抗氧化劑用于輔助治療新型冠狀病毒肺炎的思考和建議*

吳鵬飛，王 芳，陳建國

華中科技大學同濟醫(yī)學院基礎醫(yī)學院藥理學系，武漢 430030

2020年伊始發(fā)生于湖北省武漢市等地區(qū)的新型冠狀病毒肺炎(簡稱新冠肺炎)疫情已成為本世紀一次極為重要的公共衛(wèi)生事件。疫情發(fā)生后，廣大醫(yī)療工作者積極投入一線，奮力遏制疫情蔓延。在沒有抗新冠病毒特效藥的情況下，我國臨床工作者通過在呼吸支持等對癥治療基礎上聯合運用廣譜抗病毒藥，如干擾素、抗感染藥、免疫調節(jié)藥、中成藥等[1]，奮力遏制疫情蔓延，截止3月15日已成功治愈67000余名輕重癥患者?？萍脊ぷ髡咭惭杆匍_展抗病毒藥物研究，發(fā)現了多個潛在的抗新冠病毒藥[2-4]，其中克力芝(洛匹那韋/利托那韋)、阿比多爾、瑞德西韋、磷酸氯喹等均已啟動了治療新冠肺炎的臨床試驗。

由于目前尚無針對新冠病毒的特效藥，在新冠肺炎患者的康復過程中，人體免疫系統依然扮演著清除病毒的主力軍角色，通過中和抗體阻止病毒吸附細胞，并通過T細胞介導的特異性細胞毒作用清除感染病毒的細胞。此外，非特異免疫細胞如巨噬細胞等也通過抗體介導的吞噬作用參與病毒清除。臨床研究發(fā)現，非特異性免疫過度激活后產生過量促炎因子(如IL-6、IL-10等)形成的“細胞因子風暴”(cytokine storm)是導致新冠肺炎患者重癥化和致死的重要原因[5-6]。細胞因子風暴是機體對外界病原刺激產生的過激免疫反應，由Ferrara等[7]于1993年提出，廣泛存在于多種感染性疾病，如流感、SARS、登革熱等的病理過程中。巨噬細胞和細胞因子形成特定病理條件下的正反饋調節(jié)機制，使得炎性細胞因子水平在組織、器官中不受控地急劇升高，進而對肺部細胞尤其是毛細血管內皮細胞發(fā)起攻擊，導致出血、水腫等損傷以及呼吸功能衰竭，還會引發(fā)全身炎癥反應綜合征，造成如心臟、腎臟等其他多個重要組織器官的損傷[8]。目前臨床對細胞因子風暴的治療主要使用糖皮質激素類藥物如氟替卡松、布地奈德等，但糖皮質激素對免疫功能有廣泛的抑制作用，因此可能易化病毒的感染和擴散，且具有廣泛的不良反應，國際上對其應用于新冠肺炎的治療存有爭議[9]。尋找更好的藥物治療方案，預防和對抗細胞因子風暴，對降低新冠肺炎的危重癥率和死亡率有重要的意義。

抗氧化劑是一類廣泛應用于疾病預防和治療的藥物。由于巨噬細胞的異常激活和細胞中活性氧信號密切相關，而病毒感染和缺氧引起細胞損傷的機制也和活性氧堆積引起氧化性損傷有關，因此在不改變現有治療方案前提下，合理使用呼吸科臨床廣泛應用的抗氧化劑，如N-乙酰半胱氨酸、維生素E等，具有調控抗氧化基因表達效果的抗炎平喘老藥阿司咪唑，以及富含抗氧化劑成分的中藥如連翹、紅景天、黃芩等，有望對新冠肺炎產生理想的輔助治療作用，值得臨床的高度關注。

