Advances in treatment strategies for COVID-19 viral sepsis

COVID-19细胞因子风暴是一种机体在SARS-CoV-2感染后免疫系统异常激活的状态，由免疫细胞大量释放的细胞因子造成严重的全身炎症反应，并最终导致患者的炎症损伤甚至死于多器官功能衰竭^[5-6]。在此情况下，单核细胞和淋巴细胞短时间内在肺组织大量募集，是释放细胞因子的主力军，会造成严重的组织损伤。对COVID-19死亡患者进行肺部组织病理解剖结果显示，双肺均出现由淋巴细胞主导并由单核细胞参与的间质炎性细胞浸润^[7]。免疫病理学研究显示，在COVID-19患者外周血中CD14 ⁺、CD16 ⁺单核细胞比例增加；而由CD4 ⁺ T细胞中CCR ⁺ Th17增加、CD8 ⁺ T细胞中细胞毒颗粒浓度升高等现象，可知T淋巴细胞被过度激活，并将进一步激活成为异常的致病性T辅助细胞^[8]。这些炎性单核细胞和致病性Th1细胞在ICU患者体内所占比例均较非ICU患者更高，它们大量进入肺循环可能是患者肺组织出现炎性细胞浸润，导致肺功能障碍并出现肺炎症状的重要原因。作为释放细胞因子的主力军，CD14 ⁺、CD16 ⁺单核细胞可能在细胞因子环境的诱导下高度分泌IL-6，而激活的CD4 ⁺ T细胞也能够高表达GM-CSF、IL-6等，并在成为异常的致病性Th1细胞后更多地产生IFN-γ和GM-CSF等细胞因子。这些免疫细胞激活产生的细胞因子进入全身循环，将进一步刺激免疫细胞分泌细胞因子，加剧细胞因子风暴和炎症反应的发生^[8]。

由于免疫细胞的激活和大量分泌细胞因子，COVID-19重症患者往往会出现IL-6、IL-1β以及其他促炎性细胞因子或趋化因子（IL-2、IL-8、IL-17、G-CSF、GM-CSF、IFN-γ、IP-10、MCP-1、MIP-1α、TNF-α）的急剧升高^[9]。作为重要的不良预后稳定指标，IL-6在死亡患者的临床演变过程中呈现持续升高的状态，与患者死亡事件的发生密切相关^[10]。此外，随着促炎性细胞因子的升高，大多数患者急性期产生的参与促炎性反应的C反应蛋白水平也出现升高^[11]。因此，在第7版《新型冠状病毒肺炎诊疗方案》（简称《诊疗方案》）中，已增加了“重型、危重型临床预警指标”一项，将炎性因子如IL-6以及C反应蛋白等进行性上升列为重型或危重型患者临床预警指标^[4]。ICU患者的IL-2，IL-7，IL-10，G-CSF，IP-10，MCP-1，MIP-1α和TNF-α等细胞因子的血浆浓度也较非ICU患者更高，这表示细胞因子风暴与疾病的严重程度之间存在关联^[12]。血浆中较高的IL-1β、IFN-γ、IP-10和MCP-1水平可能导致Th1细胞的激活反应^[12]。相似的细胞因子风暴在严重急性呼吸综合征（SARS）和中东呼吸综合征（MERS）这两种由人类冠状病毒感染引发的疾病中都会出现。研究显示，SARS 患者血清中的IL-6以及IL-1、IL-12、IFN-γ、趋化因子IL-8、MCP-1、IP-10等显著升高^[13-14]，而MERS-CoV 感染患者血浆中出现了明显的促炎性Th1和Th17反应和促炎细胞因子浓度增加，但没有出现IL-6的升高^[15]，而除了促炎性细胞因子种类的差别外，在COVID-19患者中还出现了IL-10等抑炎性细胞因子的升高，这意味着COVID-19可能存在有别于SARS和MERS的免疫应答机制^[12]。

