【专题笔谈】新型冠状病毒肺炎免疫失衡与免疫调节治疗

原标题：【专题笔谈】新型冠状病毒肺炎免疫失衡与免疫调节治疗

文章来源： 中华结核和呼吸杂志2020,43(9):717-721

作者：解立新 谢社玲

单位：解放军总医院呼吸与危重症医学部

摘要

新型冠状病毒导致的重症呼吸道感染发病机制为促炎/抗炎反应紊乱及免疫失衡，免疫系统过度反应、免疫细胞过度凋亡和功能耗竭、免疫抑制或免疫麻痹等是主要的免疫病理表现。针对其发病机制的免疫调节治疗主要包括激素、IL-6受体拮抗剂、康复期血浆、超免疫球蛋白等，但其应用时机及临床效果尚存争议，本文对新型冠状病毒肺炎免疫失衡与免疫调节治疗进行评价总结。

新型冠状病毒肺炎（COVID-19）可导致肺部进行性损害，重症患者继发ARDS和多器官功能衰竭，危及患者生命。现有的研究结果显示，重症COVID-19患者炎性反应的进行性加重表现为炎性因子的高表达和外周血淋巴细胞水平持续性降低，肺部病理表现为肺泡及间质大量淋巴细胞、巨噬细胞等炎症细胞浸润，炎症反应和由此带来的免疫失衡在COVID-19发生发展过程中起着核心作用。

一、COVID-19与免疫失衡

1．细胞因子风暴：

有回顾性研究结果显示 [ 1,2] ，COVID-19患者淋巴细胞减少，入住ICU的重症COVID-19患者血浆IL-2、IL-7、IL-10、G-SCF、IP-10、MCP-1、TNF-α水平明显高于非ICU患者。随后的研究进一步证明重症COVID-19患者外周血CD 4 + 细胞、CD 8 + 细胞、B细胞、NK细胞、CD 4 + /CD 8 + 显著低于轻症患者，血浆IL-6、IL-10、IL-4、IL-17水平显著高于轻症患者 [ 3,4,5] 。王福生院士团队对COVID-19死亡患者尸检结果发现，肺泡腔和肺间隔内大量以淋巴细胞为主的单核和巨噬细胞浸润，回顾分析患者死亡前外周血CD 4 + 和CD 8 + T细胞呈过度激活状态，表现为CD 4 + T细胞中高度促炎性CCR4 + CCR6 + Th17增加，CD 8 + T细胞的高细胞毒性 [ 6] 。因此，COVID-19患者存在大量促炎细胞因子的释放，且炎症细胞因子风暴与疾病严重程度有关。研究证明，新冠病毒入侵人体后首先累及气道上皮和肺泡上皮细胞，细胞内病毒RNA可激活Toll样受体（TLRs），主要为TLR3和TLR7，诱导干扰素调节因子（IRF）3或IRF7活化途径，从而增加Ⅰ型干扰素（IFN）-α/β的转录。该途径还可以通过激活核因子（NF）-кB诱导促炎细胞因子和趋化因子的转录，募集中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞至炎症部位；同时NF-κB还可诱导炎性体蛋白的释放，后者活化可裂解并活化caspase-1生成IL-1β和IL-18，扩增炎症级联反应。病毒感染的气道或Ⅱ型肺泡上皮细胞还可导致损伤相关的分子模式（DAMP）和病原体相关的分子模式（PAMP）分子释放，激活树突细胞，后者迁移至区域淋巴结以激活细胞毒性（CD 8 + ）和辅助（CD 4 + ）T细胞，并诱导特异性记忆T细胞分化。同时DAMPs、PAMPs、内吞病毒和流感病毒本身会诱导肺泡巨噬细胞和树突细胞释放Ⅰ型IFN和炎症因子。病毒感染时局部中性粒细胞和单核细胞募集，负反馈调节受损，进一步放大炎症反应 [ 7,8] 。

