重症手足口病致死机制及其防治的研究进展

杨恩辉，单鸣凤，周凯

(南京医科大学附属儿童医院感染科，南京 210000)

手足口病是由肠道病毒引起，为3岁以下儿童普遍多见的传染性疾病，主要表现为手、足、口、臀部出现丘疱疹。自2008年以来，中国大陆每年均广泛暴发疫情，早期其主要病原体为柯萨奇病毒A组16型(Coxsackievirus A16,CVA16)和肠道病毒71型(enterovirus 71，EV71)，近年来新的病原体呈暴发性增加，如CVA6、CVA10等，危重病例多由EV71导致[1-4]。虽然手足口病临床表现以轻症为主，但重症、死亡病例仍时有报道。多数国家(包括发达国家)曾报道过手足口病死亡病例[1-3]，国内江苏、浙江、重庆、湖南等地也均有报道[4-7]。2008—2014年，中国大陆共报道10 717 283例手足口病，其中3 046例死亡，病死率为0.03%[7]。Zhao等[8]对EV71相关的手足口病病死率进行了系统评价和荟萃分析，发现随机效应汇总病例病死率为1.7%(95%CI1.2%～2.4%)。目前手足口病的临床病理特征及其内在机制仍不明确。现就手足口病致死的机制及防治重症方面的研究进展予以综述。

1 手足口病的致死机制

研究认为，手足口病发展至危重症甚至死亡是病毒入侵人体后引发的宿主异常的神经内分泌调节以及产生的炎症因子风暴等共同作用的结果[9-10]。但病毒侵入人体后启动致死的机制目前仍不清楚。

1.1神经内分泌调节紊乱 肠道病毒感染后最常引发的神经内分泌免疫紊乱的结局为造成神经源性肺水肿，进而出现肺出血，结合既往关于手足口病死亡病例的报道可以发现肺出血或肺水肿是绝大多数危重型手足口病的死亡原因[11-12]。有研究认为,重症手足口病主要通过两个方面来引发神经源性肺水肿：一方面病毒侵入中枢神经系统后，入侵下丘脑，造成局部功能紊乱，引起交感神经过度兴奋，使得肾上腺素、去甲肾上腺素等儿茶酚胺物质大量释放，造成血液中儿茶酚胺水平明显增高，儿茶酚胺作用于心脏和血管的相关受体后，发生血流动力学的改变，出现明显的高血压；同时，在儿茶酚胺的作用下肺循环和体循环的血液分布出现异常，肺部血管的压力升高明显，引发肺毛细血管通透性异常，从而发生肺水肿，导致肺部通气血流比例失调和氧合障碍[13]。另一方面是肺毛细血管的通透性改变。临床研究发现，部分重症手足口病所致神经源性肺水肿的病例血压正常且血流量分布也未发生改变，可能是神经系统发出神经递质直接作用于肺部所致[14-15]。神经源性肺水肿发生可能的原因是交感神经受到病毒刺激后儿茶酚胺物质大量释放，血液循环中突然增加的儿茶酚胺作用于α、β肾上腺素受体丰富的肺毛细血管床，直接损伤肺毛细血管，导致肺毛细血管的通透性增加，从而出现神经源性肺水肿。有学者使用绿色荧光蛋白嵌合EV71研究了EV71在新生恒河猴猕猴中枢神经系统脑组织不同区域内的动态分布以及病理特征，将结果与EV71感染死亡的手足口病患者尸检中获得的脑组织进行比较，结果表明该病毒在脑干血管和神经核周围区域普遍存在，且在中枢神经系统中表现出对星形胶质细胞的偏好[16]。无论在体内还是体外人和猕猴系统中感染的星形胶质细胞均表现出兴奋性神经递质和细胞因子的表达增加，这就刺激了兴奋性神经递质去甲肾上腺素和肾上腺素的神经元分泌，这一过程所引发的病理生理学改变印证了之前的儿茶酚胺学说[13]。

