关于新型冠状病毒肺炎免疫调节的综述

关于新型冠状病毒肺炎免疫调节的综述摘要新型冠状病毒肺炎(CoronaVirusDisease2019,COVID-19)，简称新冠肺炎，它是之前未出现过的一种冠状病毒（原将其称为2019-nCoV，现将其命名为SARS-CoV-2），若被其感染后即可引起急性呼吸道传染病。该病毒是目前为止发现的第7种能够感染人类的冠状病毒。新型冠状病毒的传染性极强，该病毒以血管紧张素转化酶2（ACE2)为受体侵入细胞引起肺损伤，病毒侵入机体后使机体自身的免疫系统被过度激活后产生的“细胞因子风暴”是新冠肺炎重型患者病情急剧加重的一个重要原因。本文从新冠肺炎的临床分型、作用的受体、临床特点、免疫调节及相关药物等方面进行综述，对于进一步了解该疾病有重要意义。关键词：新型冠状病毒；新型冠状病毒肺炎；免疫调节；细胞因子风暴

ReviewoftheimmunoregulationofnovelcoronaviruspneumoniaAbstractCoronaVirusDisease2019(COVID-19)isanewacuterespiratoryinfectiousdisease，whichcausedbyanewcoronavirus(formerlynamedas2019-nCoV,nownamedasSARS-CoV-2).Thevirusistheseventhcoronavirusfoundtoinfecthumans.Thenovelcoronavirusisahighlyinfectiousvirus.Itisabletocauseslungdamagebyinvadingintocellbybindingtotheangiotensin-convertingenzyme2(ACE2)receptor.Theimportantcaseofcomplicationsinseverpatientsis“cytokinestorm”,whicharecausedbyover-immunity.Andtheover-immunityiscausedbyviralinfections.Thisarticlereviewsthenovelcoronaviruspneumoniaclinicalclassification,receptors,clinicalcharacteristics,immunoregulationandsoon,whichisofgreatsignificanceforfurtherunderstandingofthedisease.Keywords:novelcoronavirus;novelcoronaviruspneumonia;immunoregulation;cytokinestorm前言新型冠状病毒肺炎（CoronaVirusDisease，COVID-19）是一种由新型冠状病毒（SevereAcuteRespiratorySyndromeCoronavirus2，SARS-CoV-2）感染机体后所导致的急性呼吸道传染病[[]ZhuN,ZhangD,WangW.AnovelcoronavirusfrompatientswithpneumoniainChina,2019[J].NEnglJMed,2020,382(8):727-733.]。第1例已知病例于2019年12月在中国湖北省武汉市出现，随着人口不断流动，导致该疾病在全国甚至全球范围内快速流行，严重影响了人类的生命安全、日常生活以及经济发展。SARS-CoV-2可人传人，并且传播速度很快，其传播途径主要为接触传播以及经呼吸道的飞沫传播。经统计，到2020年5月19日为止，全球累计确诊病例4891977例（中国84503例，海外4807474例），累计死亡病例320259例（中国4645例，海外315614例），累计治愈病例1907457例（中国79708例，海外1827749例），目前海外相关病例依旧在逐日增加。[]ZhuN,ZhangD,WangW.AnovelcoronavirusfrompatientswithpneumoniainChina,2019[J].NEnglJMed,2020,382(8):727-733.