2．细胞免疫功能紊乱：

一、COVID-19与免疫失衡

1．细胞因子风暴：

有回顾性研究结果显示 [ 1,2] ，COVID-19患者淋巴细胞减少，入住ICU的重症COVID-19患者血浆IL-2、IL-7、IL-10、G-SCF、IP-10、MCP-1、TNF-α水平明显高于非ICU患者。随后的研究进一步证明重症COVID-19患者外周血CD 4 + 细胞、CD 8 + 细胞、B细胞、NK细胞、CD 4 + /CD 8 + 显著低于轻症患者，血浆IL-6、IL-10、IL-4、IL-17水平显著高于轻症患者 [ 3,4,5] 。王福生院士团队对COVID-19死亡患者尸检结果发现，肺泡腔和肺间隔内大量以淋巴细胞为主的单核和巨噬细胞浸润，回顾分析患者死亡前外周血CD 4 + 和CD 8 + T细胞呈过度激活状态，表现为CD 4 + T细胞中高度促炎性CCR4 + CCR6 + Th17增加，CD 8 + T细胞的高细胞毒性 [ 6] 。因此，COVID-19患者存在大量促炎细胞因子的释放，且炎症细胞因子风暴与疾病严重程度有关。研究证明，新冠病毒入侵人体后首先累及气道上皮和肺泡上皮细胞，细胞内病毒RNA可激活Toll样受体（TLRs），主要为TLR3和TLR7，诱导干扰素调节因子（IRF）3或IRF7活化途径，从而增加Ⅰ型干扰素（IFN）-α/β的转录。该途径还可以通过激活核因子（NF）-кB诱导促炎细胞因子和趋化因子的转录，募集中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞至炎症部位；同时NF-κB还可诱导炎性体蛋白的释放，后者活化可裂解并活化caspase-1生成IL-1β和IL-18，扩增炎症级联反应。病毒感染的气道或Ⅱ型肺泡上皮细胞还可导致损伤相关的分子模式（DAMP）和病原体相关的分子模式（PAMP）分子释放，激活树突细胞，后者迁移至区域淋巴结以激活细胞毒性（CD 8 + ）和辅助（CD 4 + ）T细胞，并诱导特异性记忆T细胞分化。同时DAMPs、PAMPs、内吞病毒和流感病毒本身会诱导肺泡巨噬细胞和树突细胞释放Ⅰ型IFN和炎症因子。病毒感染时局部中性粒细胞和单核细胞募集，负反馈调节受损，进一步放大炎症反应 [ 7,8] 。

2．细胞免疫功能紊乱：

二、COVID-19的免疫调节治疗

1．糖皮质激素：

糖皮质激素在病毒性肺炎中的应用存在争议，2006年Chest发表关于152例重症SARS患者应用激素的回顾性研究，其平均剂量为133.5 mg/d，疗程5 d左右，可明显降低患者病死率，且未明显增加并发症风险 [ 17] 。但2016年在 Crit Care Med 发表了不同剂量治疗H7H9病毒性肺炎的研究发现高剂量（>150 mg/d）与中低剂量相比，30 d和60 d病死率明显增加 [ 18] 。Russell等 [ 19] 近期在 Lancet 发表的文章，总结了糖皮质激素治疗MERS-CoV、SARS-CoV、流感染病毒和呼吸道合胞体病毒肺损伤研究，发现激素可延缓病毒清除，使并发症风险和病死率明显增加，因此作者不建议对COVID-19患者常规应用糖皮质激素。英国的一项研究对2 104例接受地塞米松治疗与4 321例接受常规治疗的COVID-19患者进行研究 [ 20] 发现，28 d病死率地塞米松组（454例，21.6%）显著低于常规治疗组（1 065，24.6%），年龄调整后 RR= 0.83（95% CI 为0.74~0.92， P< 0.001）；该研究结论是地塞米松可降低机械通气患者病死率（29.0% vs 40.7%， RR= 0.65（95% CI 为0.51~0.82， P< 0.001）和非机械通气氧疗患者病死率（21.5% vs 25.0%， RR= 0.80（95% CI 为0.70~0.92， P= 0.002）。我们长期临床治疗脓毒症的实践经验提示，激素的适应证应以机体的整体免疫状态为评判标准，如果机体免疫反应以炎症风暴为主，且以促炎反应为主的部分重症患者，糖皮质激素应用可能有效。但如果机体以抗炎反应为主，提示处于免疫抑制或免疫麻痹状态，应用激素可能进一步加重机体免疫低下，增加病死率。由此可见，在发病早期炎症反应过度状态，宿主细胞抗原提呈能力正常，淋巴细胞绝对数尚未出现明显降低，尤其是CD 4 + T淋巴细胞尚未出现大量凋亡和活性下降，可能是激素应用的最佳时机，但尚需大量临床研究证实。

