邢夏 邢麗華

鄭州大學第一附屬醫(yī)院呼吸ICU 450052

社區(qū)獲得性肺炎是一種常見的感染性疾病,在世界范圍內(nèi)是導(dǎo)致住院和死亡的重要原因之一[1]。隨著分子診斷技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用,呼吸道病毒在社區(qū)獲得性肺炎病原學中的地位受到越來越多的重視[2-3],部分病毒性肺炎可快速進展為重癥肺炎、ARDS、膿毒癥[4-6]。病毒的快速復(fù)制以及免疫失控引起的細胞因子風暴可能是導(dǎo)致其不良預(yù)后的重要原因[7]。糖皮質(zhì)激素 (glucocorticoids,GCs)具有強大的免疫調(diào)節(jié)作用,但同時存在使病毒清除延遲、繼發(fā)感染等風險,因此在病毒性肺炎的治療中備受關(guān)注,也飽受爭議。為進一步梳理GCs對病毒性肺炎的輔助治療價值,現(xiàn)作如下綜述。

1 病毒性肺炎的炎癥反應(yīng)機制

機體對病毒感染的免疫反應(yīng)可分為3 個連續(xù)階段[8]。(1)啟動階段:病毒入侵后,固有免疫應(yīng)答即刻被啟動。首先氣道上皮細胞及固有免疫細胞 (巨噬細胞、樹突狀細胞、自然殺傷細胞等)直接通過病原體相關(guān)分子模式識別病毒,從而誘導(dǎo)Ⅰ型干擾素 (interferon,IFN) (IFN-α、IFN-β等)、Ⅲ型干擾素 [IL-29 (IFN-λ1)、IL-28A (IFNλ2)、IL-28B (IFN-λ3)]、IL-1β及其他細胞因子、趨化因子的表達,并激活炎癥小體。Ⅰ型干擾素及Ⅲ型干擾素主要介導(dǎo)早期抗病毒反應(yīng)[9-10]。除此之外,病毒感染細胞及損傷細胞產(chǎn)生的損傷相關(guān)分子模式,被抗原提呈細胞識別,核轉(zhuǎn)錄因子κB 活化,導(dǎo)致IL-1β前體等炎性介質(zhì)的轉(zhuǎn)錄,同時,炎癥小體組裝完成,激活caspase-1,活化的caspase-1催化了IL-1β和IL-18等的成熟和釋放,而IL-1β進一步促進腫瘤壞死因子α、IL-6等促炎細胞因子的表達。這一階段建立了炎癥環(huán)境,也參與啟動了后續(xù)的適應(yīng)性免疫應(yīng)答。(2)緩解階段:在該階段中,適應(yīng)性免疫細胞被募集至受感染部位,適應(yīng)性免疫反應(yīng)啟動。病毒清除及對再感染的抵抗力主要由適應(yīng)性免疫應(yīng)答介導(dǎo)。其中,以產(chǎn)生特異性抗病毒抗體的B 淋巴細胞為主的體液免疫通過中和病毒防止病毒擴散,介導(dǎo)吞噬細胞高效殺傷病毒,而細胞免疫 (由CD8+T 細胞介導(dǎo))則主要負責清除病毒感染細胞。(3)修復(fù)階段:病毒清除及炎癥反應(yīng)控制后,便開始了肺的 “重塑”。在這一階段,肺屏障的完整性及基本功能 (氣體交換等)逐漸得到恢復(fù),與感染相關(guān)的細胞碎片也得以清除。