COVID-19住院患者中，除了IL-6等细胞因子升高外，特别是重症患者往往会出现淋巴细胞减少^[9]。IL-6的升高与淋巴细胞的减少都是入院患者死亡事件发生的重要相关因素^[10]。一项对全国范围内1 099名早期确诊的COVID-19患者的回顾性分析结果显示，有83.2%患者入院时出现淋巴细胞减少，与非重症患者相比，重症患者包括淋巴细胞减少在内的实验室异常更为明显^[11]。COVID-19住院治疗患者临床实验室指标的动态变化显示，生存患者在发病后1周左右淋巴细胞降到最低，随后逐渐好转，而死亡患者的淋巴细胞显著低于生存患者且持续严重降低直至死亡^{[10, 16]}。这种淋巴细胞减少症状尤其以T淋巴细胞减少最为典型，COVID-19患者各种类型的成熟T细胞均低于正常水平，重症环境下更加显著^[17]。包括病理解剖结果在内的多项研究均显示，COVID-19患者特别是重症患者出现了T细胞总数减少、CD4 ⁺和CD8 ⁺ 细胞水平降低^{[8, 18-19]}，伴随着T细胞减少出现的PD-1和Tim-3表达升高则提示T细胞出现衰竭^[18]。上述结果表明 T 细胞亚群也可作为预测病情由轻到重转变的依据之一。在《诊疗方案》中也已将外周血淋巴细胞进行性下降的列为重型、危重型患者临床预警指标^[4]。

淋巴细胞的减少是免疫系统功能异常的重要表现，这与前面所提到的效应T细胞的过度激活之间看似矛盾，实际上这正是脓毒症过程中免疫功能失调的表现，而PD-1可能在其中发挥了重要作用^[20]。PD-1可表达于活化的T细胞表面，与广泛表达于其他细胞表面的PD-L1配体结合后可抑制T细胞增殖，以避免由于T细胞过度激活造成对正常细胞的免疫损伤，是重要的免疫平衡调控受体。机体在感染病毒后，免疫系统首先呈现高度激活状态，细胞因子大量分泌的环境使得PD-1和PD-L1的表达上调，二者的结合增加促进了效应T细胞的凋亡、减少T细胞的增殖分化，其结果就是T细胞的减少。抑炎性细胞因子IL-10可能产生于这一过程并共同参与了免疫抑制^[20]。上述过程伴随而来的不良后果就是免疫系统的过度抑制，这也是部分患者病情突然恶化的重要原因。因此，在COVID-19治疗与研究过程中，可以将PD-1/PD-L1作为关注的一个重点，并考虑将抑制PD-1/PD-L1途径作为重症患者免疫功能异常的干预策略。而除了免疫调节机制外，也有研究表明SARS-CoV-2可能通过受体依赖性S蛋白介导的膜融合途径感染T细胞，尽管尚未能确定这一过程能否诱导T细胞的凋亡，但SARS-CoV-2的直接感染也可能是造成T细胞减少的原因之一^[21]。

综上所述，在机体对抗SARS-CoV-2感染的过程中，一方面各种免疫细胞迅速大量分泌的细胞因子进一步促使T细胞等免疫细胞的过度激活和转化，进而产生更多的包括IL-6、TNF-α等在内的细胞因子，引起了细胞因子风暴，另一方面可能恰恰因为免疫系统的过度激活使PD-1/PD-L1表达上调，增强了机体的免疫抑制作用，造成了炎症后期T淋巴细胞数量减少。这种以细胞因子风暴和淋巴细胞减少为特征的宿主免疫反应失调是SARS-CoV-2感染的突出表现^[3]，而免疫反应的失调也使患者易发生继发感染和多脏器衰竭的风险。

