中药防治新型冠状病毒肺炎机制的研究进展 *

陶嘉磊，林丽丽，沈存思，谢彤，赵霞，汪受传，单进军，纪建建

(南京中医药大学中医儿科学研究所，江苏省儿童呼吸疾病(中医药)重点实验室，江苏 南京 210023)

新型冠状病毒(SARS-CoV-2)以呼吸道飞沫和密切接触传播为主，传染性极强，可导致较为严重的下呼吸道感染[1]。截至目前，SARS-CoV-2疫情已在全球100多个国家蔓延，形势比较严峻，我国将新型冠状病毒肺炎(Corona virus disease 2019，COVID-19)纳入法定传染病乙类管理，采取甲类传染病的防控措施，而当前尚无针对SARS-CoV-2的特效药物。COVID-19属中医学“疫病”范畴，《素问·刺法论》载：“五疫之至，皆相染易，无问大小，病状相似。”[2]诸多临床实践已证实以清肺排毒汤[3]、金花清感颗粒[4]、连花清瘟颗粒/胶囊[5]等为代表的中药复方在COVID-19的防治中发挥了重要作用，在改善患者症状、缩短病程、延缓疾病进展、减少重症转化率、降低死亡率等方面体现出明显优势[6]，但内在作用机制尚需要进一步研究。本文主要概述COVID-19病理，对中医药在防治COVID-19中的应用及潜在疗效机制进行综述。

1 COVID-19的病理概述

中医学将COVID-19归属于“疫病”范畴，为外受疫疠之气而发。清代吴鞠通《温病条辨》载：“疫者，疠气流行，多兼秽浊。”[7]结合临证COVID-19患者舌苔多厚腻、重症患者多肥胖等特性，COVID-19病性属阴，病因以“湿”为主，初起多寒湿，但疫病传变迅速，有化热、化燥、伤阴、致瘀、闭脱等变证之分[8]。现代医学认为COVID-19是以肺为主要靶器官的全身多器官损伤性疾病，其病理特征涉及痰栓、炎症、发热、缺氧、休克等多个过程。COVID-19患者表现出明显的痰栓、肺部损伤、免疫失调、细胞因子风暴等病理特征[9]。

2 中医药在COVID-19防治中的应用

中医药与瘟疫的斗争已有几千年历史，拥有丰富的理论与实践经验。基于整体观念和辨证论治的临床思维，针对患者感染病毒后机体表现的不同反应进行辨证施治，中医药在抗COVID-19中具有疗效可靠、毒副作用少、不易产生耐药性等优势[1，6]。鉴于SARS-CoV-2感染引起呼吸、消化等多个系统表现出广泛的生化、病理改变，中药治疗的作用靶点多而广，与COVID-19治疗的契合度更高。

国家卫生健康委员会发布的COVID-19诊疗方案主要将轻型COVID-19患者辨证为湿热袭肺证，普通型辨证为湿毒蕴肺证；重型患者疫毒闭肺、弥漫三焦，气血两燔，辨证为疫毒闭肺、正气虚脱证[10]。针对COVID-19的辨证特点，COVID-19诊疗方案中推荐对COVID-19患者疗效显著的“三方三药”，分别为清肺排毒方、宣肺败毒方、化湿败毒方、金花清感颗粒、连花清瘟胶囊以及血必净注射液[11]。

清肺排毒汤由麻杏石甘汤、五苓散、小柴胡汤、射干麻黄汤合方加减而成，有疏通三焦、清肺排毒、平喘止咳的功效[10-11]，其中小柴胡汤具有祛邪、补正气的作用，方中黄芩与柴胡通过直接抗病毒达到“驱邪”的功效。黄芩、柴胡中的黄芩素、山柰酚、槲皮素等成分能够作用于SARS-CoV-2的水解酶3CL、受体血管紧张素转化酶2(ACE2)，分子对接结果与瑞德西韦、洛匹那韦等药物相当[12-13]；人参通过调节免疫力增强抗病毒免疫而补正气。麻杏石甘汤具有辛凉宣泄、清肺平喘的功效，现代药理学揭示其具有提高免疫力、抗炎、缓解肺部病理损伤的作用[14-15]。射干麻黄汤温肺散寒、化饮涤痰，现代药理学揭示其具有祛痰与抑制免疫过度活化的功效。五苓散具有利水渗湿、温阳化气功效，药理学功效包括抗炎、改善机体免疫功能以及清除水肿[14]。综上可见，以清肺排毒汤为代表的中药方剂具有直接抗病毒、调节免疫、抗炎、祛痰、除水肿等功效，治疗范围涵盖SARS-CoV-2感染引起的大多数症状，充分体现了中医药在COVID-19治疗中的整体调节与辨证施治优势。

