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细胞因子风暴——新冠肺炎的“夺命帮凶”

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来源:赛先生

制图:赛先生 (数据来源:Worldometer)

撰文 | 秦芳菲

责编 | 李珊珊

新冠肺炎有时候是一种奇怪而悲惨的模式:病人在生病的第一个星期有些挣扎,甚至可能开始感觉有所好转。但是突然就急剧恶化,血管破裂,血液凝固,血压骤降,器官衰竭,死亡。

华盛顿大学助理教授帕万·巴特拉朱(Pavan Bhatraju)博士在西雅图港景医疗中心的重症监护室工作,巴特拉朱和其他人最近的一项研究发现,病人的肺似乎恶化得很快。这种情况通常发生在发病后7天,且也可能发生在年轻、健康的新冠肺炎患者身上。而根据WHO与中国对COVID-19的联合报道,约20%的新冠肺炎病人为重症病人,其他则症状轻微,甚至是无症状感染。

风暴的诱因 

相继有各国医生和科学家们进一步研究发现,这种情况的发生,可能是因为免疫系统反应过强,也就是发生了所谓的“细胞因子风暴”,带来的致命损伤。4月10日,《Knowable Magazine》讲述了这种神秘的细胞因子风暴在新冠病人体内的相关情况。

通常情况下,免疫系统可以产生相应的免疫反应,帮助机体来应对外界异己成分或者变异的自体成分,并通过分泌细胞因子,帮助人体战胜病原体攻击。但当免疫系统的应对过于强烈,超出了控制范围,分泌的细胞因子过多,免疫系统就会变得无法自控。免疫细胞可能向未被感染的部分蔓延,开始损伤正常组织,吞噬掉血红细胞、白细胞,损伤脏器。免疫反应发生后,血管壁通透性增加,血管壁上空隙变大,免疫细胞进入组织,肺部充满胸腔积液,血压下降,全身血液凝固,进一步阻止血液流动,病人休克,器官永久性衰竭而亡。阿拉巴马大学伯明翰分校的儿科风湿和免疫专家Randy Cron博士说,大部分的细胞因子风暴病人会发热,大约一半则有非常严重的神经系统症状,如头痛、痉挛,甚至昏迷,他们比意料中的更为严重。

从最早报道的29例武汉病人中,就发现重症病人有明显升高的细胞因子受体IL-2R和细胞因子IL-6;随后的广东省的医生分析的11例病人中发现,IL-6是细胞因子风暴类似症状的早期指标。再后来武汉的团队对150病人分析,也发现了死亡病人的细胞因子风暴的相关分子指标,包括IL06、CRP、铁蛋白(ferritin),比痊愈患者明显升高。随后,在合肥市、美国都有相继的报道。

与其他类型的细胞因子风暴相比,COVID-19引发的细胞因子风暴有一定的独特性,它引起的血块凝固速率明显更快,铁蛋白的升高水平倒没有那么高,且它可以更早更猛烈地攻击肺部组织。根据一些研究,1918年的西班牙大流感,2003年的SARS,甚至H1N1猪流感也有4/5的重症病人,都与细胞因子风暴相关。

风暴的指征

但是为什么不是所有人都有细胞因子风暴呢?

辛辛那提儿童医院中心的儿科风湿免疫专家Grant Schulert博士研究发现,PRF1基因可以使免疫细胞可以产生穿孔素蛋白,帮助免疫细胞在感染细胞上打孔,摧毁这些被感染的细胞。如果PRF1基因突变,穿孔过程减弱,NK细胞(一种免疫细胞)就不停地尝试,大量分泌细胞因子,于是形成了细胞因子风暴。Cron博士研究还发现,在他所治疗的5个病人中,LYST基因突变损伤了穿孔素蛋白活性,阻止了免疫细胞正确的免疫应答。Cron博士认为,也许就是这样相关的基因突变,导致了这些病人对细胞因子风暴的严重反应。

解决细胞因子风暴的问题,就要减弱免疫反应。甾体类抗炎药是首选药物,这类药物可以广泛减弱免疫反应,但是有效还是有害还有待考究。另外,就是特异性针对某个细胞因子的抗体类药物了,如:Anakinra  (Kineret) (阿那白滞素),是通过基因重组技术所产生的人IL-1受体拮抗剂;Emapalumab (Gamifant), 是干扰素γ(INFγ)的阻断抗体。目前中国的数据显示,一种IL-6受体拮抗剂(托珠单抗,tocilizumab),可能对COVID-19有效。

目前,已经有一些细胞因子阻断剂,被批准用于COVID-19的临床研究,如托珠单抗在意大利和中国,tocilizumab和sarilumab (Kevzara)在丹麦,emapalumab和Anakinra在意大利。美国费城天普大学医院。Caricchio博士也开展了sarilumab的临床研究,不愿意暴露于安慰剂组的病人,医生也给予了托珠单抗,或其他抗细胞因子疗法,或是甾体类抗炎药。另外,4月11日美国医学快讯报道,甚至有医生开始用抗凝血药物进行治疗了,并称将要“豪赌一场”。

Cron说,越早能控制细胞因子风暴,结果会越好。

“如果是你的免疫系统想要摧毁你,那么你就应该采取相应措施了。”

要尽早采取措施,就需要我们能够尽早预测细胞因子风暴的发生。Schulert、Caricchio和Cron都建议,医生们一定要注意细胞因子风暴的发生,因COVID-19需要住院的病人,都建议检测血液中铁蛋白含量。

美国CDC在4月3日更新了建议,提到高CRP和铁蛋白水平可能与重症病人相关,不过,WHO目前还没有将细胞因子风暴的指征因子纳入章程。

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