然而,部分高致病性病毒株 (如甲型H5N1、H1N1、SARS-Co V、SARS-Co V-2、MERS-Co V 等)的感染會導(dǎo)致宿主免疫反應(yīng)失調(diào),使得促炎細胞因子和趨化因子過度釋放,引發(fā) “細胞因子風暴”。其機制可能在于: (1)拮抗IFN 反應(yīng)。IFN 反應(yīng)為早期固有免疫抗病毒效應(yīng)的關(guān)鍵途徑,而高致病性病毒可編碼多種拮抗IFN 反應(yīng)的結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)蛋白 (如甲型H5N1 編碼的NS-1 蛋白[11]、SARSCo V 的nsp1 蛋 白 等[12]、MERS-Co V 的M 蛋 白 等[13]),IFN 的早期拮抗可能會使病毒延遲或逃逸固有免疫,使得病毒復(fù)制不受限制,大量致病性炎性單核巨噬細胞涌入,累積的炎性單核巨噬細胞產(chǎn)生更多促炎細胞因子及趨化因子 (腫瘤壞死因子、IL-6、IL-1β、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶等),進一步放大炎癥反應(yīng)[14]。 (2)快速病毒復(fù)制。病毒(如SARS-Co V、MERS-Co V 等)在感染后能快速復(fù)制達到高滴度水平[15-16],這種高復(fù)制導(dǎo)致病毒PAMP增加、細胞病變效應(yīng)增強,受感染的上皮細胞產(chǎn)生更高水平的促炎細胞因子和趨化因子 (CCL3、CCL5、CCL2、CXCL10等),它們又使炎癥細胞大量滲入肺部。(3)促進炎癥因子的轉(zhuǎn)錄與釋放。一些病毒可以在轉(zhuǎn)錄水平促進炎性細胞因子表達,例如SARS-Co V 的E 蛋白和ORF3a可激活核轉(zhuǎn)錄因子κB,導(dǎo)致IL-1β 前體轉(zhuǎn)錄,然后兩者通過促進NLRP3炎性小體的組裝和激活,使成熟IL-1β釋放,進而誘導(dǎo)促炎性細胞因子風暴[17-18]。 (4)不良的T 細胞應(yīng)答[7]:病毒特異性T 細胞對于病毒的清除和限制對機體進一步的損傷至關(guān)重要。同時,T 細胞反應(yīng)也能抑制過度的固有免疫應(yīng)答[19]。直接感染或因促炎細胞因子導(dǎo)致的T 細胞凋亡以及淋巴細胞耗竭,使得炎癥反應(yīng)失控,并阻礙了進一步的病毒清除[14]。

2 GCs的免疫調(diào)節(jié)機制

2.1 GCs的信號傳導(dǎo)機制 循環(huán)GCs大部分與皮質(zhì)類固醇結(jié)合球蛋白結(jié)合,小部分以游離形式存在,游離GCs具有生物活性。GCs介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)被經(jīng)典地歸因于糖皮質(zhì)激素受體 (glucocorticoid receptor,GR)誘導(dǎo)的基因表達的改變。GCs與細胞質(zhì)GR 結(jié)合,GC-GR 復(fù)合物通過3種機制調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄:(1)GC-GR 二聚體作為轉(zhuǎn)錄因子直接與基因組糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件結(jié)合而誘導(dǎo)或抑制靶基因表達; (2)GR 與其他轉(zhuǎn)錄因子發(fā)生相互作用,從而影響它們的轉(zhuǎn)錄活性,例如通過與核轉(zhuǎn)錄因子κB 和激活蛋白-1發(fā)生物理相互作用,抑制它們誘導(dǎo)促炎基因轉(zhuǎn)錄的能力,從而抑制促炎細胞因子 (IL-1、TNF-α、IFN-γ等)的合成及一氧化氮合酶的表達和NO 的產(chǎn)生,下調(diào)轉(zhuǎn)化生長因子β的表達;(3)GC-GR 直接與包含糖皮質(zhì)激素反應(yīng)元件和另一轉(zhuǎn)錄因子的反應(yīng)元件的DNA 片段結(jié)合 (復(fù)合調(diào)控)[20-22]。除了基因組機制外,GCs的抗炎活性也可能通過與膜成分非特異性相互作用、與膜結(jié)合GR 相互作用或者激活激酶途徑等非基因組機制引起。該機制涉及多種第二信使、激酶和離子跨膜轉(zhuǎn)運等,起效快 (秒至分鐘),作用持續(xù)時間短 (60～90 min)[23]。但是,目前仍普遍認為核轉(zhuǎn)錄因子κB和激活蛋白-1轉(zhuǎn)錄活性的抑制在介導(dǎo)GCs的抗炎作用中起重要作用。

除上述抗炎機制外,GCs的作用也受到了GR 不同亞型的影響。GR 由基因NR3C1轉(zhuǎn)錄而來,該基因的可變剪接產(chǎn)生GRα和GRβ亞型。與GCs轉(zhuǎn)錄調(diào)控相關(guān)的典型受體是GRα。而GRβ主要位于細胞核中,它不與配體結(jié)合,并且拮抗GRα的活性[20]。研究表明,炎癥影響GR 亞型的表達譜,在一些疾病中,GRβ 的表達增強與GCs 抵抗有關(guān)[24]。

