珠單抗治療。此外，胸腺肽可以持續誘導淋巴細胞中 T 細胞分化，維持機體免疫平衡和增強 T 細胞對抗原的反應。同時抗 PD-1 單克隆抗體可與人 PD-1 受體結合并阻斷 PD-1/PD-L1 通路，恢復部分 T 細胞功能。目前針對 PD-1 和胸腺肽治療伴隨淋巴細胞減少的新型冠狀病毒感染重癥肺炎患者的多中心、隨機對照臨床試驗已經開展（注冊號：ChiCTR2000029806）。
2.3.3 干細胞治療與腸道微生態調節劑
干細胞是一類具有自我復制和分化能力的多潛能細胞。此外，其還具有強大的分泌能力，可以分泌多種生長因子和細胞因子，能促進血管生成和抑制炎癥反應等。目前用于治療新型冠狀病毒肺炎的干細胞主要包括間充質干細胞、肺干細胞和胚胎干細胞。通過外源性補充肺干細胞和胚胎干細胞可誘導形成肺功能細胞，達到保護和修復肺臟的目的。間充質干細胞在多種炎癥疾病模型中可通過分泌免疫調節因子發揮潛在作用，包括類風濕關節炎和急性肺損傷等[62-64]。鑒于 ARDS 是冠狀病毒感染患者死亡的主要危險因素，干細胞治療也許能作為一種輔助手段改善患者預后。此外，腸道菌群也與全身免疫狀態密不可分，因此利用腸道微生態調節劑，維持腸道微生態的平衡對于疾病控制也有一定作用。
2.3.4 康復血漿治療和血液凈化
有研究表明恢復期血漿可以緩解體內的炎癥風暴[65]，對于流感病毒和呼吸道合胞病毒感染導致的炎癥反應有一定的改善作用。因此，使用康復患者血漿或由此血漿制備免疫球蛋白也可以作為一種輔助治療手段。血液凈化系統包括血漿置換、吸附、血液過濾等等，這一過程可清除體內炎癥因子，緩解“細胞因子風暴”，減輕患者的炎癥反應[66]。
2.3.5 S1P1 類似物
在甲型流感病毒感染的小鼠模型中，內皮細胞的鞘氨醇-1-磷酸-1（sphingosine 1-phosphate receptor type 1，S1P1）受體信號轉導也參與了炎癥反應。應用 S1P1 類似物可以阻止免疫細胞過度募集，抑制炎性細胞因子和趨化因子的釋放，降低發病率和死亡率[67-68]。盡管目前還不清楚 S1P1 類似物能否阻止新型冠狀病毒介導的炎癥風暴的產生，但它可以作為潛在作用靶點為以后的研究和臨床治療提供一定思路。
3 總結與展望
不論是普通流感病毒還是高致病性的冠狀病毒的廣泛流行，都對社會造成了嚴重的負擔。病毒感染后迅速引起的炎癥反應是患者病情加重乃至死亡的重要原因，因此針對病毒感染的免疫調節治療對于控制疾病的迅速進展以及降低死亡率有重要意義。目前在新型冠狀病毒感染治療領域尚無公認有效的免疫調節治療方案，但基于流感、SARS 及 MERS 的治療經驗，常見的糖皮質激素、干擾素、甘草酸苷、連花清瘟膠囊、康復期血漿等可能具有一定免疫調節作用，可作為抗病毒治療以外的重要輔助治療手段。總之，聚焦病毒感染介導炎癥反應的機制，尋找能作用于關鍵靶點的藥物，對于預防感染后疾病的迅速進展具有重要意義。
利益沖突聲明：本文全體作者均聲明不存在利益沖突。
引言
2019 年 12 月由新型冠狀病毒引起的病毒性肺炎悄然出現[1]，此后國際病毒分類委員會將該病毒命名為嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒 2（severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，SARS-CoV-2）[2]，其引起的疾病被稱為新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）。截至 2020 年 5 月 10 日，該病毒已在全球范圍內大流行，導致超過四百萬人感染。