1 活性氧及抗氧化劑在新冠肺炎中的可能作用

巨噬細胞將病原體吞噬到胞內后，會通過溶酶體來降解病原體結構，同時借助“氧依賴”的途徑對其進行殺滅。活性氧(reactive oxygen species，ROS)是人體細胞有氧代謝產生的一類氧的單電子還原產物，因其產生迅速、性質活潑，可與蛋白質、核酸、脂類等大分子發(fā)生氧化反應，引起蛋白質變性、核酸斷裂、脂質過氧化等改變。此外，ROS還可作為信號分子，通過對半胱氨酸等氨基酸殘基的氧化修飾調控激酶和轉錄因子活性，參與細胞的生理和病理生理過程。線粒體中的有氧呼吸鏈，細胞膜上的NADPH氧化酶，細胞內的過氧化物酶體、溶酶體和微粒體，都是ROS的重要來源。巨噬細胞通過細胞膜上的NADPH氧化酶和線粒體產生大量的ROS，一方面殺滅病原體，另一方面作為誘導巨噬細胞炎性分化的信號。一般認為巨噬細胞具有致炎性的M1分型和抗炎性的M2分型。M1型巨噬細胞中促炎性轉錄因子如NF-κB、STAT1等轉錄活性升高，產生大量炎癥因子如TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12等；M2型巨噬細胞中抗炎性轉錄因子如STAT6等轉錄活性升高，產生抗炎性的細胞因子如TGF-β1、IL-1Ra等。ROS可直接激活NF-κB、STAT1等促炎性轉錄因子的轉錄活性，扮演了調控巨噬細胞M1型分化、產生過量炎癥因子的關鍵信使角色[10-11]。因此，抑制ROS有望成為預防新冠肺炎中炎癥風暴的重要干預環(huán)節(jié)。

可直接清除ROS或者抑制ROS生成的藥物稱之為抗氧化劑。體內也存在清除ROS的抗氧化酶和抗氧化劑分子，如超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶及谷胱甘肽等。臨床常用的抗氧化劑包括維生素C、維生素E、N-乙酰半胱氨酸、依達拉奉、普羅布考等，多種常用中藥中也富含抗氧化性的活性成分，如連翹、紅景天、金銀花、黃芩、何首烏等[12-16]?？寡趸瘎┰谂R床上廣泛用于肝臟損傷、高血脂、急性腦損傷、白內障、病毒性肝病、不孕癥等疾病的治療。和基礎研究發(fā)現氧化應激在多種疾病如神經退行性疾病、腫瘤、糖尿病等中扮演關鍵性角色不同，抗氧化劑在臨床疾病治療中的作用還有爭議。這和疾病發(fā)生中ROS產生的時空特征密切相關。由于ROS半衰期較短，在體內產生后很快被體內抗氧化劑所清除，其實際濃度大多時候可能比較低。治療過程中補充抗氧化劑受制于藥代動力學特征，并不能與病理性ROS及時反應。

我們的早期研究發(fā)現，抗氧化劑如維生素C等的預防用藥對尚未發(fā)生的細胞氧化損傷有較好的預保護作用，但對已經發(fā)生的細胞氧化損傷不產生明顯的修復效應[17]。氧化損傷往往是ROS和靶標發(fā)生氧化反應的結果，涉及到生物大分子的氧化修飾和炎性信號通路的激活，單用抗氧化劑清除未反應的ROS難以取得立竿見影的效果。相對于疾病治療，基礎和臨床研究均顯示抗氧化劑在預防疾病中可能扮演著更有價值的角色。在新冠肺炎中，對尚未發(fā)生細胞因子風暴的輕中度患者，使用抗氧化劑輔助治療可能產生“一箭三雕”的預防性效果?？寡趸瘎┛赡芡ㄟ^抑制ROS信號依賴的巨噬細胞過度活化、預防細胞因子風暴，避免癥狀快速惡化。新冠肺炎患者肺功能損傷導致的缺氧性組織損傷如腦損傷、心臟損傷等，其重要機制是組織氧供不足引起的細胞呼吸作用抑制，電子傳遞鏈不能將氧完全轉化成水，從而產生大量中間產物ROS，因此使用抗氧化劑可能起到預防缺氧性組織損傷的作用。此外，研究認為病毒增殖引起的細胞損傷和其復制時產生的過量ROS密切相關[18]，抗氧化劑可能減少病毒帶來的細胞損傷?，F將幾種有價值的抗氧化劑總結如下，以期對臨床上新冠肺炎的治療提供一定的借鑒。

