西地那非對新型冠狀病毒肺炎急性肺損傷的潛在治療作用

錢鈺玲綜述，何建國審校

新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）自2019 年12 月爆發(fā)以來已迅速發(fā)展為全球性大流行并造成了上百萬人死亡[1]。嚴重肺損傷所致的呼吸衰竭是COVID-19 最常見的死亡原因[2-3]。目前尚缺乏治療COVID-19 的特效藥物，治療上主要以支持及對癥治療為主，同時積極治療基礎疾病，防治并發(fā)癥[4-5]。西地那非是選擇性5 型磷酸二酯酶抑制劑（phosphodiesterase type 5 inhibitor，PDE5i），除經(jīng)典的擴血管作用外，還具有抗炎、抗氧化、抗凋亡等作用，在各類急性肺損傷模型中都表現(xiàn)出了一定的保護和治療作用。本文通過分析COVID-19 所致的急性肺損傷的病理生理特點及西地那非對急性肺損傷的作用機制，探討西地那非對COVID-19 患者潛在的治療作用。

1 COVID-19 所致的急性肺損傷

COVID-19 是一種以發(fā)熱、干咳、咽痛、乏力等急性呼吸道感染癥狀為主的急性呼吸道傳染病[4]，其中重型和危重型患者疾病進展迅速，預后較差。臨床數(shù)據(jù)顯示，重癥監(jiān)護病房（ICU）患者總體死亡率可達22%～64%[6]。死亡患者多為老年人，常合并不同程度的慢性基礎疾病史，包括糖尿病、心血管疾病等，呼吸衰竭或相關并發(fā)癥是最主要的死亡原因[2-3，7-8]。

尸檢和穿刺組織病理觀察表明，肺是COVID-19的主要靶器官，主要病理表現(xiàn)包括彌漫性肺泡損害伴漿液、纖維蛋白性滲出，細胞脫屑和透明膜形成[4，9-10]。肺小血管和肺泡毛細血管充血、水腫，可見單核細胞和淋巴細胞浸潤及血管內(nèi)透明血栓形成[10]。此外，心、肝、腎、腦、胃腸道等均可見不同程度的炎癥、損傷和壞死[4]。臨床病理分析發(fā)現(xiàn)，COVID-19 死亡患者肺內(nèi)有大量CD4+和CD8+淋巴細胞浸潤，而外周血T 細胞數(shù)量明顯減少，且均處于過度激活狀態(tài)，表現(xiàn)為CD4+T 細胞中具有高度促炎效應的Th17 細胞增加，CD8+T 細胞高細胞毒性[9-10]，白細胞介素（IL）6、腫瘤壞死因子a（TNF-α）等促炎細胞因子水平也明顯升高，其中IL-6 升高與患者預后密切相關[2，11]?？梢?，免疫過激和炎癥風暴是導致COVID-19 患者嚴重急性肺損傷甚至發(fā)展為急性呼吸窘迫綜合征的重要原因。

此外，COVID-19 患者存在明顯的凝血異常，毛細血管內(nèi)微血栓形成和肺栓塞可使肺血管阻力增加，肺血管壓力升高，導致右心功能不全[12]。COVID-19 患者血管緊張素Ⅱ（Ang Ⅱ）水平明顯升高[13]，加之缺氧、肺血管內(nèi)皮損傷所致的縮血管物質大量釋放，可使肺血管收縮，阻力增大。這也解釋了為什么COVID-19 患者床邊心電圖常見右心室應變，甚至出現(xiàn)右心室擴張[6，10]。

2 西地那非對急性肺損傷的作用

西地那非通過與環(huán)磷酸鳥苷（cGMP）競爭PDE5的結合位點，抑制cGMP 的降解。cGMP 是體內(nèi)重要的第二信使，參與多種信號通路的調節(jié)。由于PDE5 在肺組織中大量表達，西地那非可選擇性作用于肺組織[14]。大量動物研究表明，西地那非對各種原因所致的急性肺損傷都有一定的保護和治療作用[15-20]。