大部分感染患者為輕癥表現，但也有一些患者病情進展迅速，很快出現嚴重肺炎、急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）或多器官衰竭[3-6]。盡管我們對于其他人類冠狀病毒有一定認識，但對新型冠狀病毒知之甚少。基于目前的研究可知 SARS-CoV-2 與 SARS-CoV 類似，主要通過 S 蛋白與宿主細胞表面的血管緊張素轉換酶 2（angiotensin converting enzyme2，ACE2）結合[7]，介導病毒入侵進而促進病毒復制，引發一系列炎癥反應，造成機體免疫失衡，最終可能導致嚴重的機體損傷。發表在《柳葉刀·呼吸病學》的一例病理檢查報告也提示了過度的炎癥反應參與了重癥感染患者的病理進程[8]。此外，近日發表在《內科學年鑒》的一項研究結合了 12 名死亡患者的臨床資料、病毒學、影像學和病理學進行完整的尸檢結果分析，發現 7 例（58%）患者伴有深靜脈血栓，其中 4 例（33%）患者直接死于嚴重的肺栓塞，另外 3 例患者雙下肢深靜脈血栓也為新近形成[9]。另外一項研究也指出，與 SARS-CoV-2 感染相關的 80 例死亡病例中，17 例（21%）患者存在不同程度的肺栓塞，32 例（40%）患者伴有下肢深靜脈血栓的形成[10]。這些結果提示病毒感染導致大量炎癥因子的釋放可能直接激活凝血級聯反應，破壞血管內壁結構和影響凝血系統正常功能，導致大量靜脈血栓形成并引起肺栓塞從而加快疾病進程。因此，本文旨在總結新型冠狀病毒介導的炎癥反應導致免疫失衡的機制和免疫調節治療策略，為后續研究和臨床防治工作提供一定幫助。
1 新型冠狀病毒介導的炎癥反應
1.1 病毒在體內大量復制引起的炎癥瀑布
既往與嚴重急性呼吸綜合征（acute respiratory syndrome，SARS）和中東呼吸綜合征（Middle East respiratory syndrome，MERS）相關的體內體外研究均發現，在感染早期病毒復制即達到很高的滴度[11-12]。病毒在體內迅速大量復制可導致感染的上皮細胞壞死，釋放大量細胞因子，包括干擾素（interferon，IFN）、白細胞介素（interleukin，IL）、趨化因子（chemokines）、集落刺激因子（colony stimulating factors，CSFs）和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）等[13-15]。這些細胞因子在正常情況下處于動態平衡，當病毒感染細胞后，大量炎性細胞因子釋放，可以招募、激活更多免疫細胞，使細胞因子進一步釋放，形成正反饋循環，當突破某個閾值時則會失控，引起炎癥瀑布。最近有研究表明，新型冠狀病毒感染患者體內 IL-1b、IFN-γ、IP-10 和 MCP-1 的表達水平高于健康人；在重癥患者中，IL-2、IL-7、IL-10、G-CSF、IP-10、MCP-1、MIP-1α 和 TNFα 的表達水平則更高[3]。還有研究發現重癥新型冠狀病毒肺炎患者體內的 IL-6 明顯升高[16]。此外，各種免疫細胞、細胞因子和黏液在肺組織大量聚集還可能阻塞氣體交換，導致肺泡細胞大量死亡，嚴重破壞肺換氣功能。總之，我們推測病毒在早期的大量復制與疾病嚴重程度有關系。
1.2 機體干擾素免疫應答延遲
病毒感染細胞后可被抗原提呈細胞識別，激活 Ⅰ 型干擾素通路，通過激活抗病毒蛋白轉錄等一系列機制阻止病毒在細胞內的復制。而既往研究表明冠狀病毒能編碼多種抑制早期干擾素相關免疫應答的蛋白，包括多種非結構蛋白（nonstructural protein，nsp）和結構蛋白（如刺突蛋白、核衣殼蛋白、膜蛋白和小包膜蛋白），這些蛋白參與了宿主細胞的干擾素免疫應答反應[17]。