2 維生素E

維生素E是一種具有苯并吡喃結構的脂溶性抗氧化劑，臨床主要用于心、腦血管疾病及習慣性流產、先兆流產的輔助治療。維生素E苯環(huán)結構上活潑的酚羥基具有很強的抗氧化性，在自由基鏈式反應中可猝滅單線態(tài)氧并形成穩(wěn)定性高的半醌式自由基——生育酚自由基，從而阻斷自由基反應鏈，阻止脂質過氧化。在呼吸科疾病中，維生素E被發(fā)現其單獨使用或作為輔助用藥可改善新生兒呼吸窘迫綜合征，減少支氣管和肺發(fā)育不良的發(fā)生率，其保護效果優(yōu)于氧療組和對照組[19-21]。在阻塞性睡眠呼吸暫停的動物模型中，維生素E也表現出一定的治療效果[22]。此外，有研究發(fā)現維生素E可能減輕禽流感病毒感染引起的癥狀[23-24]。相對于目前引起較多關注的維生素C，維生素E脂溶性強，更易透過細胞膜進入靶細胞，且作用機制更為單一，安全性更強。由于維生素E在臨床上也用于預防心、腦血管疾病，對新冠病毒引起的缺血性卒中發(fā)生可能也有潛在的預防作用。

3 N-乙酰半胱氨酸

N-乙酰半胱氨酸是呼吸科常用藥物，臨床主要用于術后咯痰困難、急慢性支氣管炎、支氣管擴張、肺炎、肺氣腫等引起的痰液粘稠、咯痰困難、痰阻氣管、乙酰氨基酚中毒的解毒以及間質性肺炎、肺纖維化的長期治療等。N-乙酰半胱氨酸的藥理作用主要來自于其在體內代謝成半胱氨酸所釋放出的硫醇結構。高濃度的硫醇對二硫鍵有裂解作用，可用于稀釋痰液，促進痰液排出。硫醇結構中的巰基具有較強的親核性，對外源性化學毒物以親核進攻的方式解毒，可用于藥物中毒的解救。硫醇結構具有的活潑氫，可捕獲自由基活潑電子發(fā)生奪氫反應，將自由基轉變?yōu)閹€基自由基、進一步形成二硫鍵，具有強大的自由基清除效果。N-乙酰半胱氨酸在體內細胞內代謝產生的半胱氨酸是體內合成谷胱甘肽的前體，通過上調谷胱甘肽水平、增強細胞抗氧化應激能力。此外，硫醇結構與作為炎癥信號的一氧化氮結合成亞硝基硫醇，具有一定的抗炎活性。研究發(fā)現N-乙酰半胱氨酸會抑制高致病性禽流感病毒H5N1所引起肺上皮細胞中促炎因子的合成[25]，并減少流感病毒A和B感染肺泡Ⅱ型上皮細胞后的炎癥反應[26]。在動物實驗中，N-乙酰半胱氨酸也可減輕流感病毒或禽流感病毒引起的肺部炎癥[27-28]。臨床病例報告顯示，對一位48歲的甲型流感患者給予高劑量N-乙酰半胱氨酸(每天100 mg/kg)后，其重癥肺炎和膿毒性休克癥狀得到明顯改善[29]。重癥新冠肺炎可能會有肺纖維化的后遺癥狀，而N-乙酰半胱氨酸已被常用于臨床多種肺纖維化的長期治療。由于N-乙酰半胱氨酸本身是呼吸科常用藥物，可用于治療新冠肺炎相關呼吸困難，并在應用中觀察其對新冠肺炎預后的影響。

