李燕明教授:感染中的免疫反應是一把雙刃劍,從COVID-19再看免疫失衡

今天我與大家分享的內容是《從COVID-19再看感染中的免疫失衡》，在2016年發布的Sepsis 3.0中，Sepsis有了新的定義和診斷標準，大家對其診斷效果存在諸多質疑，但我個人認為Sepsis3.0中的非常大的一點改變是「我們對Sepsis的認識」，它認為「免疫失衡」是Sepsis的核心，我覺得這是非常重要的、理念性的改變。

我們不能單純從「病原微生物」來看待感染。COVID-19是今年最重要的一件公共衛生事件。作為病毒感染，它與細菌感染在免疫方面的影響有所差異，但也存在一定共性，今天就和大家簡單地分享我們目前對COVID-19免疫過程的一些了解。

一、「與感染性疾病鬥爭」貫穿了人類生存史的全過程

影響人類進程非常重要的三大問題：一是戰爭，二是饑荒，第三就是感染性疾病，我們曾稱為瘟疫。經過了百萬年的人類發展，這三個問題都沒有得到徹底的解決。隨著抗菌藥物、抗病毒藥物的研發和相關技術進步，人們一度認為自己在感染性疾病中已經取得了非常重要的勝利，但COVID-19的出現對人類敲響了警鐘——具有傳染性的感染性疾病不僅對醫學、公共衛生造成了影響，還對我們的社會、政治、經濟造成全方位的影響，乃至影響人類的進程和世界的格局。

其實，這種新發的、突發的呼吸道傳染性疾病一直在給我們敲警鐘。同是冠狀病毒的SARS、MERS；還有流感病毒這一類，H5N1，H1N1，H7N9禽流感等等，我們真的要加強認識。我們發現COVID-19隻有9個多月，但是它已經席捲全球，目前全球感染人數超過了3000萬，死亡的人數達到80萬，單病原的感染性疾病的死亡達到了80萬，預計在今年年底會引起百萬以上人的死亡。

二、感染中的免疫反應是一把雙刃劍

為什麼這麼講？人體的免疫系統發現外來入侵的病原，首先要和這個病原做鬥爭，就會觸發免疫反應來殺滅病毒，保護我們的人體；同時，免疫反應也會造成免疫損傷，所以它本身是一把雙刃劍。

1、COVID-19的治療策略

第8版新冠肺炎診療指南在不久前頒布，在治療策略部分，大家都比較熟悉一般治療及臟器支持和抗病毒治療，而其餘的治療——恢復者血漿、免疫球蛋白、白介素-6受體的拮抗劑如託珠單抗，還有糖皮質激素，它們針對的都不是病毒本身，其本質是針對免疫炎症反應的治療。那麼，免疫反應在感染中扮演怎樣的角色？免疫失衡的概念又是什麼？

2、膿毒症概念和診斷標準的演變

先簡單的回顧一下。剛才已經提到Sepsis3.0了，為什麼說Sepsis3.0是一個理念性的改變呢？我們在最初認識sepsis的時候，認為它是一個炎症反應症候群（SIRS）。在這個過程中逐漸發現在炎症反應過程中，除了免疫增強，還有免疫抑制的問題，是總體穩態的失衡。

所以在2016年，Sepsis3.0就把Sepsis定義為「繼發於宿主對感染的反應失調而產生危及生命的器官功能障礙」，用一個序貫的臟器功能評分，也就是SOFA評分來診斷它，這是一個理念性的更新。

3、免疫失衡概念的提出——Sepsis3.0: 免疫失衡

其實在100多年前，加拿大的內科醫生奧斯勒就提到了大部分死於感染的病人，都是死於宿主對感染的反應，而並非感染本身。他深邃的洞察力為感染的免疫反應開啟了新的一頁，具有裡程碑意義。

這是Sepsis3.0關於sepsis的定義，並提出了免疫失衡的概念。該定義提出sepsis是「宿主對感染的反應失調而導致的危及生命的器官功能障礙」，強調膿毒症不僅是炎症反應（SIRS），而是免疫穩態的失衡。而對臨床治療來說，其實是用盡一切辦法恢復免疫穩態。

4、膿毒症中的幾個重要概念

1）SIRS（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）：1985年，Goris和Bone等提出了SIRS概念，膿毒症是失控的、持久的，並由感染因素誘發的SIRS，過度炎症反應導致了遠隔器官的損害和患者死亡。