1.2炎症因子风暴 肠道病毒感染后可出现明显的神经症状，这可能不是由病毒感染直接引起，有报道炎症细胞因子[如白细胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-6、IL-8和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)]对脑细胞具有神经毒性作用[17-19]，所以过度激活的炎症反应可能是重症手足口病的致病因素。星形胶质细胞可释放IL-1β、TNF-α和IL-6等炎症介质，这些炎症介质可以改变血脑屏障通透性并将免疫细胞从血液循环吸引到神经组织中，从而促进适应性免疫以及先天性免疫的炎症反应，这些均可以造成脑组织的损伤。此外，有研究发现被EV71感染的患者血清或脑脊液中炎症因子水平显著升高，如IL-6、TNF-α和IL-8等，EV71感染并发脑炎和肺水肿的患者脑脊液中γ干扰素诱导IL-10和IL-8的水平显著高于未感染的对照者[20]。有研究表明，脑炎患者或没有并发症的患者与正常儿童的细胞因子水平比较差异无统计学意义,而EV71相关性脑炎合并肺水肿患者血清中的炎症因子水平显著升高，且这种复杂情况的最佳预测因子为血清IL-6，IL-6>70 pg/mL时预测EV71相关性脑炎合并肺水肿的灵敏度、特异度、阳性和阴性预测值均为100%[21]。同时在存在严重的神经系统并发症的病例中脑脊液中的IL-6水平也显著升高，所以脑脊液中的IL-6水平被认为与EV71感染中疾病的严重程度相关[21]。合并脑炎和肺水肿的患者脑脊液中的促炎细胞因子水平高于血清[22]。在EV71感染的新生小鼠模型中也观察到IL-6水平显著升高[22]。这表明，IL-6在EV71诱导的免疫发病机制中起主要作用，且与疾病严重程度密切相关。所以，在手足口病进展成重症脑炎与神经源性肺水肿的过程中，炎症因子发挥了重要作用[23]。另外，肺水肿患者还具有较低的循环CD4(T细胞)、CD8(T细胞)和自然杀伤细胞。因此，显著增加的细胞因子(IL-6、IL-10、IL-13、TNF-α等)以及淋巴细胞免疫调节活性的特定降低可能参与了EV71相关性肺水肿的发病。

1.3病毒受体 EV71的受体为P选择素糖蛋白配体1(P-selectin glycoprotein ligand-1,PSGL-1)和人清道夫受体B2(scavenger receptor B2，SCARB2)[21，24]。其中，PSGL-1主要分布于中枢神经系统的大脑、小脑和脑干；呼吸系统的喉、气管、支气管，细支气管和肺泡细胞；少量分布于肠黏膜上皮和腺上皮细胞，在脾脏、肝脏和心脏细胞中无表达或偶尔表达。SCARB2在中枢神经组织、呼吸系统和肠道组织中呈阳性表达，在少数手足口病患儿的肝细胞呈阳性表达[25-26]。此外，所有病毒抗原阳性细胞均表达SCARB2。Gu等[27]和刘岩等[28]研究结果显示，在所有手足口病患者、健康儿童和成人三组人群中，SCARB2在肺支气管、支气管上皮细胞、炎症细胞和肺泡上皮细胞上的分布差异无统计学意义。然而，PSGL-1并不是在所有儿童的细胞中表达，PSGL-1仅分布于手足口病患者的炎症细胞，健康对照者未见表达[25,27-28]。有学者认为，在儿童中，EV71作用于SCARB2受体后患儿更容易受到感染，从而导致手足口病，提示EV71受体PSGL-1可能在致死性手足口病的发病机制中起重要作用，但该假说有待进一步研究[28]。

1.4非结构病毒3C蛋白 研究显示，EV71通过非结构病毒3C蛋白激活胱天蛋白酶-3(caspase-3)以诱导宿主细胞凋亡，3C蛋白的水解活性是caspase-8、caspase-9和caspase-3活化所必需的，然而3C蛋白不直接结合激活caspase-3而是结合caspase-8和caspase-9[29]。另外，抑制caspase-3活性或使用caspase-3抑制剂可减弱3C蛋白转染细胞的凋亡及保护宿主细胞免受EV71感染的细胞病变效应并防止细胞周期停滞，进一步证实caspase-3的活化参与手足口病死亡进程，然而目前3C蛋白激活caspase-3以及caspase-3激活影响病毒复制的机制尚不清楚。