4 阿司咪唑

阿司咪唑是一種臨床上呼吸科常用的抗過敏經典藥物，為新型H1組胺受體拮抗劑，用于慢性蕁麻疹、枯草熱、季節(jié)性過敏性鼻炎、過敏性結膜炎、過敏性哮喘等的治療，抗過敏作用強大，且中樞抑制等不良反應較少。從結構上看，阿司咪唑本身并不是強的抗氧化劑，但其可通過激活核因子E2相關因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2)大大增強細胞的抗氧化應激能力[30]。Nrf2是人體細胞內調節(jié)氧化還原平衡最重要的轉錄因子之一，在抵御外源性刺激和毒物的抗氧化應答基因表達中也扮演了核心的調控角色[31-32]。病毒感染細胞后的復制和翻譯過程會產生大量的ROS，造成細胞損傷，Nrf2介導的抗氧化應答基因表達會產生很好的細胞保護效果。有意思的是，在呼吸道合胞病毒模型中，Nrf2激活還產生了較好的抗病毒效果[33]。目前已知的Nrf2激動劑有蘿卜硫素、鄰叔丁基對苯二酚等。阿司咪唑是極少數具有Nrf2激動效果的臨床經典老藥之一。因此，發(fā)揮呼吸科老藥阿司咪唑的“余熱”，拓展其抗新冠肺炎的新用途，可能具有重要的研究價值。

5 富含抗氧化成分的中成藥

目前中成藥在新冠肺炎治療中發(fā)揮了越來越重要的作用。治療新冠肺炎使用到的很多中成藥都富含抗氧化的活性產物，如連翹中所含的連翹苷、金銀花中所含的木犀草素、紅景天中所含的紅景天苷、黃芩中所含的黃芩素、何首烏中所含的二苯乙烯苷、虎杖中所含的白藜蘆醇、陳皮中所含的橙皮素等[12-16]。這些抗氧化活性產物在新冠肺炎的臨床治療中可能發(fā)揮重要作用。中藥活性產物往往具有多重抗氧化機制。一方面黃酮、多酚等天然產物含有能直接清除自由基的酚羥基結構，一般認為酚羥基的數目和位置通過影響和自由基反應后所形成酚氧自由基的穩(wěn)定性，決定其抗氧化性；另一方面，黃酮等酚醌類物質的羥基和羰基作為配位基團，可螯合催化Fenton反應的金屬離子，顯著減少自由基生成。此外，多種天然產物如白藜蘆醇、二苯乙烯苷等在低濃度時可作為環(huán)境刺激物、誘導細胞應激反應途徑，通過激活沉默信息調節(jié)因子1(silent information regulator 1，SIRT1)的去乙?；富钚浴⑸险{細胞內抗氧化基因的表達，顯著增強細胞抗氧化應激能力[34-36]。一些中藥活性產物，如黃芩素、木犀草素、白藜蘆醇、姜黃素等也具有Nrf2激動劑的活性[37-39]。發(fā)掘中醫(yī)藥寶庫不僅對新冠肺炎的臨床治療有著積極的意義，通過藥理學深入研究其作用機制，還有望對揭示新冠病毒肺炎疾病的發(fā)病機制和治療靶點產生重要的啟示作用。

綜上所述，氧化應激在新冠肺炎相關病理損傷，如細胞因子風暴、缺氧性組織損傷和病毒致細胞損傷中都扮演著重要角色?！缎滦凸跔畈《痉窝自\療方案(試行第七版)》在氧療措施中提出“有條件可采用氫氧混合吸入氣(H2/O2：66.6%/33.3%)治療”，其主要理論依據也來自氫氣的選擇性抗氧化作用?？紤]到很多醫(yī)院缺乏氫氧混合吸入氣所需的特殊醫(yī)療設備(如氫分子理療艙、氫分子呼吸器等)，在不影響現有治療方案的基礎上，合理應用臨床常用抗氧化劑，尤其是臨床呼吸科常用藥物中的抗氧化劑和富含抗氧化劑的抗炎中成藥，可能在新冠肺炎重癥的防治中發(fā)揮重要的作用，值得臨床的高度關注。