西地那非因其選擇性擴張肺血管的作用而被廣泛應用于肺動脈高壓患者[21]。肺血管收縮在急性肺損傷患者中亦不少見，內(nèi)皮功能障礙、低氧、微循環(huán)血栓形成等都可導致縮血管物質釋放增加，使肺循環(huán)阻力增加，甚至影響右心功能。研究表明，在胎糞誘導的急性肺損傷豬模型中，胎糞吸入導致肺循環(huán)阻力顯著增加，而低劑量的西地那非治療可降低急性肺損傷豬的肺血管阻力并改善氧合指數(shù)[20]。

炎癥細胞聚集是急性肺損傷重要的病理生理過程，可釋放大量趨化因子和促炎細胞因子，產(chǎn)生過度的炎癥反應，進一步加重組織損傷。在脂多糖（LPS）誘導的急性肺損傷小鼠模型中，腹腔注射西地那非可劑量依賴性地減輕肺水腫，減少肺泡灌洗液中白細胞總數(shù)及中性粒細胞的比例，抑制肺組織中TNF-α、髓過氧化物酶活性、一氧化氮（NO）含量、總一氧化氮合酶（NOS）活性及誘導型一氧化氮合酶（iNOS）活性的增加[17]。Kosutova 等[15]在生理鹽水灌洗誘導的急性肺損傷模型中也觀察到了類似現(xiàn)象，西地那非顯著減少肺內(nèi)中性粒細胞滲出和促炎因子TNF-α、IL-8、IL-6 的釋放，抑制氮氧化物的產(chǎn)生，減輕肺水腫，改善血氣等呼吸參數(shù)。研究表明，cGMP 信號通路參與下調內(nèi)皮細胞P 選擇素的表達，從而抑制白細胞的滾動、黏附和遷移[22]；同時可通過cGMP/蛋白激酶G（PKG）通路抑制多種炎癥因子的表達，包括TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-4、IL-8等，還可通過誘導血紅蛋白氧合酶1 抑制細胞因子和趨化因子的表達，調控炎癥反應[23]。可見，西地那非可抑制炎癥細胞的滲出和遷移，減少炎癥因子的釋放，減輕肺內(nèi)炎癥反應。

NO 對炎癥具有多重調節(jié)作用，生理水平的NO可抑制淋巴細胞活化和微血管滲出，發(fā)揮抗炎作用；但過量的NO 可產(chǎn)生毒性作用，促進炎癥反應，也可使活性氮（RNS）產(chǎn)生增加，加重炎癥損傷[15，24-25]。湯慧芳等[17]的研究發(fā)現(xiàn)在LPS 處理6 h 后，小鼠肺組織內(nèi)總NOS 活性明顯增加，且以iNOS 為主，NO升高的同時伴有肺組織損傷加重，西地那非可抑制NOS 的活性，從而抑制NO 的過度產(chǎn)生。另一方面，TNF-α 等炎癥因子可刺激iNOS 的轉錄[26]，西地那非可通過抑制炎癥因子的釋放減少iNOS 的生成，減輕過量NO 導致的不良作用。

氧化應激反應是急性肺損傷的另一重要病理生理機制。炎癥過程中釋放的大量活性氧（ROS）、RNS引起脂質過氧化，促進炎癥反應，加重組織損傷。西地那非對維持氧化-抗氧化平衡的積極作用已在多種炎癥模型中被證實[27-30]。西地那非可抑制氧自由基的產(chǎn)生并增強機體的抗氧化能力，發(fā)揮抗氧化作用[31]。在胎糞、嚴重燒傷和敗血癥所致的急性肺損傷大鼠中，西地那非可使谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化物歧化酶等抗氧化酶水平增加，使丙二醛、總體氧化應激水平和氧化應激指數(shù)降低，維持氧化-抗氧化平衡，降低肺部炎癥評分[18，27，29]。

此外，cGMP 依賴的蛋白激酶參與細胞存活/凋亡相關的復雜細胞信號通路，大量研究表明西地那非具有抗凋亡和促進細胞增殖的作用[16，23，32]。在急性肺損傷模型中，西地那非可抑制急性肺損傷所致的細胞凋亡標記物的升高[15，29]，但其機制尚不完全清楚。