3 中医药防治COVID-19的分子机制初探

尽管中医药在COVID-19治疗中优势明显、疗效确切[3-5]，但内在的分子学机制仍不清楚，一定程度上制约了中医药在全国乃至全球的推广运用。对标COVID-19外在表型(症状、体征)与病理生理特征，以下将从抗病毒、调节免疫(增强抗病毒免疫力、抑制免疫损伤、抗炎)及修复肺损伤三个角度初析中医药抗COVID-19科研的潜在分子机制。

3.1 直接抗病毒

SARS-COV-2是一类表面具有包膜的球状病毒，病毒粒子的外周是整齐排列的纤突，被脂质膜所包裹，在脂质膜上含有3种糖蛋白，分别是棘突糖蛋白(Spike glycoprotein，S蛋白)、膜蛋白(Membrane protein，M蛋白)、包膜蛋白(Envelope protein，E蛋白)[16]。其中S蛋白负责与宿主受体黏附，S蛋白差异性决定了宿主的种类；M蛋白与病毒粒子形状的塑造相关；E蛋白与病毒的组装和释放相关。SARS-CoV-2复制周期包括侵入、复制、组装与分泌等阶段[16-17]，主要过程是：病毒S蛋白的S1亚基上的受体结合域(RBD)与宿主细胞表面的ACE2受体结合，触发S2亚基的构象变化，诱导病毒和细胞膜的融合。融合后，病毒进入宿主细胞，将遗传物质释放到宿主细胞质中，利用宿主遗传物质翻译生成非RNA依赖的RNA聚合酶(RdRp)，进而以病毒RNA基因组为模板在RdRp作用下生成负链RNA，并进一步复制形成新的正链RNA。此外，病毒还会利用宿主细胞合成并翻译出病毒的结构蛋白。最后，合成出的核衣壳蛋白(N)与RNA组装形成螺旋核衣壳，并与其他结构蛋白装配形成病毒颗粒，经胞吐释放到细胞外。在SARS-CoV-2的复制周期中，阻断任何一个环节，都能起到抗病毒作用。据文献所报道，抗冠状病毒药物靶点主要为S蛋白、与病毒转录复制相关的RdRp、PLpro、3CLpro以及宿主上的ACE2等[17]，因此在进行中医药直接抗病毒作用研究时，应关注这些靶点。

此外，空斑形成试验是验证病毒药效的金标准，通过观测空斑实验判断中医药抗SARS-CoV-2作用具有较强的说服力。近期，发表在著名药理学期刊PharmacologicalResearch的研究显示，连花清瘟胶囊对SARS-CoV-2感染引起Vero E6细胞病变(CPE)显示出良好的抑制作用，且呈剂量依赖关系，浓度为600 μg/mL时可完全抑制空斑形成，电镜观察到连花清瘟胶囊能够显著减少细胞中的囊泡病毒颗粒[18]。

3.2 调节免疫作用

病毒感染后，机体免疫系统迅速被激活以抵御病毒入侵。天然免疫系统率先通过模式识别受体(如TLR、RLH及NLR受体)识别病毒，进而产生一系列细胞因子(主要为Ⅰ型、Ⅲ型干扰素和炎性因子)抵抗病毒入侵，同时抗原提呈细胞摄取加工处理病毒抗原，并将抗原提呈给获得性免疫细胞，启动获得性免疫应答，清除病毒[19]。免疫应答具有两面性，因此，在抗病毒免疫研究中须判断免疫效应是缺乏还是过度活化。以天然免疫应答为例，当某种病毒感染主要以诱导机体免疫效应缺失为特点时，研究思路应关注促进天然免疫细胞的增殖、成熟及分泌Ⅰ型、Ⅲ型干扰素以抵御病毒入侵；若病毒感染导致天然免疫过度活化，会诱发细胞因子风暴，造成组织损伤，此时研究应着眼于抑制过度的炎症反应。根据目前COVID-19患者中免疫状态变化，将从天然免疫应答(炎症因子风暴)及获得性免疫应答两个层面简述中医药通过调节免疫抗COVID-19的基本思路。