2．IL-6R拮抗剂：

新冠患者炎症风暴以IL-6水平明显升高为典型表现，因此依据IL-6升高为治疗靶点应用IL-6受体拮抗剂应具有一定的治疗效果 [ 21,22] 。耶鲁大学对239例COVID-19患者普查发现，与非重症患者相比，重症患者住院时间较长，机械通气率较高，中位机械通气天数较长。其中90%重症患者及44%非重症患者接受托珠单抗治疗细胞因子风暴，重症患者入组时超敏CRP较高（120 mg/L vs 71 mg/L， P< 0.001），接受托珠单抗治疗时间更早（2 d vs 3 d， P< 0.001），但二组生存率相似（83% vs 91%， P= 0.11），需机械通气患者托珠单抗治疗后生存率为75%（95% CI 为64~89），氧合指数和炎症因子（超敏CRP、IL-6）得到改善，不良反应较少 [ 23] 。Klopfenstein等 [ 24] 研究发现，IL-6抗体托珠单抗可降低COVID-19患者入住ICU人数和病死率。以上两项研究提示托珠单抗治疗COVID-19安全有效。而另一项队列研究结果提示 [ 25] ，托珠单抗治疗COVID-19患者28 d临床症状改善率（69% vs 61%， P= 0.61）及病死率（15% vs 33%， P= 0.15）与标准治疗组相比无统计学差异，两组间细菌、真菌感染率（13% vs 12%）亦无统计学差异。临床上应用还应注意停用IL-6单抗导致的IL-6水平反跳性增高的风险，甚至可能导致病情迅速恶化危及患者生命。可见，托珠单抗治疗COVID-19的应用时机、剂量及疗程尚存争议。笔者团队前期研究发现，低剂量IL-6可增加单核细胞表达HLA-DR，增强其对病原肽的抗原提呈能力；高剂量IL-6抑制其表达，减弱其对病原肽的抗原提呈能力。由此可见，托珠单抗的应用应评估机体的整体免疫状态及促炎/抑炎因子平衡状态，动态监测IL-6水平是取得良好疗效的保证。

3．IL-7：

IL-7是T细胞稳态中的关键细胞因子，是淋巴细胞减少患者CD 4 + T细胞和CD 8 + T细胞的稳态扩增以及正常宿主中CD 8 + T细胞存活所需的细胞因子 [ 26] 。一项应用IL-7治疗脓毒症休克和严重淋巴细胞减少症的前瞻性、随机、双盲、对照研究结果显示，重组人IL-7可使循环中淋巴细胞计数、CD 4 + 和CD 8 + T细胞增加，增加T细胞增殖和活化，而且未引起细胞因子风暴和炎症相关的器官功能障碍等并发症。提示重组人IL-7可能是逆转脓毒症患者淋巴细胞减少或缺失，恢复适应性免疫的有效制剂 [ 27] 。COVID-19重症患者为病毒感染引起的多器官功能衰竭（即脓毒症），突出特征为淋巴细胞减少，IL-7可能是有效的免疫调节剂。

4．康复期血浆：

早在2003年SARS期间就有应用SARS患者康复期血浆治疗SARS患者的病例报道，该研究结果显示，SARS发病14 d内应用康复期血浆可提高22 d出院率 [ 28] 。一项包含了32项SARS冠状病毒感染和重症流感的Meta分析结果显示，康复期血浆可降低重症病毒性急性呼吸道感染患者病死率，且较为安全 [ 29] 。2016—2018年在美国41个医疗中心进行的随机、双盲、Ⅲ期临床试验，进一步评估高滴度抗流感血浆（抗体滴度≥1∶80）与低滴度血浆（≤1∶10）治疗A型流感病毒感染的疗效，结果显示，与普通血浆相比，高滴度抗流感血浆无明显获益，提示应用康复期血浆治疗病毒感染时，需选择合适的滴度 [ 30] 。在新冠疫情期间，Joyner等 [ 31] 对5 000例成年病重或病危COVID-19患者予康复期血浆治疗，其输血后4 h严重不良事件发生率150 mg/d）与中低剂量相比，30 d和60 d病死率明显增加 [ 18] 。Russell等 [ 19] 近期在 Lancet 发表的文章，总结了糖皮质激素治疗MERS-CoV、SARS-CoV、流感染病毒和呼吸道合胞体病毒肺损伤研究，发现激素可延缓病毒清除，使并发症风险和病死率明显增加，因此作者不建议对COVID-19患者常规应用糖皮质激素。英国的一项研究对2 104例接受地塞米松治疗与4 321例接受常规治疗的COVID-19患者进行研究 [ 20] 发现，28 d病死率地塞米松组（454例，21.6%）显著低于常规治疗组（1 065，24.6%），年龄调整后 RR= 0.83（95% CI 为0.74~0.92， P< 0.001）；该研究结论是地塞米松可降低机械通气患者病死率（29.0% vs 40.7%， RR= 0.65（95% CI 为0.51~0.82， P< 0.001）和非机械通气氧疗患者病死率（21.5% vs 25.0%， RR= 0.80（95% CI 为0.70~0.92， P= 0.002）。我们长期临床治疗脓毒症的实践经验提示，激素的适应证应以机体的整体免疫状态为评判标准，如果机体免疫反应以炎症风暴为主，且以促炎反应为主的部分重症患者，糖皮质激素应用可能有效。但如果机体以抗炎反应为主，提示处于免疫抑制或免疫麻痹状态，应用激素可能进一步加重机体免疫低下，增加病死率。由此可见，在发病早期炎症反应过度状态，宿主细胞抗原提呈能力正常，淋巴细胞绝对数尚未出现明显降低，尤其是CD 4 + T淋巴细胞尚未出现大量凋亡和活性下降，可能是激素应用的最佳时机，但尚需大量临床研究证实。