2.2 GCs的免疫調(diào)節(jié)作用 GCs在轉(zhuǎn)錄和細胞水平上調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答。機體暴露于病原體后,會導(dǎo)致免疫應(yīng)答的快速激活,GCs可抑制促炎細胞因子等的產(chǎn)生;同時,GCs通過抑制黏附分子的表達防止中性粒細胞滾動、黏附和向炎癥部位募集,通過誘導(dǎo)膜聯(lián)蛋白-1的表達促進中性粒細胞凋亡。長期暴露于GCs會使巨噬細胞基因表達譜從促炎性轉(zhuǎn)變?yōu)榭寡仔?并增加其吞噬活性[25]。GCs還可通過抑制淋巴細胞活化和促進其凋亡來調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫,高濃度下,GCs也會抑制B細胞和T 細胞產(chǎn)生[20]。

然而,GCs不僅有抗炎作用,也會增強固有免疫應(yīng)答。研究表明,GCs的作用與給藥劑量和時機有關(guān)[26-27]。有學者認為,低濃度GCs通過上調(diào)模式識別受體、細胞因子受體和補體來提高固有免疫系統(tǒng)的敏感性,從而對危險信號做出快速反應(yīng);高濃度GCs則抑制模式識別受體和細胞因子受體介導(dǎo)的信號,從而防止過度或延長的免疫反應(yīng)[20]。

3 GCs輔助治療病毒性肺炎的臨床研究

雖然目前關(guān)于GCs 對病毒性肺炎的療效仍存在爭議[28-29],但其仍常被用來輔助治療重癥病毒性肺炎以及所引起的嚴重并發(fā)癥。在對浙江省45 家醫(yī)院ICU 的問卷調(diào)查中,44.74%的醫(yī)師支持在重癥病毒性肺炎中常規(guī)使用GCs[30]。由于GCs對病毒性肺炎輔助治療價值的研究多聚焦于引起大流行的病毒上,故在此將流感病毒及高致病性冠狀病毒 (SARS-Co V、MERS-Co V、SARS-Co V-2)的相關(guān)臨床研究綜述如下。

3.1 GCs對病毒性肺炎預(yù)后的影響

3.1.1 新型冠狀病毒肺炎 (Corona Virus Disease 2019,COVID-19) 一項納入31例普通型COVID-19 患者的觀察性研究表明,GCs治療與病毒清除時間、住院時間或癥狀持續(xù)時間無關(guān)[31]。而一項納入201例患者的回顧性研究對發(fā)生ARDS的84例重癥COVID-19患者進行分析,發(fā)現(xiàn)GCs可降低病死率[32]。無獨有偶,美國的一項多中心研究表明,對于中重度COVID-19患者早期小劑量短療程使用GCs(甲潑尼龍0.5～1 mg·kg-1·d-1,分2次靜脈使用,連續(xù)3～7 d)能夠改善患者的臨床結(jié)局[33]。另一項多中心隨機對照研究將2 104例應(yīng)用GCs 的患者 (地塞米松6 mg/d×10 d,中位時間為7 d)與標準治療組 (4 321例)進行比較,發(fā)現(xiàn)地塞米松的使用降低了接受有創(chuàng)機械通氣或非有創(chuàng)氧療患者的28 d病死率,卻對病情較輕 (無需呼吸支持)患者的28 d病死率無影響[34]。

3.1.2 嚴重急性呼吸綜合征 (severe acute respiratory syndrome,SARS)及中東呼吸綜合征 (Middle East respiratory syndrome,MERS) Auyeung等[35]對78例非重癥成年SARS患者的回顧性研究提示,GCs的應(yīng)用顯著增加了不良事件 (入ICU 或者死亡)的發(fā)生率。一項納入401例SARS患者的回顧性研究結(jié)果顯示,GCs治療并未改善患者病死率和住院時間,但只關(guān)注該隊列中的152例重癥SARS,并對混雜因素調(diào)整后,發(fā)現(xiàn)GCs治療有助于降低病死率、縮短住院時間[36]。在一項關(guān)于入住ICU 的重癥MERS患者的多中心回顧性研究中 (n=309),在調(diào)整了混雜因素后發(fā)現(xiàn),GCs治療并不增加90 d病死率[37]。

