朱綺霞,劉青光,李紅霞,3
(西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院:1.醫(yī)務(wù)部;2.肝膽外科;3.消化內(nèi)科,陜西西安 710061)
新型冠狀病毒肺炎(coronavirus disease 2019, COVID-19),簡(jiǎn)稱“新冠肺炎”,其病原體為嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒2(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2, SARS-CoV-2)。截至目前,已報(bào)告確診患者292 142例,死亡12 784例,全球病死率約為4.38%,且確診病例數(shù)仍在不斷增加。
SARS-CoV-2屬于β冠狀病毒屬,包膜單股正鏈RNA病毒,顆粒呈大致球形或多形性,直徑80~120 nm,其核酸和核衣殼蛋白緊密包裝在病毒體中,多數(shù)病毒體外面有脂質(zhì)雙層膜[1]。膜表面存在棘突,棘突寬約7 nm,長(zhǎng)約23 nm,棘突蛋白由S1和S2亞基兩部分組成,當(dāng)S1亞基解離時(shí),S2構(gòu)象發(fā)生變化[1]。SARS-CoV-2已進(jìn)化出兩種亞型:L亞型和S亞型,L亞型較S亞型更為普遍,且這兩種病毒亞型在地域及人群分布中的比例相差較大,L亞型可能比S亞型更具侵襲性且更易傳播擴(kuò)散[2]。目前認(rèn)為,蝙蝠可能為SARS-CoV-2的宿主,穿山甲為潛在中間宿主,穿山甲攜帶的Pangolin-CoV與SARS-CoV-2的基因相似度達(dá)91.02%[3]。該病毒已在患者鼻拭子、咽拭子、痰液、支氣管肺泡灌洗液、血液、糞便、尿液、淚液和結(jié)膜分泌物中被檢測(cè)到[4-6],且鼻部的病毒載量高于咽喉部[7]。
細(xì)胞受體血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(angiotensin converting enzyme 2, ACE2)和跨膜絲氨酸蛋白酶2(transmembrane serine proteinase 2, TMPRSS2)共表達(dá)是SARS-CoV-2進(jìn)入宿主細(xì)胞的關(guān)鍵因素。SARS-CoV-2與嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒(SARS-CoV)具有79.5%的核苷酸同源性[8],使用相同的細(xì)胞受體ACE2進(jìn)入靶細(xì)胞,并利用TMPRSS2激活棘突蛋白[9]。冠狀病毒采用多亞基復(fù)制與轉(zhuǎn)錄機(jī)制,由一組非結(jié)構(gòu)蛋白組裝而成,RNA依賴性RNA聚合酶可催化病毒RNA的合成,促進(jìn)病毒的復(fù)制。另有研究發(fā)現(xiàn),SARS-CoV-2棘突蛋白可與宿主細(xì)胞上的受體CD147結(jié)合,從而介導(dǎo)病毒入侵[10]。研究發(fā)現(xiàn),COVID-19重癥患者體內(nèi)出現(xiàn)細(xì)胞因子風(fēng)暴綜合征[11],該綜合征可能是患者發(fā)展為急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)的重要因素,而ARDS與患者死亡相關(guān)[12]。SARS-CoV-2感染人體后,在體內(nèi)誘發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴,CD4+的T淋巴細(xì)胞被激活為病理性Th1細(xì)胞,并產(chǎn)生粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子等細(xì)胞因子,進(jìn)而誘導(dǎo)CD14+、CD16+的炎性單核細(xì)胞過度激活,高度表達(dá)白介素-6,加劇炎癥反應(yīng)。部分患者可快速進(jìn)展為ARDS和敗血性休克,引發(fā)多器官功能衰竭,導(dǎo)致急性死亡[13]。
SARS-CoV-2通過細(xì)胞受體ACE2進(jìn)入靶細(xì)胞,ACE2在人體組織中的表達(dá)和分布決定了SARS-CoV-2可能的感染途徑和受累器官。研究發(fā)現(xiàn),人體肺、氣管、食道、回腸、結(jié)腸、肝臟、胰腺、心臟、腎臟、膀胱、睪丸均有ACE2表達(dá),這提示SARS-CoV-2可能侵襲呼吸、消化、循環(huán)、泌尿和生殖等系統(tǒng)。