2）CARS（Compensatory anti-inflammatory response syndrome，CARS）: 1996年，Bone提出，膿毒症免疫反應的存在不一致性，促炎抗炎同時存在。

-機體並非處於一成不變的過度炎症反應狀態，特別是病程後期存在顯著的免疫抑制。

-膿毒症患者病程後期，CRP、IL-1β等促炎介質持續表達，但IL-10等抑炎介質表達亦升高，T 淋巴細胞、樹突狀細胞凋亡增加，人白細胞DR抗原（human leukocyte antigen DR，HLA-DR）和共刺激分子的表達下降。

-CARS的診斷標準是單核細胞HLA-DR表達率＜30%。

3）PICS（Persistent InflammationImmunosuppression Catabolism Syndrome）：2012年提出，免疫抑制是膿毒症患者死亡的主要原因。

-這部分患者具有MODS、住院時間長、反覆發生院內感染、同時這一部分患者往往表現以肌肉為主的蛋白丟失為主的嚴重營養不良和虛弱，臨床上曾經以「免疫麻痺」、「ICU獲得性肌無力」、「慢性危重症」等來描述這些臨床症候群。

-系統概括了這些經歷早期復甦和器官功能支持後存活患者的系列臨床症候群：持續的炎症反應和免疫抑制，以肌肉分解為特徵的營養不良和肌無力。

5、免疫失衡——膿毒症的關鍵所在

上圖中橫軸是免疫穩態，一直存在促炎、抑炎的過程。保護性免疫包括炎症因子的釋放、補體的激活、白細胞的募集，局部組織的修復；同時，在Sepsis的過程中，也有促炎、抑炎的過程，促炎的過程包括白細胞、組織細胞、內皮系統、血小板系統的激活，抑炎的過程中包括了CD4+T細胞、CD8+T細胞、中性粒細胞、抗原遞呈細胞等，以功能減退、喪失和凋亡為主的抑制性表現。

6、免疫失衡的特點：免疫抑制、免疫麻痺、免疫衰老

提到免疫抑制，很多死亡的患者都是因為免疫抑制（或免疫癱瘓）狀態，這裡又有幾個比較重要的概念。

免疫抑制（Immunosuppression）：

mHLA-DR表達量降低

IL-10、IL-6比值持續升高

外周血淋巴細胞計數持續減少

CD4+/CD8+T細胞水平降低

免疫麻痺（Immunoparalysis ）是免疫抑制狀態的加深：

單核細胞表明HLA-DR陽性率

產生促炎因子的能力下降：全血500pg/ml內毒素刺激後產生的TNFα

CD4+/CD8+ T細胞

另外提一個概念：免疫衰老（Immunosenescence）：

COVID-19重型和危重型的高危人群就包括老年人或有基礎疾病的人，老年人的免疫狀態和年輕人不同，他們本身就存在增齡相關的免疫衰老，在這種情況下再受到外界的打擊，受到的免疫抑制情況就會更為嚴重。

三、COVID-19感染中的免疫失衡

1、冠狀病毒引起的宿主免疫反應

冠狀病毒入侵後激活固有免疫反應和適應性免疫反應；免疫反應是為了抵禦、清除病毒，但過度的免疫反應可引起臟器功能損傷，甚至宿主死亡。T淋巴細胞在機體對抗病毒的適應性免疫反應中起到重要的作用；但冠狀病毒可抑制T淋巴細胞功能。

2、SARS-CoV-2感染引起的髓系免疫細胞激活

SARS-CoV-2感染肺上皮細胞後釋放炎症因子（如IL-6, IL-1b, and IFN等），可繼續趨化循環中的炎症細胞（包括單核巨噬細胞、粒細胞、淋巴細胞等），放大炎症反應瀑布，引起免疫失衡，進一步加重病情。

3、SARS-CoV-2感染引起T淋巴細胞耗竭，功能異常

T淋巴細胞在病毒感染時發揮重要作用。許多研究發現在中重度COVID-19病例中存在低淋巴細胞血症，尤其是CD8+ T細胞降低程度似乎和疾病嚴重度和病死率相關，隨著病毒載量、炎症反應和疾病嚴重度增加，T淋巴細胞的數量和功能表型均會發生變化，持續性COVID-19患者中T淋巴細胞趨向於耗竭的表型，表現為抑制標誌物表達上調及T淋巴細胞的多功能性和細胞毒性降低。