3.1.3 流感病毒性肺炎 Diaz等[38]對372 例甲型H1N1病毒性肺炎患者的前瞻性研究結(jié)果顯示,使用GCs治療不能改善生存率,Moreno等[39]對2009年6月至2014年4月之間招募的1 846例入住ICU 的流感肺炎重癥患者的前瞻性觀察性隊列進行了二次分析,結(jié)果顯示GCs的使用 [甲潑尼龍,中位劑量80 (60,120)mg/d,中位持續(xù)時間7(5,10)d]會增加ICU 病死率。而另一項納入中國407家醫(yī)院的多中心前瞻性隊列研究則分別對不同嚴重程度的患者進行分析,發(fā)現(xiàn)GCs(25～150 mg/d甲潑尼龍或同等劑量)可降低PaO2/FiO2＜300 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)的甲型H1N1流感pdm09病毒性肺炎患者的30 d和60 d病死率,而輕癥患者 (PaO2/FiO2≥300 mm Hg)不能從GCs治療中獲益,甚至增加了60 d病死率[40]。

雖然目前關(guān)于GCs對病毒性肺炎預(yù)后的研究結(jié)論差異較大,但從有限的證據(jù)中可以發(fā)現(xiàn):GCs對于輕癥患者未表現(xiàn)出明顯的生存受益,而部分危重患者更可能從GCs治療中獲益。其原因可能在于: (1)研究發(fā)現(xiàn),相比于輕中度患者而言,重癥患者的促炎細胞因子水平更高,提示炎癥風暴與疾病嚴重程度呈正相關(guān)[41-43]。合理應(yīng)用GCs可有效抑制炎癥風暴,對防止繼發(fā)多臟器損傷可能具有潛在益處[44]。(2)在危重患者中,皮質(zhì)醇的調(diào)節(jié)變得更加復(fù)雜,下丘腦-垂體-腎上腺軸失調(diào)、皮質(zhì)醇代謝改變及組織對GCs的抵抗會使部分重癥患者出現(xiàn)危重癥相關(guān)性皮質(zhì)醇缺乏[45]。在這種情況下,應(yīng)用GCs以補充相對不足的皮質(zhì)醇,可能會使患者受益。但是最近研究也指出,重癥患者皮質(zhì)醇的清除能力明顯降低,較大劑量的GCs可能反饋抑制中樞而進一步增加對腎上腺皮質(zhì)功能抑制[46]。另外,近期研究認為,相較于最初的過度炎癥反應(yīng),隨后的免疫抑制狀態(tài)更容易引起預(yù)后不良[47]。GCs劑量及應(yīng)用時機選擇不當可能是某些重癥患者使用GCs后仍預(yù)后不良的主要原因。

3.2 GCs對于病毒性肺炎治療的時機探討 重癥病毒性肺炎病理結(jié)果顯示,其肺部主要表現(xiàn)為彌漫性肺泡損傷和肺透明膜形成,符合ARDS表現(xiàn)[48]。研究發(fā)現(xiàn),在ARDS起病14 d后應(yīng)用GCs會顯著增加病死率[49]。目前建議早期中重度ARDS (＜7 d,PaO2/FiO2≤200 mm Hg)患者應(yīng)用甲潑尼龍,劑量為1 mg·kg-1·d-1,晚期ARDS (≥7 d)劑量為2 mg·kg-1·d-1,在13 d內(nèi)緩慢逐漸減量[50]。最近的研究也表明,對于ARDS患者,在首次滿足中重度ARDS診斷標準 [FiO2≥0.5,呼氣末正壓≥10 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa),PaO2/FiO2≤200 mm Hg]后30 h內(nèi)應(yīng)用GCs (地塞米松20 mg/d,第1～5 天;10 mg/d,第6～10 天)能夠縮短機械通氣時間,并降低60 d病死率,且并不增加不良反應(yīng)發(fā)生率[51]。然而,既往研究包含了相當大比例非感染原因所致的ARDS,因此該治療方案可能不完全適用于重癥病毒性肺炎患者。