目前针对IL-6的抗体已成为COVID-19治疗的一类有效药物。IL-6大量释放可作为重症、危重症COVID-19肺炎患者不良预后的重要指标^[10,22]。托珠单抗（tocilizumab）^[23]是一种针对IL-6受体的人源化单克隆抗体，是治疗类风湿性关节炎等自身免疫性疾病的重要药物，目前已证明它能够有效阻断由CAR-T治疗（嵌合抗原受体T细胞免疫治疗）引起的细胞因子风暴^{[22, 24-25]}。托珠单抗已在COVID-19治疗中获得应用，在《诊疗方案》增加的免疫治疗的内容中，允许将托珠单抗试用于“双肺广泛病变者及重型患者，且实验室检测IL-6水平升高者”^[4]，而在实际诊疗过程中应用托珠单抗的治疗方案也已成功用于救治COVID-19的重症患者。在国内一项临床试验（注册号：ChiCTR2000029765）中，已报道托珠单抗能够快速控制重症患者发热症状和改善呼吸功能，这也使得应用其他针对细胞因子的单克隆抗体治疗COVID-19的细胞因子风暴及炎症反应成为可能^[9]。全球现已开展多项应用抗体类免疫抑制剂参与COVID-19治疗的临床试验，除托珠单抗外，还包括同样作用于IL-6受体的沙利鲁单抗（sarilumab）、TNF-α抑制剂阿达木单抗（adalimumab）、抗C5药物依库珠单抗（eculizumab）、抗IL-17A药物伊克泽珠单抗（ixekizumab）等^[26]。

对于糖皮质激素能否应用于COVID-19重症患者的治疗，目前仍存在争议。糖皮质激素作为经典的具有抗炎作用的药物，曾经在治疗SARS和MERS的过程中被用于抑制炎症反应，在COVID-19早期的治疗中也作为免疫抑制剂被部分使用。但Russell等结合以往应用糖皮质激素治疗的疗效和出现的不良反应以及后遗症等情况，认为糖皮质激素的应用并未使患者受益，在非临床试验条件下不应使用糖皮质激素治疗COVID-19引起的肺损伤或休克^[27]。我国研究者则相应指出，重症患者大量炎性因子导致的肺损伤可能会加快疾病进展，出于一线治疗的紧迫需求，对于重症患者可在仔细权衡利弊并谨慎使用的前提下，尝试短程、中小剂量使用糖皮质激素^[28]。在《诊疗方案》中对糖皮质激素的使用作出了规定，提出在重症、危重症救治中对机体炎症反应过度激活患者可以酌情短期内（3~5 d）使用较低剂量（不超过相当于甲泼尼龙1~2 mg·kg⁻¹·d⁻¹）糖皮质激素治疗^[4]。

以“三药”（血必净注射液、连花清瘟胶囊、金花清感颗粒）和“三方”（清肺排毒汤、化湿败毒方、宣肺败毒方）为代表的中医药在此次COVID-19的治疗中发挥了重要作用^[29]，血必净注射液、宣肺败毒方、清肺排毒汤等中药都有助于细胞因子风暴的抑制和免疫功能的调节^[30-31]。

血必净注射液由红花、赤芍、川芎、丹参、当归五味中药提取物组成，具有活血化瘀、舒通络脉、溃散毒邪的功效，是我国唯一被批准的治疗脓毒症、全身炎症反应综合征（SIRS）和MODS的中成药，临床上广泛用于治疗重症肺炎、慢性阻塞性肺疾病、ARDS等危重疾病，已被纳入包括社区获得性肺炎、脓毒症、脓毒性休克、MODS等多种危重病的诊疗指南或专家共识^[32]。研究表明，血必净注射液能够通过抑制IL-6、TNF-α、IL-1、IL-8、IL-17等促炎性细胞因子，抑制晚期炎性细胞因子高迁移率族蛋白 B1（HMGB1）的表达，抑制 TLR4-NF-κB 通路的激活发挥抗炎作用，还可以提高脓毒症大鼠Th1细胞比例，促进CD4 ⁺、CD25 ⁺ T细胞（Tregs）凋亡，抑制PD-1等凋亡相关蛋白的表达，减少 T 细胞和中性粒细胞的凋亡，进一步改善免疫功能^[32]。在近几版《诊疗方案》中都将血必净注射液作为治疗COVID-19重症、危重症患者的临床用药，主要用于全身炎症反应综合征和多脏器功能衰竭^[4]。《诊疗方案》中推荐的其他具有相似功能的中成药还包括热毒宁注射液、喜炎平注射液、痰热清注射液、醒脑静注射液、参麦注射液以及参附注射液等^[4]，大都具有降低TNF-α和IL-6等细胞因子发挥抗炎活性、调节免疫水平等作用^[33]，都可适用于重症、危重症患者以及出现全身炎症综合征、脓毒血症休克和（或）多脏器衰竭者^[29]。