一方面，冠狀病毒的多種蛋白可以導致 IFN 誘導的延遲或受限。有研究人員發現，SARS-CoV 的核衣殼蛋白可以抑制 IFN-β 的產生，其中 C 末端的 248～365 位氨基酸發揮主要作用[18]。隨后有研究人員認為在 SARS 小鼠模型中 IFN 誘導的延遲可以導致單核細胞-巨噬細胞和細胞因子的激活，從而導致血管滲漏和適應性免疫反應受損[19]。此外，冠狀病毒的多種非結構蛋白如 nsp1、nsp7、nsp15 也可以通過介導宿主細胞 mRNA 的降解，阻止宿主 mRNA 翻譯的同時促進病毒 mRNA 的表達，最終使干擾素信號通路激活延遲[17]。另一方面，有些蛋白還能干擾 IFN 信號通路的正常轉導。有研究發現 ORF3a 蛋白能通過泛素化修飾和蛋白降解使宿主細胞表面的干擾素受體表達下降，從而影響 IFN 信號通路[20]。
此外，在免疫力低下的患者體內，起主要抗病毒效應的 I 型干擾素產量也會很低，使得病毒復制不受限制，也會加重后續的免疫失衡。因此我們推測新型冠狀病毒也可能存在類似機制。在病毒感染早期病毒載量即達到高水平，多種抑制干擾素信號通路的蛋白也隨之產生，這可能使早期的干擾素信號通路激活延遲或受限，導致病毒繼續大量復制而進一步放大后續的炎癥反應。
1.3 體內靶細胞的廣泛分布
有研究表明，新型冠狀病毒可能通過 ACE2 進入細胞，那么高表達 ACE2 的器官組織易受病毒感染[7]。最近發表的一系列文章表明除肺部外，人體的心臟、食管、肝臟、胰腺、腎臟、膀胱、回腸和男性睪丸等器官組織也高表達 ACE2，從而也極易受到病毒的攻擊[21-25]。由此，我們推測靶細胞的廣泛分布可能是感染患者病情進展迅速的原因。
此外，有研究表明 SARS-CoV 和機體感染后釋放的細胞因子可誘導 ACE2 脫落，形成具有酶活性的可溶性 ACE2，使細胞表面 ACE2 含量和酶促活性均大大降低。這一過程除了影響肺部 ACE2 的正常功能外，還能造成腎素-血管緊張素系統的紊亂，進一步擴大炎癥反應和增加血管通透性[26-28]。另有研究人員利用 SARS-CoV 細胞模型發現病毒在誘導 ACE2 脫落的同時還產生了大量的 TNF-α[29]。目前，可溶性 ACE2 的生理功能尚不清楚，其大量形成是否參與病毒介導的炎癥反應，以及這一過程是否在 SARS-CoV-2 中也有類似作用仍需要更多的研究去證實。
2 可能改善嚴重炎癥反應的藥物
目前還沒有針對新型冠狀病毒的特效抗病毒藥物，而感染誘發的過度炎癥反應所介導的免疫損傷是患者重癥化的重要原因，因此在應用廣譜抗病毒治療基礎上聯合抗炎治療對改善患者預后有很大益處[30]。基于既往流感后肺炎、SARS 和 MERS 相關的免疫調節治療研究，我們總結了可能控制新型冠狀病毒介導的炎癥反應的藥物。
2.1 常規治療
2.1.1 免疫抑制治療：糖皮質激素
糖皮質激素是一組通過與胞內受體結合而發揮抗炎作用的激素，可以與糖皮質激素反應元件相互作用以調節抗炎基因的轉錄。有研究表明糖皮質激素可以抑制體內細胞因子水平和 IFN-γ 誘導的某些炎性基因的表達[31]，這一結論在 SARS 相關研究中也得到證實[32]。但是，糖皮質激素在抑制機體免疫反應的同時也會延遲病毒的清除，增加患者死亡風險。在一項隨機對照研究中，早期即接受糖皮質激素治療的 SARS 患者體內病毒載量在病程 2～3 周仍處于較高水平，糖皮質激素可能會延長病毒血癥[33]。糖皮質激素應用不當還會導致嚴重的心血管事件、骨壞死和機會性感染，如侵襲性真菌的感染[34-35]。