1病毒1.1简介病毒十分微小，结构也很简单，并无细胞结构，其自身的遗传物质即核酸（也只有一种，可为DNA或者RNA，位于病毒内部的遗传物质和外部的蛋白质外壳（又称为衣壳）合称为核衣壳即组成病毒。病毒必须寄生于宿主的活细胞内通过复制的方式增殖才能够得以生存，一旦离开，便再无生命活动。1.2病毒的生命过程其过程包括五个步骤：①吸附：病毒通过衣壳尾部的钩使其吸附于宿主活细胞的表面；②注入：病毒把自己的核酸注入到宿主的活细胞内；③合成：利用宿主细胞的物质及结构，在病毒核酸的指挥下，合成病毒所需的蛋白质，同时复制病毒的核酸；④组装：病毒将复制好的核酸和衣壳进行组装，在宿主细胞内形成许多子病毒；⑤释放：子病毒利用宿主细胞的营养物质后，宿主细胞裂解，子病毒得以释放。2冠状病毒冠状病毒可分为四个属（α，β，γ和δ），其中β属冠状病毒又能够细分为A、B、C和D四个亚群。此次在中国湖北省武汉市爆发的SARS-CoV-2与2012年爆发的中东呼吸综合征-冠状病毒（MiddleEastrespiratorysyndromecoronavirus，MERS-CoV）和2003年爆发的严重急性呼吸综合征-冠状病毒（severeacuterespiratorysyndromecoronavirus，SARS-CoV）全都属于β属冠状病毒，但是严格意义上来讲它们也并不相同[[][]王馨语,廖静,陈俊.新型冠状病毒肺炎免疫学特征及免疫治疗策略的研究进展[EB/OL].[2020-05-14]./kcms/detail/44.1503.R.20200304.1632.002.html.访问.3新型冠状病毒3.1简介新型冠状病毒（SevereAcuteRespiratorySyndromeCoronavirus2，SARS-CoV-2），发现于武汉的一个肺炎病例，之后WHO于2020年1月12日将其临时命名为2019-nCoV，后命名为SARS-CoV-2。SARS-CoV-2之前从未在人体内被发现。3.2新型冠状病毒的结构冠状病毒目前已知的最大的RNA病毒，结构中含有囊膜，其基因组为线性单链正义，可导致呼吸系统疾病。SARS-CoV-2的内部包括遗传物质RNA和核衣壳蛋白(NucleocapsidProtein，N蛋白)；外部的囊膜结构上有膜糖蛋白（MembraneProtein，M蛋白）、刺突状蛋白（SpikeProtein，S蛋白）和小包膜蛋白（EnvelopeProtein，E蛋白）。以上三种蛋白的主要功能分别为：N蛋白能够与病毒的基因组相结合，结合后可读取基因组的相关信息然后将基因组打包成病毒颗粒；M蛋白的作用为释放新形成的病毒、传递营养物质以及产生病毒外包膜；S蛋白主要担任的是受体结合位点的角色，另外它还具有溶细胞的作用；E蛋白可以与包膜进行结合。3.3新型冠状病毒的受体之前有研究表明，与SARS-CoV-2高度同源的SARS-CoV，其受体蛋白为血管紧张素转化酶2（AngiontensinConvertingEnzyme2，ACE2）[[]LiW,MooreMJ,VasilievaN.Angiotensin-convertingenzyme2isafunctionalreceptorfortheSARScoronavirus[J].Nature,2003,426(6965):450-454.]。SARS-CoV-2与SARS-CoV存在79.5％的基因组序列相似度，也就表明SARS-CoV-2可能与SARS-CoV均以ACE2为受体从而进入宿主细胞。此后，通过计算机的结构模拟推测出新型冠状病毒的受体蛋白与SARS-CoV均为ACE2[[]XuXintian,ChenPing,WangJingfang.EvolutionofthenovelcoronavirusfromtheongoingWuhanoutbreakandmodelingofitsspikeproteinforriskofhumantransmission[J].ScienceChina.Lifesciences,2020,63(3):457-460.]。ACE2是一种跨膜糖蛋白，主要分布于人体的口鼻黏膜、肺、小肠和肾等多个组织和器官的内皮细胞以及平滑肌细胞上[[]HammingI,TimensW,BulthuisMLC.TissuedistributionofACE2protein,thefunctionalreceptorforSARScoronavirus.AfirststepinunderstandingSARSpathogenesis[J].TheJournalofpathology,2004,203(2):631-637.]。ACE2的作用为[]LiW,MooreMJ,VasilievaN.Angiotensin-convertingenzyme2isafunctionalreceptorfortheSARScoronavirus[J].Nature,2003,426(6965):450-454.[]XuXintian,ChenPing,WangJingfang.EvolutionofthenovelcoronavirusfromtheongoingWuhanoutbreakandmodelingofitsspikeproteinforriskofhumantransmission[J].ScienceChina.Lifesciences,2020,63(3):457-460.