连花清瘟胶囊（颗粒）具有清瘟解毒、宣肺泄热的功效，临床用于治疗流行性感冒属热毒袭肺证者^[34]，对病毒性呼吸系统传染病具有广谱抗病毒、有效抑菌、退热抗炎、止咳化痰、调节免疫等系统干预作用^[35]，体外实验也证明其能够抑制SARS冠状病毒^[36]，还曾用于治疗甲型H1N1流感的临床试验^[37-38]。常规治疗联合应用连花清瘟能明显改善COVID-19患者发热、乏力、咳嗽、咳痰、气促、胸闷、食欲减退等临床症状，其中，改善发热、乏力、咳嗽症状有效率达86.3%，有效降低普通型转重型比例^{[35, 39]}。尽管连花清瘟抗COVID-19的机制尚不十分明确，但一项体外实验显示，连花清瘟在mRNA水平上能够显著抑制SARS-CoV-2在Vero E6细胞中的复制，并显著降低促炎性细胞因子（TNF-α，IL-6，MCP-1和IP-10）的产生，可通过抑制病毒复制并减少宿主细胞的细胞因子释放而发挥其抗冠状病毒的活性^[40]。目前的《诊疗方案》中，连花清瘟胶囊（颗粒）作为医学观察期乏力伴发热的推荐用药^[4]，尚未推荐为临床治疗用中成药，但其突出的疗效和抗病毒作用使其具有作为COVID-19临床治疗用药的可能。类似的药物还有金花清感颗粒、疏风解毒胶囊（颗粒）等^[33-34]。

苦参碱注射液已在实验室和临床治疗中显示出治疗COVID-19的有效性。苦参碱是中药苦参中含量最高的主要活性成分之一，具有抗病毒、抗炎、抗肿瘤和抗纤维化等作用，对一些 RNA 病毒和 DNA 病毒也有抑制作用^[41-42]。以苦参碱氯化钠注射液对模拟COVID-19病理改变的“人冠状病毒肺炎寒湿疫毒袭肺小鼠病证结合模型”开展治疗，可降低肺指数，减轻模型小鼠肺组织病理损伤，升高外周血CD4 ⁺ CD8 ⁺ T细胞和B细胞的百分比，降低肺组织中IL-6、IL-10、TNF-α以及IFN-γ的含量和病毒载量，其机制可能与调节免疫功能、抑制炎症因子释放、抑制病毒复制等作用有关^[42]。进一步使用苦参碱氯化钠注射液（联合其他方案）对40 例COVID-19确诊患者治疗的结果显示，患者临床症状明显好转、实验室指标特别是淋巴细胞绝对值及比值、C反应蛋白水平基本恢复，肺部CT病灶吸收发生明显改善，且未发现明显不良反应^[43]。总的来说，苦参碱注射液能够较好发挥免疫调节作用，改善COVID-19症状，显示了其在COVID-19治疗中的应用价值。

