西地那非对新型冠状病毒肺炎急性肺损伤的潜在治疗作用

钱钰玲综述，何建国审校

新型冠状病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）自2019 年12 月爆发以来已迅速发展为全球性大流行并造成了上百万人死亡[1]。严重肺损伤所致的呼吸衰竭是COVID-19 最常见的死亡原因[2-3]。目前尚缺乏治疗COVID-19 的特效药物，治疗上主要以支持及对症治疗为主，同时积极治疗基础疾病，防治并发症[4-5]。西地那非是选择性5 型磷酸二酯酶抑制剂（phosphodiesterase type 5 inhibitor，PDE5i），除经典的扩血管作用外，还具有抗炎、抗氧化、抗凋亡等作用，在各类急性肺损伤模型中都表现出了一定的保护和治疗作用。本文通过分析COVID-19 所致的急性肺损伤的病理生理特点及西地那非对急性肺损伤的作用机制，探讨西地那非对COVID-19 患者潜在的治疗作用。

1 COVID-19 所致的急性肺损伤

COVID-19 是一种以发热、干咳、咽痛、乏力等急性呼吸道感染症状为主的急性呼吸道传染病[4]，其中重型和危重型患者疾病进展迅速，预后较差。临床数据显示，重症监护病房（ICU）患者总体死亡率可达22%～64%[6]。死亡患者多为老年人，常合并不同程度的慢性基础疾病史，包括糖尿病、心血管疾病等，呼吸衰竭或相关并发症是最主要的死亡原因[2-3，7-8]。

尸检和穿刺组织病理观察表明，肺是COVID-19的主要靶器官，主要病理表现包括弥漫性肺泡损害伴浆液、纤维蛋白性渗出，细胞脱屑和透明膜形成[4，9-10]。肺小血管和肺泡毛细血管充血、水肿，可见单核细胞和淋巴细胞浸润及血管内透明血栓形成[10]。此外，心、肝、肾、脑、胃肠道等均可见不同程度的炎症、损伤和坏死[4]。临床病理分析发现，COVID-19 死亡患者肺内有大量CD4+和CD8+淋巴细胞浸润，而外周血T 细胞数量明显减少，且均处于过度激活状态，表现为CD4+T 细胞中具有高度促炎效应的Th17 细胞增加，CD8+T 细胞高细胞毒性[9-10]，白细胞介素（IL）6、肿瘤坏死因子a（TNF-α）等促炎细胞因子水平也明显升高，其中IL-6 升高与患者预后密切相关[2，11]。可见，免疫过激和炎症风暴是导致COVID-19 患者严重急性肺损伤甚至发展为急性呼吸窘迫综合征的重要原因。

此外，COVID-19 患者存在明显的凝血异常，毛细血管内微血栓形成和肺栓塞可使肺血管阻力增加，肺血管压力升高，导致右心功能不全[12]。COVID-19 患者血管紧张素Ⅱ（Ang Ⅱ）水平明显升高[13]，加之缺氧、肺血管内皮损伤所致的缩血管物质大量释放，可使肺血管收缩，阻力增大。这也解释了为什么COVID-19 患者床边心电图常见右心室应变，甚至出现右心室扩张[6，10]。

2 西地那非对急性肺损伤的作用

西地那非通过与环磷酸鸟苷（cGMP）竞争PDE5的结合位点，抑制cGMP 的降解。cGMP 是体内重要的第二信使，参与多种信号通路的调节。由于PDE5 在肺组织中大量表达，西地那非可选择性作用于肺组织[14]。大量动物研究表明，西地那非对各种原因所致的急性肺损伤都有一定的保护和治疗作用[15-20]。

西地那非因其选择性扩张肺血管的作用而被广泛应用于肺动脉高压患者[21]。肺血管收缩在急性肺损伤患者中亦不少见，内皮功能障碍、低氧、微循环血栓形成等都可导致缩血管物质释放增加，使肺循环阻力增加，甚至影响右心功能。研究表明，在胎粪诱导的急性肺损伤猪模型中，胎粪吸入导致肺循环阻力显著增加，而低剂量的西地那非治疗可降低急性肺损伤猪的肺血管阻力并改善氧合指数[20]。

炎症细胞聚集是急性肺损伤重要的病理生理过程，可释放大量趋化因子和促炎细胞因子，产生过度的炎症反应，进一步加重组织损伤。在脂多糖（LPS）诱导的急性肺损伤小鼠模型中，腹腔注射西地那非可剂量依赖性地减轻肺水肿，减少肺泡灌洗液中白细胞总数及中性粒细胞的比例，抑制肺组织中TNF-α、髓过氧化物酶活性、一氧化氮（NO）含量、总一氧化氮合酶（NOS）活性及诱导型一氧化氮合酶（iNOS）活性的增加[17]。Kosutova 等[15]在生理盐水灌洗诱导的急性肺损伤模型中也观察到了类似现象，西地那非显著减少肺内中性粒细胞渗出和促炎因子TNF-α、IL-8、IL-6 的释放，抑制氮氧化物的产生，减轻肺水肿，改善血气等呼吸参数。研究表明，cGMP 信号通路参与下调内皮细胞P 选择素的表达，从而抑制白细胞的滚动、黏附和迁移[22]；同时可通过cGMP/蛋白激酶G（PKG）通路抑制多种炎症因子的表达，包括TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-4、IL-8等，还可通过诱导血红蛋白氧合酶1 抑制细胞因子和趋化因子的表达，调控炎症反应[23]。可见，西地那非可抑制炎症细胞的渗出和迁移，减少炎症因子的释放，减轻肺内炎症反应。