2．IL-6R拮抗剂：

新冠患者炎症风暴以IL-6水平明显升高为典型表现，因此依据IL-6升高为治疗靶点应用IL-6受体拮抗剂应具有一定的治疗效果 [ 21,22] 。耶鲁大学对239例COVID-19患者普查发现，与非重症患者相比，重症患者住院时间较长，机械通气率较高，中位机械通气天数较长。其中90%重症患者及44%非重症患者接受托珠单抗治疗细胞因子风暴，重症患者入组时超敏CRP较高（120 mg/L vs 71 mg/L， P< 0.001），接受托珠单抗治疗时间更早（2 d vs 3 d， P< 0.001），但二组生存率相似（83% vs 91%， P= 0.11），需机械通气患者托珠单抗治疗后生存率为75%（95% CI 为64~89），氧合指数和炎症因子（超敏CRP、IL-6）得到改善，不良反应较少 [ 23] 。Klopfenstein等 [ 24] 研究发现，IL-6抗体托珠单抗可降低COVID-19患者入住ICU人数和病死率。以上两项研究提示托珠单抗治疗COVID-19安全有效。而另一项队列研究结果提示 [ 25] ，托珠单抗治疗COVID-19患者28 d临床症状改善率（69% vs 61%， P= 0.61）及病死率（15% vs 33%， P= 0.15）与标准治疗组相比无统计学差异，两组间细菌、真菌感染率（13% vs 12%）亦无统计学差异。临床上应用还应注意停用IL-6单抗导致的IL-6水平反跳性增高的风险，甚至可能导致病情迅速恶化危及患者生命。可见，托珠单抗治疗COVID-19的应用时机、剂量及疗程尚存争议。笔者团队前期研究发现，低剂量IL-6可增加单核细胞表达HLA-DR，增强其对病原肽的抗原提呈能力；高剂量IL-6抑制其表达，减弱其对病原肽的抗原提呈能力。由此可见，托珠单抗的应用应评估机体的整体免疫状态及促炎/抑炎因子平衡状态，动态监测IL-6水平是取得良好疗效的保证。

3．IL-7：

IL-7是T细胞稳态中的关键细胞因子，是淋巴细胞减少患者CD 4 + T细胞和CD 8 + T细胞的稳态扩增以及正常宿主中CD 8 + T细胞存活所需的细胞因子 [ 26] 。一项应用IL-7治疗脓毒症休克和严重淋巴细胞减少症的前瞻性、随机、双盲、对照研究结果显示，重组人IL-7可使循环中淋巴细胞计数、CD 4 + 和CD 8 + T细胞增加，增加T细胞增殖和活化，而且未引起细胞因子风暴和炎症相关的器官功能障碍等并发症。提示重组人IL-7可能是逆转脓毒症患者淋巴细胞减少或缺失，恢复适应性免疫的有效制剂 [ 27] 。COVID-19重症患者为病毒感染引起的多器官功能衰竭（即脓毒症），突出特征为淋巴细胞减少，IL-7可能是有效的免疫调节剂。

4．康复期血浆：

早在2003年SARS期间就有应用SARS患者康复期血浆治疗SARS患者的病例报道，该研究结果显示，SARS发病14 d内应用康复期血浆可提高22 d出院率 [ 28] 。一项包含了32项SARS冠状病毒感染和重症流感的Meta分析结果显示，康复期血浆可降低重症病毒性急性呼吸道感染患者病死率，且较为安全 [ 29] 。2016—2018年在美国41个医疗中心进行的随机、双盲、Ⅲ期临床试验，进一步评估高滴度抗流感血浆（抗体滴度≥1∶80）与低滴度血浆（≤1∶10）治疗A型流感病毒感染的疗效，结果显示，与普通血浆相比，高滴度抗流感血浆无明显获益，提示应用康复期血浆治疗病毒感染时，需选择合适的滴度 [ 30] 。在新冠疫情期间，Joyner等 [ 31] 对5 000例成年病重或病危COVID-19患者予康复期血浆治疗，其输血后4 h严重不良事件发生率