3.2.1 天然免疫应答与炎症因子风暴 研究发现，COVID-19患者天然免疫细胞(单核细胞及中性粒细胞)的数量和比例没有显著差异，但却被过度激活[20]，同时会出现炎症因子风暴[21]，提示COVID-19患者天然免疫系统过度活化。天然免疫系统在对SARS-CoV-2应答过程中，产生一系列细胞因子抵御病毒入侵，若病毒迟迟不能被清除，会引起天然免疫细胞的持续活化，产生大量炎症因子(白细胞介素、肿瘤坏死因子、干扰素及趋化因子等)，诱发炎症因子风暴[21-22]。除干扰素抑制病毒复制外，过量的炎症因子会破坏靶器官，导致肺组织免疫损伤。因此，在开展中医药治疗COVID-19相关研究时应关注天然免疫的过度活化，抑制天然免疫系统的过度活化，可能是中医药有效防治COVID-19的途径之一。麻杏石甘汤、小柴胡汤、射干麻黄汤等可抑制天然免疫细胞过度活化，抑制促炎因子(IL-1β、IL-6、IL-17、TNF-α)的分泌，进而减轻流感病毒引起的肺部炎症或支气管哮喘的变态反应[15]。

3.2.2 获得性免疫应答 病毒感染后，抗原提呈细胞摄取处理并将抗原提呈给获得性免疫细胞(主要为T细胞和B细胞)。T和B淋巴细胞迅速动员，其中，杀伤性T细胞会特异性攻击并清除被病毒感染的细胞，B细胞通过特异性抗体中和病毒，并产生记忆性细胞与抗体防止病毒再次感染[23]。研究发现，COVID-19患者外周血中CD4+、CD8+T细胞和CD19+B细胞的数量显著降低[20]，提示COVID-19患者获得性免疫应答受损，尤其是负责体液免疫的B淋巴细胞数量下降，导致机体不能产生足量的抗体以中和病毒，最终引起感染加剧。因此，进行中医药抗COVID-19的科学研究时也需要关注机体获得性免疫的状况。

此外，COVID-19患者CD4+、CD8+T淋巴细胞比例减少的同时，部分亚群却被过度激活。CD4+T细胞亚群中高度促炎性CCR4+CCR6+Th17比例增加；CD8+T细胞中细胞毒性颗粒浓度增高，其中31.6%细胞为穿孔素阳性，64.2%细胞为颗粒溶素阳性，30.5%细胞为颗粒溶素和穿孔素双阳性[20]。穿孔素、颗粒溶素是T细胞发挥细胞毒作用，杀伤靶细胞的武器，但含量过高的穿孔素、颗粒溶素可导致严重的免疫损伤，所以这一点也需要引起重视。许多中医药方剂可通过调控获得性免疫应答治疗病毒感染，如小柴胡汤和麻杏石甘汤可抑制Th17细胞释放IL-17A，改善肺部炎症与损失[15]；葛根汤通过调节Th1型免疫应答，抵抗流感病毒的感染，而加味麻杏石甘汤通过靶向调节Th1/Th2失衡治疗传染性支气管炎病毒感染[24]。

3.3 肺损伤与痰栓

既往研究表明痰栓形成与肺实质损伤存在密切联系。病理解剖显示，COVID-19患者肺部切面可见大量黏稠的分泌物从肺泡内溢出，并可见纤维条索状；气道腔内有白色泡沫状黏液，支气管腔内见胶冻状黏液附着，临床上称这些黏稠的分泌物为痰栓[21]。COVID-19重症患者小气道存在大量高黏稠度的黏液(痰栓)，这些黏液阻碍气道，引发肺组织通气和换气功能障碍，引起低氧血症[21，25]。溶解痰栓或者抑制痰栓生成是治疗COVID-19十分必要的措施，同时解析气道中痰栓如何形成对于COVID-19的防治具有重要意义。

3.3.1 杯状细胞与Clara细胞 杯状细胞是大气道内重要的分泌细胞，其与黏膜下腺体分泌的黏蛋白(主要为MUC5AC和MUC5B)是气道黏液的重要组成部分[26]。气道黏液能够抵御病毒、细菌等病原微生物入侵肺组织细胞，在抵御微生物感染中发挥重要作用。病毒感染持续存在会诱导杯状细胞快速分化，促进黏蛋白分泌，最终导致气道黏液大量分泌，而过量的气道黏液会阻塞气道，导致呼吸窘迫[27]。终末小气道发挥分泌作用的Clara细胞所产生的分泌蛋白CC16是支气管黏液的重要组成部分，具有抗炎、抗氧化等多种功能[28]。病毒的持续感染同样可导致Clara细胞异常增殖并分泌大量黏蛋白，阻塞终末小气道，导致呼吸窘迫[29]。鉴于痰栓主要成分为黏蛋白类物质，而气道内杯状细胞和Clara细胞均可产生大量黏蛋白，因此COVID-19中痰栓的形成与这两种细胞的功能异常可能存在密切联系。由此，靶向抑制杯状细胞和Clara的异常增殖及黏液的过度分泌是化湿、化痰类中药抗SARS-CoV-2的重要靶标。有研究表明，中药百里香可抑制黏蛋白MUC5AC的产生，常被推荐用于治疗由分泌液阻塞引起的呼吸系统疾病，而苦参可抑制杯状细胞增生而减少分泌物产生[29]。