NO 对炎症具有多重调节作用，生理水平的NO可抑制淋巴细胞活化和微血管渗出，发挥抗炎作用；但过量的NO 可产生毒性作用，促进炎症反应，也可使活性氮（RNS）产生增加，加重炎症损伤[15，24-25]。汤慧芳等[17]的研究发现在LPS 处理6 h 后，小鼠肺组织内总NOS 活性明显增加，且以iNOS 为主，NO升高的同时伴有肺组织损伤加重，西地那非可抑制NOS 的活性，从而抑制NO 的过度产生。另一方面，TNF-α 等炎症因子可刺激iNOS 的转录[26]，西地那非可通过抑制炎症因子的释放减少iNOS 的生成，减轻过量NO 导致的不良作用。

氧化应激反应是急性肺损伤的另一重要病理生理机制。炎症过程中释放的大量活性氧（ROS）、RNS引起脂质过氧化，促进炎症反应，加重组织损伤。西地那非对维持氧化-抗氧化平衡的积极作用已在多种炎症模型中被证实[27-30]。西地那非可抑制氧自由基的产生并增强机体的抗氧化能力，发挥抗氧化作用[31]。在胎粪、严重烧伤和败血症所致的急性肺损伤大鼠中，西地那非可使谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等抗氧化酶水平增加，使丙二醛、总体氧化应激水平和氧化应激指数降低，维持氧化-抗氧化平衡，降低肺部炎症评分[18，27，29]。

此外，cGMP 依赖的蛋白激酶参与细胞存活/凋亡相关的复杂细胞信号通路，大量研究表明西地那非具有抗凋亡和促进细胞增殖的作用[16，23，32]。在急性肺损伤模型中，西地那非可抑制急性肺损伤所致的细胞凋亡标记物的升高[15，29]，但其机制尚不完全清楚。

3 西地那非在COVID-19 患者中的作用探讨

现有研究表明SARS-CoV-2 通过与宿主细胞表达的血管紧张素转换酶2（ACE2）结合，感染宿主细胞，包括肺泡上皮细胞、血管内皮细胞等[33]。Ang II 可与SARS-CoV-2 竞争性结合ACE2 受体，并通过与AngII 1 型受体（AT1）结合介导ACE2 受体的下调、内化和降解[34]。西地那非可抑制Ang II介导的AT1 受体下调[35]，从而促进AT1 受体介导的ACE2 受体的下调。Qiao 等[36]发现西地那非对SARS-CoV-2 3CL 蛋白酶具有较强的结合能力，可使SARS-CoV-2 构象发生改变，干扰其进入宿主细胞。因此，西地那非或可通过抑制SARS-CoV-2 进入宿主细胞，发挥保护作用。

炎症过度激活所致的炎症因子风暴和凝血功能异常是COVID-19 的重要特征[37]。SARS-CoV-2 侵入并损伤肺上皮细胞，导致细胞功能障碍、凋亡或死亡；激活巨噬细胞、中性粒细胞等释放大量细胞因子和趋化因子，进而募集并激活其他炎症细胞，产生级联放大的炎症反应。过度激活的免疫细胞释放的大量促炎因子、蛋白酶、ROS 和RNS 等组织损伤因子，导致肺损伤和全身损伤[38]。炎症与凝血系统之间存在复杂的相互作用，TNF-α、IL-6 等炎症因子可促进凝血反应，抑制抗凝和纤溶系统，促进血栓形成；而大量凝血酶及其他凝血蛋白酶又可激活单核细胞、内皮细胞和白细胞表面的蛋白酶激活受体，促进促炎细胞因子的释放并使与白细胞渗出和结合相关的表面蛋白的表达增加，产生强大的促炎效果[39]。西地那非在各类肺损伤模型中均表现出了强大的抗炎作用，可抑制趋化因子和促炎细胞因子的释放，减少肺内炎症细胞的聚集，抑制氧化应激反应和细胞凋亡，改善内皮功能和气体交换[15]。同时，抑制炎症反应可减轻炎症相关的凝血异常。西地那非还可通过NO/cGMP/PKG 途径直接抑制血小板的黏附和聚集[40]，抑制血栓形成，改善微循环。此外，数据显示，约13%的COVID-19 患者存在肺高压的征象，右心功能不全可严重影响患者预后[41]。西地那非经典的扩血管作用可减轻肺血管阻力，改善氧合和右心功能。以上证据表明西地那非对COVID-19 患者具有潜在的治疗价值。

然而，目前关于西地那非治疗急性肺损伤的研究多为动物实验，尚缺少在人群中应用的证据。同济医院Ning 等[42]注册了一项研究，西地那非对COVID-19 治疗作用的飞行试验（NCT04304313），计划纳入10 例确诊COVID-19 的患者，无性别限制，每天给予100 mg 西地那非治疗14 d，研究西地那非治疗COVID-19 的安全性和有效性。智利的一项研究（NCT04489446）计划招募40 例患者，研究西地那非治疗（25 mg，Q 8h，连用7 d）对患者动脉氧合情况的影响[43]。意大利的DEDALO 试验计划在糖尿病及代谢综合征的COVID-19 患者中应用西地那非60 mg 治疗8 周，评估口服西地那非对轻中症患者疾病缓解的作用和对重症患者机械通气率的影响[35]。以上研究均尚在进行中。因此，西地那非对COVID-19 患者的作用有待进一步研究证明。

4 总结与展望

目前，全球COVID-19 疫情形势依然严峻，死亡人数仍在不断增加。在加紧疫苗研发的同时，寻找能够有效治疗COVID-19，改善预后的安全、经济、易获得药物是当下的另一要务。从作用机制来看，西地那非可多角度调节过度激活的免疫反应，减轻肺损伤，在COVID-19 患者中具有良好的应用前景，但目前尚缺乏高质量的证据支持。临床上仍应结合实际情况谨慎使用。

利益冲突:所有作者均声明不存在利益冲突