3 西地那非在COVID-19 患者中的作用探討

現(xiàn)有研究表明SARS-CoV-2 通過與宿主細胞表達的血管緊張素轉換酶2（ACE2）結合，感染宿主細胞，包括肺泡上皮細胞、血管內(nèi)皮細胞等[33]。Ang II 可與SARS-CoV-2 競爭性結合ACE2 受體，并通過與AngII 1 型受體（AT1）結合介導ACE2 受體的下調、內(nèi)化和降解[34]。西地那非可抑制Ang II介導的AT1 受體下調[35]，從而促進AT1 受體介導的ACE2 受體的下調。Qiao 等[36]發(fā)現(xiàn)西地那非對SARS-CoV-2 3CL 蛋白酶具有較強的結合能力，可使SARS-CoV-2 構象發(fā)生改變，干擾其進入宿主細胞。因此，西地那非或可通過抑制SARS-CoV-2 進入宿主細胞，發(fā)揮保護作用。

炎癥過度激活所致的炎癥因子風暴和凝血功能異常是COVID-19 的重要特征[37]。SARS-CoV-2 侵入并損傷肺上皮細胞，導致細胞功能障礙、凋亡或死亡；激活巨噬細胞、中性粒細胞等釋放大量細胞因子和趨化因子，進而募集并激活其他炎癥細胞，產(chǎn)生級聯(lián)放大的炎癥反應。過度激活的免疫細胞釋放的大量促炎因子、蛋白酶、ROS 和RNS 等組織損傷因子，導致肺損傷和全身損傷[38]。炎癥與凝血系統(tǒng)之間存在復雜的相互作用，TNF-α、IL-6 等炎癥因子可促進凝血反應，抑制抗凝和纖溶系統(tǒng)，促進血栓形成；而大量凝血酶及其他凝血蛋白酶又可激活單核細胞、內(nèi)皮細胞和白細胞表面的蛋白酶激活受體，促進促炎細胞因子的釋放并使與白細胞滲出和結合相關的表面蛋白的表達增加，產(chǎn)生強大的促炎效果[39]。西地那非在各類肺損傷模型中均表現(xiàn)出了強大的抗炎作用，可抑制趨化因子和促炎細胞因子的釋放，減少肺內(nèi)炎癥細胞的聚集，抑制氧化應激反應和細胞凋亡，改善內(nèi)皮功能和氣體交換[15]。同時，抑制炎癥反應可減輕炎癥相關的凝血異常。西地那非還可通過NO/cGMP/PKG 途徑直接抑制血小板的黏附和聚集[40]，抑制血栓形成，改善微循環(huán)。此外，數(shù)據(jù)顯示，約13%的COVID-19 患者存在肺高壓的征象，右心功能不全可嚴重影響患者預后[41]。西地那非經(jīng)典的擴血管作用可減輕肺血管阻力，改善氧合和右心功能。以上證據(jù)表明西地那非對COVID-19 患者具有潛在的治療價值。

然而，目前關于西地那非治療急性肺損傷的研究多為動物實驗，尚缺少在人群中應用的證據(jù)。同濟醫(yī)院Ning 等[42]注冊了一項研究，西地那非對COVID-19 治療作用的飛行試驗（NCT04304313），計劃納入10 例確診COVID-19 的患者，無性別限制，每天給予100 mg 西地那非治療14 d，研究西地那非治療COVID-19 的安全性和有效性。智利的一項研究（NCT04489446）計劃招募40 例患者，研究西地那非治療（25 mg，Q 8h，連用7 d）對患者動脈氧合情況的影響[43]。意大利的DEDALO 試驗計劃在糖尿病及代謝綜合征的COVID-19 患者中應用西地那非60 mg 治療8 周，評估口服西地那非對輕中癥患者疾病緩解的作用和對重癥患者機械通氣率的影響[35]。以上研究均尚在進行中。因此，西地那非對COVID-19 患者的作用有待進一步研究證明。

4 總結與展望

目前，全球COVID-19 疫情形勢依然嚴峻，死亡人數(shù)仍在不斷增加。在加緊疫苗研發(fā)的同時，尋找能夠有效治療COVID-19，改善預后的安全、經(jīng)濟、易獲得藥物是當下的另一要務。從作用機制來看，西地那非可多角度調節(jié)過度激活的免疫反應，減輕肺損傷，在COVID-19 患者中具有良好的應用前景，但目前尚缺乏高質量的證據(jù)支持。臨床上仍應結合實際情況謹慎使用。

利益沖突:所有作者均聲明不存在利益沖突