既往研究表明,重癥病毒性肺炎的臨床病程分為3個階段:病毒復(fù)制期、病情進展期和ARDS期[7,52]。第二階段接近尾聲時病毒滴度逐漸下降[52]。因此,病程后期主要由宿主免疫功能失調(diào)引起。雖然動物模型顯示,GCs與抗病毒的聯(lián)合治療可顯著減輕棉鼠在H3N2感染期間的組織損傷,且不延長病毒清除[53];但在臨床研究中,絕大多數(shù)患者在應(yīng)用GCs的同時也聯(lián)合了抗病毒治療,研究結(jié)果卻大相徑庭。在一項納入16例SARS患者的前瞻性隨機雙盲對照試驗中,“早期”(＜7 d)氫化可的松治療與隨后更高的血漿病毒載量相關(guān)[54];關(guān)于甲型H7N9 禽流感病毒及MERS的研究也同樣顯示GCs 應(yīng)用與病毒清除延遲有關(guān)[37,55]。而2項針對甲型H1N1 病毒感染的研究均顯示,早期 (癥狀出現(xiàn)或者機械通氣3 d內(nèi))GCs治療的患者發(fā)展為重癥的風險及病死率更高[56-57]。因此,在重癥病毒性肺炎中,GCs的使用可能并非 “越早越好”,而需要對患者的一般情況、病毒載量、免疫功能、炎癥程度等方面綜合分析。關(guān)于重癥病毒性肺炎患者GCs最佳治療時機的選擇仍需大規(guī)模的隨機對照研究去摸索。

3.3 GCs治療病毒性肺炎的劑量與療程 由于病毒性肺炎的爆發(fā)性,用藥初期并無完善的指南指導(dǎo),而多由臨床醫(yī)師根據(jù)病情經(jīng)驗性治療,導(dǎo)致了回顧性研究中GCs用法的異質(zhì)性。中國的大型問卷調(diào)查結(jié)果顯示,ICU 醫(yī)師對于GCs劑量、劑型及療程的選擇差異較大[30]。一項針對7例重癥COVID-19的病例系列報告表明,在呼吸衰竭的早期進行大劑量、短療程GCs治療 (甲潑尼龍1 000 mg/d 或500 mg/d靜脈輸注3 d,之后改為1 mg·kg-1·d-1,2～4 d,并逐步減量,總療程中位時間為13 d)可能會使患者受益,而不增加嚴重不良反應(yīng)的發(fā)生[58]。然而,既往多數(shù)臨床研究表明,大劑量、長療程的GCs與不良預(yù)后及長期并發(fā)癥密切相關(guān)。一項對甲型H7N9重癥患者的回顧性研究顯示,高劑量GCs組 [＞150 mg/d甲潑尼龍或等效劑量,中位時間為7 (4,11.3)d]的30 d和60 d病死率及病毒清除時間顯著增加,而低中劑量GCs(25～150 mg/d甲潑尼龍)對病死率無影響[59]。這一現(xiàn)象在SARS研究中更為明顯。雖然研究表明,早期大劑量規(guī)律使用GCs(甲潑尼龍,平均用量240 mg/d,療程3～4 周)對于重癥SARS有明顯療效[60],但后續(xù)研究發(fā)現(xiàn),GCs的累積劑量、沖擊療法的持續(xù)時間等與股骨頭缺血性壞死[61]、精神病[62]的發(fā)生密切相關(guān);而類固醇性糖尿病發(fā)生率在甲潑尼龍最大劑量＞160 mg/d組為最大劑量≤80 mg/d組的5倍,療程≥3周組為療程＜2周組的3.6倍[63]。

GCs劑量及療程選擇不當可能為患者帶來嚴重并發(fā)癥,甚至影響其長期生活質(zhì)量。因此,目前針對COVID-19患者的GCs建議較為謹慎,國內(nèi)指南或?qū)＜夜沧R普遍建議對于進展較快的重癥患者可酌情采取短療程 (不超過10 d)、中小劑量 (0.5～2 mg·kg-1·d-1)甲潑尼龍輔助治療[64-65]。盡管已有研究表明GCs 應(yīng)用可能會改善重癥COVID-19患者的短期預(yù)后[32-34],但對于其長期的影響仍有待進一步考證。

4 總結(jié)

綜上,目前關(guān)于GCs對病毒性肺炎應(yīng)用的研究仍存在較多爭議,但從有限證據(jù)來看,部分重癥患者似乎能從GCs治療中獲益,而過早、大劑量、長療程應(yīng)用GCs可能會使病毒清除延長,甚至增加嚴重并發(fā)癥的風險,影響患者預(yù)后及長期生活質(zhì)量。目前臨床研究由于患者及GCs用法選擇的異質(zhì)性較大,得出很多相互矛盾的結(jié)論。未來仍需要進一步探索病毒性肺炎的病理生理機制,同時也需更多更嚴謹?shù)拇笠?guī)模隨機對照研究和臨床觀察性研究去進一步探討在病毒性肺炎中應(yīng)用GCs的有效性、安全性、適用人群、最佳治療方案,以期指導(dǎo)臨床實踐,最大程度上改善病毒性肺炎患者的預(yù)后。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突