[]HammingI,TimensW,BulthuisMLC.TissuedistributionofACE2protein,thefunctionalreceptorforSARScoronavirus.AfirststepinunderstandingSARSpathogenesis[J].TheJournalofpathology,2004,203(2):631-637.[]ClarkeNicolaE,TurnerAnthonyJ.Angiotensin-ConvertingEnzyme2:TheFirstDecade[J].InternationalJournalofHypertension,2012:307-315.3.4传播途径SARS-CoV-2的传播途径包括直接传播，接触传播等。前者是指COVID-19患者通过与他人交谈、咳嗽等所产生的飞沫，飞沫通过空气传播而被周边的人吸入而导致的感染；后者是指那些由新冠肺炎的患者所产生的飞沫附着于一些实物的表面，未感染者一不小心用手接触了带有飞沫的物体，然后再用已被污染的手接触食物或者揉搓眼睛等，可使病毒得以传播，致使健康人被病毒感染。其中经呼吸道飞沫传播和接触传播是SARS-CoV-2传播的两个主要的途径。另外，长时间处于空气不流通的密闭空间并且该空间的气溶胶的浓度很高的话，新冠病毒可能会经气溶胶传播[[]原静民,任徽,孙妍.2019新型冠状病毒传播途径分析与思考[EB/OL].[2020-05-14]./kcms/detail/61.1399.R.20200317.0906.002.html.访问.]。有研究发现消化系统可能是SARS-CoV-2感染机体的另一途径，因为ACE2不仅在肺泡Ⅱ型上皮细胞（TypeⅡalveolarcells，AT2细胞）、分层上皮细胞以及食道上皮细胞中分布很广，而且也大量分布于回肠和结肠的上皮细胞[[]苏石,李小承,蒿花.新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的研究进展[EB/OL].[2020-05-14]./kcms/detail/61.1399.R.20200224.0944.010.html.访问.]，但是证据还未十分充足，还需要进一步的实验研究来证实。此外，2020年2月[]原静民,任徽,孙妍.2019新型冠状病毒传播途径分析与思考[EB/OL].[2020-05-14]./kcms/detail/61.1399.R.20200317.0906.002.html.访问.[]苏石,李小承,蒿花.新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的研究进展[EB/OL].[2020-05-14]./kcms/detail/61.1399.R.20200224.0944.010.html.访问.3.5感染机制参考以前的一些对于冠状病毒的相关资料可以得知，S蛋白是病毒入侵机体时识别宿主细胞受体的重要蛋白[[]詹菁,刘倩,张雨竹.新型冠状病毒2019-nCoV的一些初步认识[J].环境化学,2020,39(02):283-291.]。S蛋白可以令病毒与宿主细胞相结合并且能够促使其与宿主的细胞膜融为一体,最后进入宿主细胞[[]闵瑞,刘洁,代喆.新型冠状病毒肺炎发病机制及临床研究进展[J].中华医院感染学杂志,2020(08):1171-1176.]，病毒经呼吸道进入肺部宿主细胞后使ACE2的水平下调促使ACE2和ACE失调，使血管紧张素Ⅱ（AngⅡ）的有所增多，这一反应能够令肺毛细血管的通透性增加而促使肺水肿的发生。SARS-CoV-2的S蛋白与SARS-CoV的S蛋白的不同之处在于，与人体ACE2结合的五个[]詹菁,刘倩,张雨竹.新型冠状病毒2019-nCoV的一些初步认识[J].环境化学,2020,39(02):283-291.[]闵瑞,刘洁,代喆.新型冠状病毒肺炎发病机制及临床研究进展[J].中华医院感染学杂志,2020(08):1171-1176.[]李天志,徐国纲.新型冠状病毒肺炎诊治研究进展[J].解放军医学杂志,2020,45(03):260-264.Zhao等[[]刘青,叶鹏,Zhao

Y.新型冠状病毒公认受体血管紧张素转换酶2的单细胞RNA表达情况[J].中华高血压杂志,2020,28(03):209.]发现，ACE2在肺脏主要表达于AT2细胞。淋巴细胞也可能是SARS-CoV-2的感染部位，感染后可令机体免疫失衡，最终导致器官损伤等严重后果[[]ChenN,ZhouM,DongX.Epidemiologicalandclinicalcharacteristicsof99casesof2019novelcoronaviruspneumoniainWuhan,China:adescriptivestudy[J].Lancet,2020,395(10223):15-21.]。另有研究指出SARS-CoV-2与SARS-CoV相似，主要对淋巴细胞发起攻势,尤其是T淋巴细胞,这可能是令患者病情恶化的一个因素[[]NanshanChen,MinZhou,XuanDong.Epidemiologicalandclinicalcharacteristicsof99casesof2019novelcoronaviruspneumoniainWuhan,China:adescriptivestudy[J].TheLancet,2020,395(10223):507-513.]。SARS-CoV-2的感染与SARS-CoV不同的地方在于前者可使IL-4[]刘青,叶鹏,Zhao