除上述药物外，一些中药方剂中常见的单味中药如甘草、丹参、金银花、黄芩、连翘等都可能具有潜在抗细胞因子风暴等免疫调节作用，其中丹参、黄芩等的天然产物中的丹参酮、黄芩苷等成分也发现对IL-6、IL-1、TNF-α等促炎性细胞因子具有抑制作用^[44-46]。

除了上述药物治疗方法外，一些非药物治疗方法在COVID-19的免疫调节治疗中也已获得应用。《诊疗方案》中推荐的血液净化治疗，如利用人工肝等血液净化系统，通过血浆置换、吸附、灌流、血液/血浆滤过清除炎症因子，以阻断细胞因子风暴，可用于重症、危重症患者细胞因子风暴早中期救治，例如浙大附属一院李兰娟团队使用李氏人工肝治疗使危重型患者ICU 住院时间明显缩短，血清细胞因子 IL-2、IL-4、IL-6、TNF-α 水平显著下降，呼吸改善，氧饱和度提升，这一治疗方法有利于提高患者救治成功率、降低病死率^{[4, 47]}。

间充质干细胞（MSC）移植疗法将是又一项有望用于COVID-19的有效治疗方法。MSC具有免疫调节作用，经静脉移植后大量细胞在肺中积聚，可以保护肺泡上皮细胞，恢复肺微环境，预防肺纤维化和治愈肺功能障碍，以往的临床前研究和临床研究已经证实了MSC移植疗法的安全性和有效性^[48]。一项使用MSC移植疗法治疗COVID-19的临床试验（ChiCTR2000029990）报告显示，此方法能够迅速而显著地改善重症患者的肺功能及其炎症状况，降低TNF-α水平和C反应蛋白水平，恢复外周血淋巴细胞的计数和亚群分布^[49]。目前国内已经开展了多项以MSC为基础治疗COVID-19的临床试验^[9]。

对于COVID-19病毒性脓毒症的治疗，除了免疫调节方面的治疗之外，从根本上针对SARS-CoV-2病毒本身的治疗同样十分重要。目前对于SARS-CoV-2病毒并没有特效治疗药物，因此抗病毒小分子药物的研发已经成为全球科学家关注的重点。曾经被视为“明星药物”的瑞德西韦（remdesivir）^[50-51]和羟氯喹^[52]等药物在国内外开展的各项临床研究中的表现都不尽如人意，而这也促使研究者们将目光扩展到更大的范围。丝氨酸蛋白酶抑制剂萘莫司他（nafamostat）是治疗胰腺炎的药物，能够抑制SARS-CoV-2病毒外膜与人体细胞膜的融合，2016年的一项研究指出，萘莫司他能有效抑制MERS-CoV感染，此次也有望成为抗SARS-CoV-2病毒的候选药物^[53-54]。国内研究者则另辟蹊径选择M^pro蛋白酶作为新的研究靶点设计和寻找小分子抑制剂^[55-56]。在靶向病毒M^pro蛋白酶的小分子化合物中，依布硒啉（ebselen）无论在虚拟筛选过程中还是体外活性方面均有突出作用，作为已经通过临床I期试验的药物，依布硒啉在抗SARS-CoV-2病毒方面具有一定的应用前景^[55]。

肆虐全球的COVID-19疫情仍在不断发展，我们对这一疾病的认识也在不断进步，其中病毒性脓毒症的发生需要引起我们的高度重视。免疫反应失调是脓毒症发生的核心机制，其中，细胞因子风暴与淋巴细胞计数减少是COVID-19病毒性脓毒症的典型特征。托珠单抗、糖皮质激素、血必净注射液、连花清瘟胶囊、苦参碱注射液等调节免疫功能的药物以及MSC移植等非药物疗法对病毒性脓毒症表现出治疗作用。针对病毒性脓毒症，我们已经进行了有益的探索，但所用方案都难免具有一定的局限性，药物总有效率和效能还有待进一步提高。目前对脓毒症的治疗国内外还没有公认的特效治疗药物，我们的研究仍然任重而道远。