1.5氧化应激 决定传染病结果的重要因素为宿主的氧化还原稳态。过度的氧化应激可以促进病毒复制，同时病毒在宿主细胞中可以进一步诱导氧化应激反应。但对于感染细胞中活性氧类生成的详细机制仍不明确。在目前的研究中，EV71感染可诱导线粒体活性氧类产生，这对病毒复制必不可少，在EV71感染细胞后，细胞中的线粒体可经历一系列形态学变化并表现出功能异常，如线粒体电化学电位的降低和寡霉素不敏感的氧消耗增加、呼吸控制率明显低于正常，这导致感染细胞的总腺嘌呤核苷酸库和ATP含量显著减少，然而线粒体质量可能有补偿性增加，消耗了有效的能量产生，且感染的细胞上调线粒体的生物发生以补偿它们的功能缺陷，进一步证实线粒体是EV71感染细胞中的主要活性氧类来源[30]。

1.6其他 有研究发现，在脓毒症和缺血再灌注的情况下外源性和内源性一氧化氮的形成可能诱导肺水肿的发展[31]。Kao等[11]在肺出血的手足口病患者中发现一氧化氮合酶信使RNA表达增加，一氧化氮合酶表达增加是否表明一氧化氮的形成对肺脏有害目前尚不明确。因此，肺水肿的发生机制可能涉及诱导型一氧化氮合酶和一氧化氮。另外，在死亡病例的肺部尸检中发现，虽然Na+，K+-ATP酶染色没有增加，但大部分病例的肺水通道蛋白-4染色明显减少，这种减少可能导致致命性肺水肿的发生[32]。

2 重症手足口病的监护及治疗

重症手足口病治疗的难点为早期缺乏特异性，临床不容易识别，同时病情进展较快，因目前尚无特效抗肠道病毒药物，故以控制高热、止惊、降颅压等对症、生命支持治疗为主。

2.1抗病毒 临床研究及指南中均提示在手足口病早期使用利巴韦林及干扰素可能有一定疗效，但同时应考虑其疗程及相关不良反应。另外，一些有潜在抗病毒作用的药物正在进一步探索及尝试中，如槲皮素有效抑制EV71 3C蛋白活性，从而阻断EV71复制，能有效治疗EV71感染[33]。氯喹可能是一种对抗手足口病相关肠道病毒的广谱抗病毒药物[34]。有研究建议，穿心莲内酯可在进行临床试验后进一步评估是否可以治疗EV71感染[35]。另外，诃子酸(一种可水解单宁)在体外和体内对EV71呈现抗病毒活性[36]。

2.2降颅压 有头痛、呕吐、视神经盘水肿等颅内压升高表现的危重病例可给予甘露醇1 g/kg，2～3 h一次，同时并用呋塞米，或给予白蛋白后使用呋塞米。甘露醇的频繁使用可造成肾功能受损，为避免肾功能损害，对于一些连续使用甘露醇3～4 d后仍需每4小时使用1次脱水剂的患儿，可改为甘露醇与甘油果糖4 h交替使用。对于颅内压异常升高或存在低钠血症的患者，可考虑使用浓氯化钠溶液(3%)[37]。

2.3呼吸及心血管功能支持 保持呼吸道通畅的同时监测生命体征，出现血性泡沫痰、发绀、呼吸困难、肺部啰音等肺出血、肺水肿表现时应及时给予机械通气，进行呼气末正压通气。对于危重症患儿早期给予气管插管呼吸机辅助通气等呼吸支持，可以减轻肺部渗出，改善通气和提高脉搏血氧饱和度，阻止病情恶化而出现肺水肿、肺出血等，可明显降低病死率。心血管方面，多巴胺、多巴酚丁胺、米力农等血管活性药物可有效纠正血压，改善循环，尤其是危重症病例出现低血压及循环障碍时应及时应用。若应用多巴胺、多巴酚丁胺治疗后仍不能纠正低血压，可给予去甲肾上腺素维持静脉滴注。米力农具有增强心肌收缩力，降低周围血管阻力的作用，危重症手足口病患儿合并高血压时，血流动力学表现为高排血量高血管阻力型，可给予米力农治疗。若效果欠佳，可给予硝普钠等血管活性药物扩张外周血管，通过减轻心脏后负荷来降低血压[37-39]。有学者提出对血管活性药物和机械通气治疗均无反应的患儿需要借助体外膜肺氧合技术、体外左心支持或体外膜肺氧合+左心减压，但需注意严重脑功能衰竭的患儿不建议使用体外膜肺氧合+左心减压[37]。