Y.新型冠状病毒公认受体血管紧张素转换酶2的单细胞RNA表达情况[J].中华高血压杂志,2020,28(03):209.[]ChenN,ZhouM,DongX.Epidemiologicalandclinicalcharacteristicsof99casesof2019novelcoronaviruspneumoniainWuhan,China:adescriptivestudy[J].Lancet,2020,395(10223):15-21.[]NanshanChen,MinZhou,XuanDong.Epidemiologicalandclinicalcharacteristicsof99casesof2019novelcoronaviruspneumoniainWuhan,China:adescriptivestudy[J].TheLancet,2020,395(10223):507-513.[]HuiDavidSC,ZumlaAlimuddin.SevereAcuteRespiratorySyndrome:Historical,Epidemiologic,andClinicalFeatures[J].InfectiousdiseaseclinicsofNorthAmerica,2019,33(4):869-889.4新冠肺炎4.1临床分型表1新型冠状病毒肺炎的临床分型标准分型判断标准轻型临床症状不明显，影像学未有肺炎的表现普通型可观察到发热、呼吸道等症状，影像学有肺炎的表现重型符合以下任何一条：①出现呼吸急促，RR≥30次/分②静息状态下，指氧饱和度≤93%③动脉血氧分压（PaO2）/吸氧浓度（Fi02）≤300mBgImmHg=0.133kPa肺部影像学检查显示24-48h内病灶明显进展>50%者为重型危重型符合以下情况之一者：①出现呼吸衰竭以及需要机械通气②出现休克症状③合并其他器官功能衰竭需ICU监护治疗4.2临床特点从目前的临床资料中可以发现,SARS-CoV-2的感染是聚集性发病的,大部分病例有暴露史[[]HuiDSC,ZumlaA.Severeacuterespiratorysyndromehistorical,epidemiologic,andclinicalfeatures[J].InfectiousdiseaseclinicsofNorthAmerica,2019,33(4):869-889.]。通过对大量的临床病例分析发现，SARS-CoV-2[]HuiDSC,ZumlaA.Severeacuterespiratorysyndromehistorical,epidemiologic,andclinicalfeatures[J].InfectiousdiseaseclinicsofNorthAmerica,2019,33(4):869-889.[]刘彬,秦照玲,戚中田.新型冠状病毒基因组结构与蛋白功能[J].微生物与感染,2020,15(01):52-57.发热、乏力、干咳为COVID-19主要的临床表现。大多数的新冠肺炎患者属于轻型和普通型，前者只有一些低热、无力等症状，没有肺炎的明显特征。因为这两种类型患者的临床表现通常不是很明显，所以使临床诊断和治疗具有一定的难度，经常会把普通感冒或流感相混淆。部分COVID-19患者原先患有某些基础慢性疾病,例如糖尿病、高血压等心血管类疾病。大多数的重症患者于发病七天后有呼吸困难和（或）低氧血症的症状，病情严重的患者能够在非常短的时间内恶化为急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、脓毒症休克、核糖核酸血症、凝血功能障碍、急性心脏损伤、严重的代谢性酸中毒等。5新型冠状病毒肺炎的免疫调节5.1免疫调节免疫调节主要是指机体自身识别到抗原性异物并排除异物，以保持机体的稳态。其主要作用为清除感染，但若清除感染的作用过于严重的话甚至以至于无法控制时就会对宿主造成伤害，这种过度激活的免疫攻击就是“细胞因子风暴”（cytokinestorm）。病毒进攻宿主细胞后会引发炎症反应，使被入侵部位的免疫细胞被激活，激活之后即可令许多细胞因子从免疫细胞中分泌，如单核细胞趋化因子-1（MCP-1）、肿瘤坏死因子（tumornecrosisfactor，TNF）、白细胞介素（interleukin，IL）、干扰素（interferon，IFN）等，进而诱发细胞因子风暴迅速发生。细胞因子包括TNF-α、IL-1、IL-6、IFN-α、IFN-β、IFN-γ等，其中最重要的为IFN、TNF-α和IL-6。I型干扰素为IFN-α和IFN-β，主要由单核细胞、树突状细胞和巨噬细胞分泌产生；II型干扰素IFN-γ主要由自然杀伤细胞（NK细胞）、Th1细胞、CD4阳性、CD8阳性T细胞产生，它们能够一起促使免疫应答的发生；其中IL-6和TNF-α则可令免疫细胞通过信号传导向原发感染部位转移。