近日發表的一篇述評文章，分析了過去在 SARS 患者中應用糖皮質激素對于臨床結局的影響，認為糖皮質激素對于新型冠狀病毒肺炎患者來說弊大于利[36]。結合既往 SARS 的相關研究來看，對于輕癥患者應該避免使用糖皮質激素，以防止過早使用引起免疫抑制而導致病毒延遲清除。對于進展迅速的重癥或危重癥患者來說，短期使用小劑量糖皮質激素抑制體內的炎癥風暴是有必要的，但同時也應注意激素可能帶來的諸多副作用和過度免疫抑制引起的繼發感染。總之，對于嚴重的新型冠狀病毒肺炎患者，糖皮質激素的最佳使用時機及劑量仍需要更多的臨床研究和實驗室研究去證實。
2.1.2 選擇性免疫激活治療：干擾素
冠狀病毒感染時，常伴干擾素信號通路激活受限。干擾素也廣泛應用于 SARS-CoV 和 MERS-CoV 感染的治療。有研究表明，早期應用干擾素對減少病毒復制有一定幫助，進而減輕后續異常免疫激活所介導的炎癥反應并且改善臨床癥狀。類似地，早期聯合應用干擾素和利巴韋林也可以適度地改善臨床癥狀，但對于死亡率影響不大[37-39]。相較于 Ⅰ 型干擾素（IFN-α/β），Ⅲ 型干擾素（IFN-λ）可以激活被感染的上皮細胞的抗病毒基因，不會過度刺激免疫系統，還可以抑制嗜中性粒細胞向炎癥部位的募集，因此 IFN-λ 可以作為預防嚴重炎癥反應的一種選擇[40]。在 SARS 和 MERS 流行期間，干擾素的用藥方式多為肌肉注射和皮下注射[41]。目前《新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第七版）》中推薦的 IFN-α 使用方式是霧化吸入。此前有動物實驗表明與常規肌肉注射相比，霧化吸入的方式給藥可以提高肺部藥物濃度，且延長藥物在動物體內的循環時間[42]。霧化吸入給藥時，藥效發揮速度快，用量較小，不良反應的發生也較少，但應用不當會增大交叉感染的風險。目前在新型冠狀病毒肺炎中，暫無關于干擾素治療療效和給藥方式的研究，因此仍需要更多的臨床研究去明確干擾素的療效和最佳給藥方式。
2.2 其他輔助的免疫治療策略
2.2.1 抗氧化劑
活性氧在炎癥反應和病毒復制中發揮著重要作用，因此抗氧化劑對于病毒感染引起的炎癥風暴可能有抑制作用。N-乙酰胺胱氨酸（N-acetylcysteine，NAC）是氨基酸半胱氨酸的修飾形式，具有抗氧化的作用。在 H5N1 感染的肺上皮細胞中，NAC 可以抑制 CCL5、CXCL8、CXCL10 和 IL-6 的產生[43]。此外，有研究表明維生素 C 對于患有嚴重流感的患者有益[44]。基于目前的研究，單一使用抗氧化劑對患者炎癥反應的控制有限，但不失為一種輔助治療的手段。
2.2.2 HMGB1 抑制劑
高遷移率族蛋白 B1（high mobility group box 1 protein，HMGB1）在胞內起轉錄因子的作用，在胞外環境作為炎癥介質，可激活單核-巨噬細胞和內皮細胞等，誘導免疫細胞釋放大量 IL-1β、IFN-γ 和 TNF 等[45]。甘草中提取的 18β-甘草酸苷是唯一天然來源的 HMGB1 抑制劑，直接結合 HMGB1 后可以抑制炎性細胞因子活性，從而阻斷炎癥反應[46]。在 SARS 流行期間，應用復方甘草酸苷可改善患者的炎癥表現，促進患者病情恢復，與激素聯用時可以縮減激素用藥時間[47]。在 H5N1 相關研究中，甘草酸苷可以抑制病毒復制和某些炎性因子的表達[48]。但是，有研究表明 HMGB1 在疾病晚期才會大量釋放，因此其抑制劑的應用對嚴重患者臨床結局的改善并不明顯[49]。例如，H2N2 感染的小鼠體內 HMGB1 水平在疾病晚期即第 9 天才達到峰值，用 HMGB1 抑制劑丙酮酸乙酯治療也未能降低其死亡率[50]。總之，對于重癥感染患者來說，HMGB1 抑制劑的使用時機、是否改善炎癥反應和臨床結局仍需要更多研究去證實。