2.1 呼吸系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn),Ⅱ型肺泡細(xì)胞(type Ⅱ alveolar cell, AT2)可表達(dá)高水平ACE2,AT2還可高度表達(dá)與病毒繁殖和傳播密切相關(guān)的基因[14],提示SARS-CoV-2可能引起大量AT2受損,進(jìn)而誘導(dǎo)肺炎。ACE2還可少量表達(dá)于Ⅰ型肺泡細(xì)胞、支氣管上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞[14]。此外,ACE2可在鼻黏膜上皮細(xì)胞中表達(dá),其表達(dá)水平與AT2相當(dāng)[7]。COVID-19病理觀察結(jié)果提示,COVID-19主要引起以深部氣道和肺泡損傷為特征的炎性反應(yīng),從而導(dǎo)致進(jìn)行性呼吸衰竭[15]。另有組織學(xué)檢查顯示,雙肺彌漫性肺泡損傷伴細(xì)胞纖維黏液樣滲出,均有透明膜形成,可見到以淋巴細(xì)胞為主的間質(zhì)性單核細(xì)胞炎性浸潤(rùn),肺泡內(nèi)腔中出現(xiàn)多核巨細(xì)胞,表現(xiàn)出病毒感染引起的細(xì)胞病理變化[16]。
2.2 消化系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn),ACE2在食管上皮細(xì)胞、回腸和結(jié)腸吸收性腸上皮細(xì)胞中高度表達(dá),且ACE2在回腸和結(jié)腸部位的表達(dá)水平高于肺和食管[17]。吸收性腸上皮細(xì)胞被病毒侵襲破壞后,引起吸收不良、腸分泌不平衡、腸神經(jīng)系統(tǒng)激活導(dǎo)致患者腹瀉,這提示COVID-19患者出現(xiàn)的消化道癥狀可能與表達(dá)ACE2的腸上皮細(xì)胞受到侵襲有關(guān)[17-18]。ACE2在膽管細(xì)胞中顯著表達(dá),表明COVID-19可能直接與ACE2陽性的膽管細(xì)胞結(jié)合,從而導(dǎo)致肝功能異常[19]。FAN等[20]發(fā)現(xiàn),50.7%的COVID-19患者表現(xiàn)出不同程度的肝功能損害,在重癥患者中肝損害更為常見,主要表現(xiàn)為乳酸脫氫酶(LDH)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)等升高。肝活檢標(biāo)本顯示中度微血管脂肪變性、輕度肝小葉活動(dòng)性炎癥[16]。ACE2可在胰腺外分泌腺和胰島組織中表達(dá),COVID-19重癥患者存在輕度胰腺損傷的現(xiàn)象,主要表現(xiàn)為胰腺局灶性腫大或胰管擴(kuò)張,16.41%的重癥患者淀粉酶和脂肪酶水平升高,7.46%的重癥患者胰腺影像學(xué)發(fā)生改變[21]。
2.3 循環(huán)系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn),血管內(nèi)皮細(xì)胞、動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞可表達(dá)ACE2,這提示當(dāng)病毒存在于血液中或出現(xiàn)毒血癥時(shí),心臟存在被SARS-CoV-2感染的高風(fēng)險(xiǎn)[17]。
2.4 泌尿系統(tǒng)研究發(fā)現(xiàn),腎近端小管上皮細(xì)胞、膀胱尿路上皮細(xì)胞可高表達(dá)ACE2[17]。DIAO等[22]研究發(fā)現(xiàn),27.06%的COVID-19患者出現(xiàn)急性腎衰竭,并通過免疫組織化學(xué)檢測(cè)到SARS-CoV-2病毒核殼蛋白抗原在腎小管中積累,這可能是導(dǎo)致急性腎小管損傷的原因。另有研究認(rèn)為,急性腎損傷可能與病毒的直接作用、缺氧和休克有關(guān)[23]。
2.5 生殖系統(tǒng)WANG等[24]發(fā)現(xiàn),ACE2在精原細(xì)胞、支持細(xì)胞及間質(zhì)細(xì)胞中特異表達(dá),并且ACE2陽性的細(xì)胞表達(dá)了更多的與病毒復(fù)制和傳播相關(guān)的基因,較少表達(dá)與精子發(fā)生相關(guān)的基因,這提示睪丸可能被SARS-CoV-2感染,從而造成男性生殖功能障礙。