数量急剧增加的因子可吸引淋巴细胞和白细胞到达感染部位，之后巨噬细胞和淋巴细胞的数量会不断增加，尝试通过释放大量的炎症因子来杀死病毒，但是这种现象会使机体的免疫系统失衡[[]刘闰平[]刘闰平,葛俊德,钟颖.基于干预细胞因子风暴文献挖掘的中医药治疗重症新型冠状病毒肺炎探讨[J].中草药,2020,51(05):1096-1105.5.2细胞因子风暴细胞因子风暴（cytokinestorm）是机体被异物感染后使体液中在短时间内产生多种\t"/item/%E7%BB%86%E8%83%9E%E5%9B%A0%E5%AD%90%E9%A3%8E%E6%9A%B4/_blank"细胞因子所导致的一种过度的炎症反应，这种过度的免疫反应由起初的局部炎症扩散至整个机体，攻击机体的各组织和器官，最后引起ARDS和\t"/item/%E7%BB%86%E8%83%9E%E5%9B%A0%E5%AD%90%E9%A3%8E%E6%9A%B4/_blank"多器官衰竭，对患者的生命造成严重威胁[[]XieJinyan,WangMingshu,ChengAnchun.CytokinestormsareprimarilyresponsiblefortherapiddeathofducklingsinfectedwithduckhepatitisAvirustype1[J].Scientificreports,2020,10(1):56-72.]。[]XieJinyan,WangMingshu,ChengAnchun.CytokinestormsareprimarilyresponsiblefortherapiddeathofducklingsinfectedwithduckhepatitisAvirustype1[J].Scientificreports,2020,10(1):56-72.在病毒感染所引发的疾病中细胞因子（cytokines）和炎症趋化因子（chemokines）扮演着重要的角色。细胞因子充当着\t"/item/%E7%BB%86%E8%83%9E%E5%9B%A0%E5%AD%90%E9%A3%8E%E6%9A%B4/_blank"免疫细胞之间的信使，是由细胞分泌到血液里的一种小分子蛋白质，能够让免疫细胞到达病灶部位进而对已被破坏的细胞进行吞噬。细胞因子风暴除了在COVID-19中占有一席之地，还是其他冠状病毒感染病情加剧的一个主要原因[[]ChannappanavarRudragouda,PerlmanStanley.Pathogenichumancoronavirusinfections:causesandconsequencesofcytokinestormandimmunopathology.[J].Seminarsinimmunopathology,2017,39(5):529-539.]。其实大多时候重症肺炎发生的原因并不是是病毒本身，病毒侵入机体只是一个诱因，根本的原因是病毒感染诱发机体产生了过激的免疫应答，[]ChannappanavarRudragouda,PerlmanStanley.Pathogenichumancoronavirusinfections:causesandconsequencesofcytokinestormandimmunopathology.[J].Seminarsinimmunopathology,2017,39(5):529-539.5.3各型新冠肺炎患者的免疫特征5.3.1新冠肺炎轻型和普通型患者的免疫特征若发热患者肺部影像无明显异常，其血清中CD4阳性和CD8阳性T细胞的数量明显降低，应作为疑似病例采取隔离进行一段时间的观察。5.3.2新冠肺炎重型患者的免疫特征COVID-19重型患者的免疫系统在此阶段已开始失衡，因免疫细胞被过度激活，众多的炎症因子被释放出来，进一步使越来越多的免疫细胞聚集至感染部位。有研究发现新冠肺炎重症患者血浆中的TNF-α、IL-2，IL-7，IL-10，GM-CSF，IP10，MCP-1和MIP-1A显著升高，CD4阳性和CD8阳性T细胞减少[[]HuangC,WangY,LiX.Clinicalfeaturesofpatientsinfectedwith2019novelcoronavirusinWuhan,China[J].TheLancet,2020,95(10223):497-506.]。由于肺泡和毛细血管之间要进行气体交换，但此时二者之间可被过量免疫细胞的浸润与组织液的蓄积所阻塞，从而导致急性呼吸窘迫综合征（[]HuangC,WangY,LiX.Clinicalfeaturesofpatientsinfectedwith2019novelcoronavirusinWuhan,China[J].TheLancet,2020,95(10223):497-50新冠肺炎危重型患者的免疫特征危重型患者的免疫系统在此阶段已彻底失衡，淋巴细胞数量不断下降，中性粒细胞的数量则不断升高[[]杨晨茜,瞿娇,刘怡彤.新型冠状病毒肺炎的免疫失衡及干预策略[J].中国药理学通报,2020,36(04):445-453.]，这时细胞因子风暴已出现。因为细胞因子风暴的发生极其迅速，所以重型患者非常容易在极短的时间内发展成为危重型。目前有研究团队