2.2.3 他汀類
他汀類藥物是 3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶 A 還原酶的競爭性抑制劑。除了在心血管疾病的廣泛應用外，它們還發揮了多種免疫調節作用，例如通過抑制活性氧（reactive oxygen species，ROS）調節免疫細胞的活化，拮抗 HMGB1 抑制炎性細胞因子的表達以及抑制 CCR2 基因表達，可以推測其在冠狀病毒感染的炎癥治療中有潛在作用。另外有研究表明在 H1N1、H3N2 和 H5N1 感染的小鼠模型中，他汀類藥物和咖啡因的組合可減輕肺損傷[51]。對于老年患者或合并心血管疾病的患者，使用他汀類不僅可以控制其心血管疾病，還能抑制炎癥反應的過度激活，因此可以作為一種輔助治療手段。
2.2.4 抗微生物藥物的免疫調節作用
氯喹是一種廣泛使用的抗瘧疾藥物，同時可應用于自身免疫性疾病的治療。在 SARS 流行期間，有研究表明其具有抗病毒效果[52]，還具有免疫調節活性，可協同增強抗病毒作用[53]。目前《新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第七版）》已把磷酸氯喹用于新型冠狀病毒肺炎的治療。一方面，氯喹在新冠肺炎的治療中發揮其抗病毒效應，另一方面也可以輔助進行免疫調節治療，避免不良的臨床結局。
此外，某些抗生素除了具有抗菌作用外，還具有免疫調節的作用從而減少氣道高反應性并改善肺功能，例如大環內酯類中的克拉霉素和阿奇霉素[54]。在一項關于流感病毒引起重癥肺炎的隨機對照研究中，相較于單用奧司他韋，聯合阿奇霉素的患者體內 IL-6、IL-8、IL-17、IL-18 以及 C 反應蛋白水平下降得更快，患者臨床癥狀的改善更明顯[55]。盡管在目前的新型冠狀病毒肺炎治療相關研究中，還未提及這些抗生素的應用，但對于呼吸系統存在基礎疾病、高齡、伴有免疫抑制的新型冠狀病毒肺炎患者來說，這些具有免疫調節作用的抗生素也不失為一種選擇。
2.3 免疫調節的創新策略
2.3.1 連花清瘟膠囊（顆粒）
連花清瘟膠囊（顆粒）是由連翹和金銀花等 13 種草藥組成的中成藥。既往研究表明因其能有效抑制病毒復制和調節免疫反應而在流感治療中發揮重要作用[56]。根據對 SARS-CoV-2 感染患者進行的一項回顧性分析，連花清瘟膠囊可以顯著改善患者的臨床癥狀并且縮短病程[57]。近日，鐘南山院士團隊發現，在 Vero E6 細胞中連花清瘟可以抑制 SARS-CoV-2 的復制、影響病毒的形態，并且在 mRNA 水平上顯著抑制促炎細胞因子，包括 TNF-α、IL-6、CCL-2/MCP-1 和 CXCL-10/IP-10[58]。該文在體外實驗中證實連花清瘟可以通過抑制病毒復制和減少宿主細胞的細胞因子釋放而發揮作用，這一實驗結果支持連花清瘟膠囊（顆粒）與現有療法聯合治療新型冠狀病毒肺炎的臨床應用。
2.3.2 靶向藥物
在眾多病毒感染（包括流感病毒、登革熱病毒、埃博拉病毒等）介導的炎癥反應中，TNF 均作為關鍵性細胞因子而發揮作用。有研究發現在 SARS-CoV 感染的小鼠模型中 TNF 可以導致急性肺損傷和 T 細胞免疫反應受損[59]。新型冠狀病毒感染的重癥和非重癥患者中的 TNF-α 分泌也有顯著差異[3]，我們推測 TNF 可作為潛在治療靶點。既往研究表明在流感動物模型中，使用特異性 TNF 抗體能減少小鼠體內細胞因子的產生和炎性細胞的浸潤[60]。據中國臨床試驗注冊中心顯示，由上海長征醫院牽頭的“阿達木單抗治療新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）重型和危重型患者的安全性和有效性的臨床研究”已注冊（注冊號：ChiCTR2000030089）。