2.6 神經(jīng)系統(tǒng)MAO等[25]發(fā)現(xiàn),重癥患者存在神經(jīng)系統(tǒng)癥狀,表現(xiàn)為急性腦血管疾病、意識(shí)障礙和骨骼肌損傷,提示SARS-COV-2可能通過血源性或逆行性神經(jīng)元途徑進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng),或因病毒感染介導(dǎo)的有害免疫反應(yīng)導(dǎo)致的神經(jīng)系統(tǒng)受損。
多數(shù)患者具有發(fā)熱、咳嗽、肌肉酸痛或乏力、惡心、嘔吐和腹瀉癥狀。重癥患者存在輕度胰腺炎[21],還可發(fā)生細(xì)菌和真菌的合并感染[26]。多數(shù)危重患者出現(xiàn)器官功能受損,表現(xiàn)為ARDS、急性腎損傷、心臟損傷、肝功能不全、氣胸[27]。研究發(fā)現(xiàn),高齡、中性粒細(xì)胞增多、器官與凝血功能障礙、合并癥是COVID-19成年患者的死亡危險(xiǎn)因素[12,28]。兒童患者癥狀較輕,最常見的癥狀是發(fā)熱、咳嗽和咽部紅斑,約15.8%的兒童患者為無癥狀感染[29]。多數(shù)患者淋巴細(xì)胞減少,這可能是因?yàn)椴《鞠牧舜罅棵庖呒?xì)胞,并抑制了人體的細(xì)胞免疫功能,T淋巴細(xì)胞的損傷是導(dǎo)致患者病情惡化的重要因素[26]。絕大多數(shù)患者出現(xiàn)肺部CT異常[30],主要表現(xiàn)為毛玻璃樣混濁或雙側(cè)斑片狀陰影。COVID-19患者的常見并發(fā)癥包括膿毒癥、ARDS、心力衰竭、休克等[23,28]。此外,COVID-19患者使用機(jī)械通氣會(huì)加重肺泡細(xì)胞的損傷,肺泡細(xì)胞損傷后,組織中釋放轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β,促進(jìn)肺部修復(fù),而病毒感染常導(dǎo)致該通路過度活化,從而導(dǎo)致肺纖維化的發(fā)生,故肺纖維化可能是COVID-19患者的并發(fā)癥之一[30]。
COVID-19已在全球范圍內(nèi)廣泛傳播,但目前對(duì)COVID-19患者以支持治療和對(duì)癥治療為主,尚無特異性治療藥物。
4.1 現(xiàn)有藥物對(duì)SARS-CoV-2的潛在抑制作用多項(xiàng)研究對(duì)現(xiàn)有藥物的抗病毒作用進(jìn)行了評(píng)估與研究。通過評(píng)估利巴韋林、噴昔洛韋、硝唑胺、萘莫司他、氯喹、瑞德西韋、法維吡韋和洛匹那韋對(duì)SARS-CoV-2的體外抑制作用發(fā)現(xiàn),氯喹、瑞德西韋、洛匹那韋在體外對(duì)SARS-CoV-2具有很好的控制作用[31-32]。氯喹可通過提高病毒與細(xì)胞融合所需細(xì)胞內(nèi)環(huán)境pH值,以及改變冠狀病毒細(xì)胞受體的糖基化修飾發(fā)揮抗病毒作用,已用于COVID-19的臨床治療[33]。羥氯喹的安全性優(yōu)于氯喹,一項(xiàng)針對(duì)羥氯喹的臨床試驗(yàn)研究結(jié)果表明,羥氯喹與阿奇霉素聯(lián)用治療組鼻咽拭子病毒轉(zhuǎn)陰率為100%,同時(shí)研究者建議在口服的基礎(chǔ)上,可將羥氯喹做成口鼻噴霧劑使用[34]。瑞德西韋可通過作用于RNA依賴性RNA聚合酶阻斷病毒RNA的合成[35],但需通過臨床試驗(yàn)驗(yàn)證其療效。洛匹那韋是一種人類免疫缺陷病毒1型感染的蛋白酶抑制劑,洛匹那韋與利托那韋合用,可延長(zhǎng)血漿半衰期。一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)結(jié)果提示,口服洛匹那韋-利托那韋對(duì)重癥患者無明顯療效[36]。法維吡韋是一種RNA依賴性RNA聚合酶抑制劑,為廣譜抗流感病毒藥物,阿比多爾是一種治療流感的抗病毒藥物。以未經(jīng)抗病毒治療的普通患者為研究對(duì)象的一項(xiàng)多中心隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),法維吡韋的7日臨床治愈率高于阿比多爾,并可有效降低發(fā)熱及咳嗽的發(fā)生率,法維吡韋可作為治療普通患者的首選藥物[32]。巴瑞替尼是一種酪氨酸蛋白激酶抑制劑,可能通過抑制蛋白激酶來阻斷病毒進(jìn)入及細(xì)胞內(nèi)病毒顆粒組裝[37]。