在嚴重疾病中，也已經報導了CD4 T細胞產生特定的炎症細胞因子。在未來研究中，我們需要評估外周血和組織中病毒特異性T細胞的反應。另外，需要更大和更明確的具有縱向數據的患者隊列來定義疾病嚴重程度與T細胞表型之間的關係。

這是鍾南山院士團隊的一篇文章，收集了中國30個省份522家醫院中共1099例確診COVID-19病例，結果提示大部分患者在就診時外周血淋巴細胞降低（83.2%），CRP升高（60.7%）；且在病情危重的患者中指標異常更加明顯。

4、COVID-19的血液指標和免疫學標誌物變化

這是在2020年6月的時發表的一篇文章，文章回顧性分析了中國584例COVID-19患者資料，探索免疫學標誌物與疾病嚴重度和預後的關係。

結果：COVID-19患者淋巴細胞、嗜酸性粒細胞、血小板明顯下降，中性粒細胞、IL-6、PCT、CRP、D二聚體等明顯上升；免疫指標的異常變化趨勢在重症患者中更加明顯，且與預後相關。

中間的這一帶是免疫正常的狀態，上面一帶以促炎因素為主，下面一帶以抑炎狀態為主（入院時以免疫抑制為主）。從最終結果來看，無論是哪種狀態，如果最終能回歸穩態，這部分的患者更容易存活下來。反之，「火燒得太大」和「火已經熄滅」都提示患者預後不佳。

三、有的放矢——免疫治療在COVID-19診治中的初探索

1、我們現在了解到的、與疾病嚴重程度和患者預後有相關的一些的免疫相關標誌物：

表：COVID-19的免疫學生物標誌物

2、COVID-19抗病毒和免疫治療的潛在靶點

這張幻燈顯示的是COVID-19治療的潛在靶點，A圖是抗病毒，B圖、C圖和D圖都可能是免疫治療的潛在靶點。

B圖中是指氯喹、羥氯喹可提高抗原呈遞功能、提高Treg T細胞功能，但目前在COVID-19中應用的有益證據不足。C圖為針對炎症風暴中主要的細胞因子的靶向治療（IL-6、IL-8、GM-CSF等），D圖中為康復期血漿、抗體等。

3、免疫治療在COVID-19中的應用

1）激素

這是《新英格蘭醫學雜誌》發的文章，是開放標籤、隨機對照試驗：地塞米松（6mg/d x 10d, 口服或靜脈）VS 常規照護。結果：共納入地塞米松組2104例，對照組4321例；主要終點：地塞米松組28天病死率低於對照組（ 22.9% VS 25.7%；年齡矯正RR 0.83; 95% CI 0.75 to 0.93; P

兩組間差異和患者入組時的呼吸支持狀態明顯相關：入組時需要機械通氣或氧療的患者，地塞米松可降低28天病死率。

2）羥氯喹

這個研究發表在BMJ，也是一個開放標籤的隨機對照試驗，分成兩組——標準照護 VS 標準照護+羥氯喹（1200mg Qd*3d，續貫800mg Qd，輕中度療程2周，重度療程3周），結果：共150例COVID-19患者，每組各75例，148例輕-中度，2例重度。

兩組間28天核酸轉陰率和主要症狀緩解率無顯著差異；羥氯喹組不良反應率高於標準照護組。

這也是關於羥氯喹的研究，是觀察性對照研究：需要氧療但不需入住ICU的COVID-19患者——標準照護 VS 標準照護+羥氯喹（入院48h內予600mg Qd），結果：共173例COVID-19患者，其中標準照護組89例，標準照護+ 羥氯喹組84組。兩組間21天的生存率、氧療降級情況、康復率無顯著差異。

所以，我國的第8版指南中不推薦羥氯喹治療COVID-19。

3）IL-6單抗

一項觀察性研究：納入COVID-19重症患者：需要吸氧≥3Lmin以維持SpO2 93%；需要機械通氣；Tocilizumab（TCZ） 8 mg/kg iv. 總量不超過800 mg。

結果：239例COVID-19患者應用TCZ後14天內，氧合改善或穩定的患者比例初期下降後上升，在重症病例中更加顯著。部分炎症指標（如高敏CRP、IL-6）及體溫也在應用TCZ 14天後有所改善。應用TCZ的生存率存在種族差異性（黑人及西班牙人種生存率高於白人）

這篇研究也很有意思，它入組的病人很少，回顧性評估了15例COVID-19患者中應用Tocilizumab（TCZ）的治療過程。TCZ治療可迅速改善所有患者的CRP，但對於臨床結局為死亡或疾病加重的患者（1、2、3、7、15號），CRP水平下降不理想。