另一些研究還發現重癥新型冠狀病毒肺炎患者體內 CD4+、CD8+T 淋巴細胞水平明顯低于輕癥患者，而 IL-6、IL-10 則明顯高于輕癥患者[16, 61]。日前，《新型冠狀病毒肺炎診療方案（試行第七版）》指出對于雙肺廣泛病變及重癥患者，伴有 IL-6 升高時可給予托珠單抗治療。此外，胸腺肽可以持續誘導淋巴細胞中 T 細胞分化，維持機體免疫平衡和增強 T 細胞對抗原的反應。同時抗 PD-1 單克隆抗體可與人 PD-1 受體結合并阻斷 PD-1/PD-L1 通路，恢復部分 T 細胞功能。目前針對 PD-1 和胸腺肽治療伴隨淋巴細胞減少的新型冠狀病毒感染重癥肺炎患者的多中心、隨機對照臨床試驗已經開展（注冊號：ChiCTR2000029806）。
2.3.3 干細胞治療與腸道微生態調節劑
干細胞是一類具有自我復制和分化能力的多潛能細胞。此外，其還具有強大的分泌能力，可以分泌多種生長因子和細胞因子，能促進血管生成和抑制炎癥反應等。目前用于治療新型冠狀病毒肺炎的干細胞主要包括間充質干細胞、肺干細胞和胚胎干細胞。通過外源性補充肺干細胞和胚胎干細胞可誘導形成肺功能細胞，達到保護和修復肺臟的目的。間充質干細胞在多種炎癥疾病模型中可通過分泌免疫調節因子發揮潛在作用，包括類風濕關節炎和急性肺損傷等[62-64]。鑒于 ARDS 是冠狀病毒感染患者死亡的主要危險因素，干細胞治療也許能作為一種輔助手段改善患者預后。此外，腸道菌群也與全身免疫狀態密不可分，因此利用腸道微生態調節劑，維持腸道微生態的平衡對于疾病控制也有一定作用。
2.3.4 康復血漿治療和血液凈化
有研究表明恢復期血漿可以緩解體內的炎癥風暴[65]，對于流感病毒和呼吸道合胞病毒感染導致的炎癥反應有一定的改善作用。因此，使用康復患者血漿或由此血漿制備免疫球蛋白也可以作為一種輔助治療手段。血液凈化系統包括血漿置換、吸附、血液過濾等等，這一過程可清除體內炎癥因子，緩解“細胞因子風暴”，減輕患者的炎癥反應[66]。
2.3.5 S1P1 類似物
在甲型流感病毒感染的小鼠模型中，內皮細胞的鞘氨醇-1-磷酸-1（sphingosine 1-phosphate receptor type 1，S1P1）受體信號轉導也參與了炎癥反應。應用 S1P1 類似物可以阻止免疫細胞過度募集，抑制炎性細胞因子和趨化因子的釋放，降低發病率和死亡率[67-68]。盡管目前還不清楚 S1P1 類似物能否阻止新型冠狀病毒介導的炎癥風暴的產生，但它可以作為潛在作用靶點為以后的研究和臨床治療提供一定思路。
3 總結與展望
不論是普通流感病毒還是高致病性的冠狀病毒的廣泛流行，都對社會造成了嚴重的負擔。病毒感染后迅速引起的炎癥反應是患者病情加重乃至死亡的重要原因，因此針對病毒感染的免疫調節治療對于控制疾病的迅速進展以及降低死亡率有重要意義。目前在新型冠狀病毒感染治療領域尚無公認有效的免疫調節治療方案，但基于流感、SARS 及 MERS 的治療經驗，常見的糖皮質激素、干擾素、甘草酸苷、連花清瘟膠囊、康復期血漿等可能具有一定免疫調節作用，可作為抗病毒治療以外的重要輔助治療手段。總之，聚焦病毒感染介導炎癥反應的機制，尋找能作用于關鍵靶點的藥物，對于預防感染后疾病的迅速進展具有重要意義。
利益沖突聲明：本文全體作者均聲明不存在利益沖突。