4.2 廣譜抗病毒藥物XIONG等[38]發(fā)現(xiàn),二氫乳清酸脫氫酶抑制劑來氟米特和特立氟胺可通過干擾病毒復(fù)制和免疫調(diào)節(jié)兩種途徑發(fā)揮廣譜抗病毒作用,并設(shè)計(jì)候選藥物S312和S416,S416細(xì)胞試驗(yàn)的抗病毒作用比氯喹的活性強(qiáng)60余倍,比瑞德西韋強(qiáng)45倍,是目前已報(bào)道的體外抑制活性最強(qiáng)的候選化合物。SHEAHAN等[39]發(fā)現(xiàn),核苷酸類似物β-D-N4-羥基胞嘧啶核苷可通過誘導(dǎo)目標(biāo)病毒產(chǎn)生錯(cuò)誤突變而發(fā)揮廣譜抗病毒作用。氯硝柳胺是一種抗蠕蟲藥,具有廣譜抗病毒作用,在體外對(duì)SARS-CoV-2具有非常強(qiáng)的抗病毒活性;環(huán)索奈德用于治療哮喘和變應(yīng)性鼻炎,可通過作用于病毒核酸內(nèi)切酶發(fā)揮抗病毒活性[40]。
4.3 特異性治療藥物通過識(shí)別SARS-CoV-2感染、復(fù)制等過程中的關(guān)鍵靶點(diǎn),可用于設(shè)計(jì)并開發(fā)特異性藥物。ZHANG等[41]合成針對(duì)SARS-CoV-2棘突蛋白的多肽粘合劑,該多肽粘合劑通過與受體結(jié)構(gòu)域結(jié)合,從而阻止病毒與ACE2相互作用。抗CD147人源化抗體美珀珠單抗可競(jìng)爭(zhēng)性抑制棘突蛋白與CD147的結(jié)合,阻斷病毒入侵宿主細(xì)胞[10]。SARS-CoV-2的S2亞基在介導(dǎo)病毒與宿主細(xì)胞融合并進(jìn)入宿主細(xì)胞的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用,多肽融合抑制劑EK1以S2亞基HR1結(jié)構(gòu)域?yàn)樽饔冒悬c(diǎn),防止病毒感染[42]。SARS-CoV-2主蛋白酶在病毒翻譯過程中起重要作用,ZHANG等[43]開發(fā)了其抑制劑α-酮酰胺,動(dòng)物藥代動(dòng)力學(xué)特征顯示出明顯的肺部?jī)A向性和通過吸入途徑給藥的適應(yīng)性。CHIEN等[44]證明了活性三磷酸形式的索非布韋、阿洛夫定、齊多夫、替諾福韋艾拉酚胺等核苷酸類似物,能與RNA依賴性RNA聚合酶結(jié)合,抑制酶活性,從而阻斷核酸延伸和病毒復(fù)制,提示核苷酸類似物可作為SARS-CoV-2的潛在治療藥物。
4.4 其他可能有效的治療藥物ZHOU等[13]提出識(shí)別和治療過度炎癥,如使用靶向粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子或白介素-6的抗體阻斷炎癥因子風(fēng)暴,可改善患者預(yù)后。Kevzara是一種白介素-6的受體阻滯劑,通過靶向結(jié)合受體可抑制該受體介導(dǎo)的炎性信號(hào),從而發(fā)揮抗病毒作用。對(duì)于高炎癥反應(yīng)的危重患者,可選擇類固醇、免疫球蛋白、選擇性細(xì)胞因子阻滯劑和酪氨酸激酶抑制劑進(jìn)行治療[11-12]。LIN等[45]提出,靜脈注射免疫球蛋白聯(lián)合低分子肝素抗凝治療是治療COVID-19重癥及危重患者的重要策略之一,并建議在出現(xiàn)淋巴細(xì)胞明顯減少、炎癥因子廣泛升高、凝血指標(biāo)異常時(shí)使用該治療方法。
COVID-19疫情已構(gòu)成全球大流行,且由于病毒的變異性,存在許多不確定和未知因素。SARS-CoV-2是一種新型病原體,目前尚未完全了解其病理機(jī)制,但通過臨床實(shí)踐和相關(guān)研究,已篩選出一些具有潛在療效的治療藥物,并已開展臨床試驗(yàn)評(píng)估其療效。同時(shí),多項(xiàng)研究提出SARS-CoV-2感染和復(fù)制等過程涉及的關(guān)鍵靶點(diǎn),針對(duì)關(guān)鍵靶點(diǎn)開發(fā)特異性治療藥物的相關(guān)研究也在進(jìn)行當(dāng)中。隨著對(duì)病毒結(jié)構(gòu)的不斷解析,以及對(duì)致病機(jī)制認(rèn)識(shí)的不斷深入,這將進(jìn)一步促進(jìn)特異性藥物的研發(fā)工作,進(jìn)而用于患者治療,阻止SARS-CoV-2的感染與傳播。