2.4生物制品和激素疗法 由于丙种球蛋白和糖皮质激素可以调节宿主自身异常的免疫反应，危重症手足口病患儿以及有脑脊髓炎和持续高热等表现者可酌情给予丙种球蛋白、激素辅助治疗，丙种球蛋白及激素的应用可改善由宿主自身异常的免疫反应所致的炎症因子风暴及患儿脑损伤情况，提高治疗效果。一般丙种球蛋白剂量为1.0 g/(kg·d)，连用2 d。激素可选用甲泼尼龙1～2 mg/(kg·d)，或氢化可的松3～5 mg/(kg·d)或地塞米松0.2～0.5 mg/(kg·d)，疗程为3～5 d[37]。另外，有研究显示抑制caspase-3活性可减少EV71病毒蛋白表达和病毒产生，表明caspase-3抑制剂可能是治疗和预防手足口病的新型治疗方法[29]。

2.5血液滤过疗法及其他 血液滤过能有效降低重症手足口病患儿血清中的炎症细胞因子以及儿茶酚胺水平，从而降低免疫炎症反应，调节水、电解质平衡、维持肾功能、逆转心功能障碍，从而减轻危重型病例的临床症状，促进恢复。临床回顾性研究发现，重症手足口病患儿经血液滤过后血管活性物质水平明显降低,心功能和循环功能指标改善,但由于接受血液滤过的病例较少，目前对于血液滤过的救治效果仍缺乏有力证据[40-42]。有研究发现,阿片类受体拮抗剂纳洛酮因可阻断神经免疫调节紊乱所导致的中枢神经系统损害，故可以延缓重症手足口病的疾病进展[43]。

3 手足口病的疫苗预防

自2016年3月起，EV71灭活疫苗(人二倍体细胞)逐渐在国内开始进行接种。疫苗接种后EV71感染较前减少，重症手足口病的发病率及病死率明显降低[44-45]。随着EV71疫苗的使用，手足口病的病原学也发生了改变，持续的病原学监测发现，其他肠道病毒感染包括CVA6和CVA10呈暴发性增加，导致手足口病的发病率并没有明显下降[46-47]。因此，手足口病的防治需要针对多种病原体广泛保护的多价疫苗。有研究表明，CVA10-病毒样颗粒(virus-like particles,VLP)、EV71-VLP、CVA16-VLP、CVA6-VLP组合配制的四价病毒样颗粒疫苗，成为广谱手足口病候选疫苗之一；另外还有学者设计了手足口病和水痘的联合疫苗、EV71/CVA16二价疫苗和EV71、CVA16、CVA6三价疫苗等[48-51]。

4 小 结

重症手足口病的致死机制复杂，可能与宿主自身的免疫应答、体液调节、神经内分泌紊乱等因素相关。目前对于重症手足口病患儿的处理，早期诊断以及早期临床干预是降低病死率的关键。临床上由于缺乏特异的抗肠道病毒药物，故对重症手足口病的治疗以对症支持为主。对危重症手足口病患儿的治疗应在常规治疗的基础上尝试新的治疗方法，如血液滤过，体外膜肺氧合等。随着手足口病疫苗的上市及接种率的提高，重症手足口病的患病率较前大幅下降，其免疫原性和保护效力值得肯定。未来对于重症手足口病所带来的疾病负担和公共卫生安全问题仍存在很多挑战，应考虑年龄、地区差异、病毒变异血清型不同等问题，致力于阐明其发病机制、流行病学，病原体谱和免疫模式，并在随后的研究中优化干预措施。