TCZ治療後血清IL-6水平傾向於先升高後降低，但在治療失敗的患者中（1、2、3、7、15號）IL-6持續且顯著增加或下降不理想，為何會有這種差異？

臨床結局不良的患者總體而言病情較重；且在治療過程中均僅應用1次TCZ；對於具有細胞因子風暴風險的COVID-19患者，TCZ似乎是一種有效的治療選擇。對於IL-6升高的危重患者，可考慮重複劑量的TCZ。

IL-6單抗治療COVID-19的可能機制：

正常情況下，人體中IL-6的水平非常低，在感染時會迅速合成以增強人體的防禦功能。但IL-6過表達也會誘發細胞因子風暴，引起組織損傷；IL-6與其受體IL-6R結合形成複合物，進而與信號轉導糖蛋白130（gp-130）結合，觸發下遊信號轉導和基因表達，包括JAK-STAT通路（經典通路）和Ras/MAPK/NF-κB信號通路。

許多研究觀察到COVID-19患者血IL-6表達明顯升高，且和疾病嚴重度及不良預後相關。人源化抗IL-6R單克隆抗體Tocilizumab可以與mIL-6R和 sIL-6R結合，抑制經典信號和反信號。這可能是其在COVID-19中治療細胞因子風暴的潛在機制。

但其確切機制及療效尚未明確，目前已有許多臨床試驗評估IL-6/IL-6R阻斷治療對COVID-19的臨床療效。

4）GM-CSF單抗

再給大家舉一個例子，這項研究納入12例因COVID-19肺炎住院，合併不良預後危險因素的患者；所有患者納入時均需要不同程度的氧療支持；有免疫失衡、過度炎症反應的表現。予GM-CSF單抗lenzilumab 600 mg Q8h *3次（總計1800mg）靜脈輸注，結果提示GM-CSF單抗lenzilumab 可改善重症COVID-19肺炎患者的炎症風暴。

但GM-CSF在機體對抗病原的過程中的遠比我們想像的複雜，在不同階段、不同狀態下的作用不同。也許有時是保護作用，但有的時候是免疫損傷作用，所以在使用過程中進行評估是非常重要的。

5）康復期血漿

這項薈萃分析納入了5篇研究，其中4項研究來自中國研究，1項來自韓國。

結果：恢復期血漿可以降低危重患者病死率；在接受恢復期血漿治療後，幾乎所有患者中均觀察到中和抗體滴度增加及病毒核酸轉陰；恢復期血漿可改善臨床症狀；恢復期血漿安全性較好；但目前仍缺乏設計良好的大型多中心臨床試驗研究以驗證恢復期血漿COVID-19患者的療效。

總結與思考

人體與病原體的鬥爭必將持續存在於人類的進化進程中，對於新發傳染病給人類所帶來的挑戰必須時刻保持警惕。

感染給人體帶來的損傷不僅來自於病原體的直接攻擊，其核心是人體免疫功能失衡、炎症風暴所引起的臟器功能損傷和免疫抑制，同樣需要引起臨床更大的重視。經過近10年對膿毒症免疫狀態的研究，目前對膿毒症機體免疫功能紊亂的確切發生機制有一定認識，但仍未明確其發生發展的關鍵點，仍缺乏能廣泛應用於臨床、指導治療的膿毒症免疫功能評價系統；單一免疫標誌物難以完全反應膿毒症患者免疫抑制狀態的全貌，需要聯合臨床動態監測。恢復免疫穩態、調節免疫失衡是未來治療膿毒症的重要方向。

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專家介紹

李燕明

北京醫院呼吸與危重症醫學科副主任主持工作，感染科主任；主要研究領域：呼吸系感染，呼吸危重症；牽頭承擔國家傳染病重大專項課題、國自然面上項目；作為分中心負責人參與衛計委行業專項、國家科技支撐計劃等多項研究。中華醫學會呼吸病學分會危重症學組委員；中國康復協會呼吸病學分會副主任委員，青年委員會主任委員；北京醫學會呼吸病學分會常委、危重症學組成員；國家呼吸專科質量控制中心副主任；中華預防醫學會呼吸病預防與控制專業委員會委員；中國裝備委員會呼吸裝備分會常務委員；Allergy中文版主編。

本文由《呼吸界》編輯 Jerry 整理、排版，感謝李燕明教授的審閱修改！

本文完

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