3.3.2 肺泡上皮屏障损伤 COVID-19肺组织病理以弥漫性肺泡损伤为主，肺泡腔内充满大量脱落和增生的肺泡上皮细胞，形成透明膜[21]，提示COVID-19患者肺组织细胞，特别是肺上皮细胞损伤严重。肺上皮细胞损伤引起上皮屏障破坏，导致体液和蛋白质渗漏到肺泡腔内，水分可通过呼吸不断蒸发，残留的胶冻状蛋白质在病理上表现为形成痰栓和透明膜[21]。结合上述COVID-19引起免疫过度活化，SARS-CoV-2感染引发的肺上皮细胞损伤可能是由病毒直接破坏和免疫损伤导致。SARS-CoV-2主要通过ACE2感染肺泡上皮细胞[9，21]，上皮细胞被感染后，病毒的快速复制与释放会直接造成上皮细胞的损伤。若免疫系统不能及时清除病毒，肺泡上皮细胞可被持续感染并受到免疫系统攻击，导致肺泡上皮细胞大量死亡，引起肺上皮屏障缺失，水分和蛋白进入呼吸道[19]。因此，直接改善病毒感染引发的肺泡上皮细胞损伤有助于保护屏障完整性，从而减少痰栓的形成，改善肺换气功能。

3.3.3 肺毛细血管通透性 病理结果显示，COVID-19患者肺组织广泛充血、出血和肺水肿，肺泡腔内充满大量渗出的单核细胞、淋巴细胞和浆细胞[21]，提示COVID-19患者肺毛细血管通透性异常。肺毛细血管通透性增高可导致血液中水、蛋白质和炎症细胞渗漏到肺间质，引起间质水肿与痰栓。肺毛细血管内皮细胞层是肺和血液循环之间的机械屏障，也是气体交换的重要场所，氧气从肺泡弥散到肺毛细管内，通过红细胞运输到全身组织。肺毛细血管内皮细胞受损会引起血管通透性增高，导致水和蛋白质、炎症细胞渗漏至肺结缔组织与肺实质，形成肺水肿[21]。而造成血管内皮细胞损伤的因素主要有病毒破坏、免疫损伤与炎症因子风暴。

SARS-CoV-2通过与血管内皮细胞上的ACE2结合感染内皮细胞，感染的内皮细胞被病毒直接破坏或成为宿主免疫系统的靶细胞，可引起血管内皮细胞损伤。此外，病毒持续感染会导致大量炎症因子与趋化因子释放，趋化因子会诱导大量免疫细胞浸润到受感染或受损的组织中，而浸润过来的免疫细胞可释放大量白三烯、前列腺素、血小板激活因子、补体、组胺、缓激肽、活性氧和一氧化氮等因子，这些细胞因子能够直接损伤血管内皮细胞[21]。由此可见，从抑制炎症因子风暴与免疫损伤对于修复血管内皮细胞损伤、重建肺毛细血管内皮屏障、最终改善肺水肿与减少痰栓具有重要意义，可能是中医药防治COVID-19的关键机制之一。

4 结语

中医药在COVID-19防治中发挥了重大作用，但只有全面解析其药效背后的药理，才能获得更好的继承与发展。从COVID-19临床表现以及病理特征上看，杀灭病毒、抑制炎症因子风暴、清除痰栓、消除肺水肿、改善循环代谢、调节机体免疫力、修复肺组织损伤是COVID-19治疗的主要目标，也是中医药防治COVID-19科学研究的重要思路与参考指标，但中药利湿化浊、清热解毒或清热化痰、活血解毒或益气养阴、清除余热等组方的治疗靶点，其针对上述参考指标治疗的侧重点是什么，化湿、化痰药是否主要针对消水肿、祛痰栓，亦或抗炎、抗病毒、调控免疫系统、抑制宿主细胞凋亡、消血栓、修复肺部损伤等多个方面[30]，值得进一步研究。

尽管临床上中医药治疗病毒感染具有一定优势，但在科学研究中有不少问题需要重视，包括有效成分的鉴定与确认，中药体外直接抗病毒、中药方剂的拆方研究丧失了中医病证结合及整体性的优势，动物模型病变过程与临床证候变化难以匹配等。此外，COVID-19作为一种突发性新型传染病，对其病理生理的认识尚待深化，中医药对此病的认识，特别是重症患者的治疗也有待完善。应当尽快应用此前中医药防治病毒性肺炎研究的积累，结合COVID-19的发病机理，及早开展相关研究，为COVID-19防治研究作出更多贡献。