肺炎的控制：从氯喹到替米考星

谭涛

摘  要：新型冠状病毒和猪繁殖与呼吸综合征病毒（Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus，PRRSV）都是单股正链RNA病毒，同属于套式病毒目，感染动物的肺部后都可以引起肺炎。在新型冠状病毒肺炎疫苗应用之前，用氯喹治疗新冠肺炎疫情，不仅如此，氯喹还能在体外抑制PRRSV的复制。在动物抗生素中，替米考星也具有类似的作用。该抗生素是一种动物专用的大环内酯类抗生素，可用于控制猪的支原体肺炎、巴氏杆菌病和放线杆菌胸膜肺炎。体内和体外试验都表明，该药还能降低PRRSV在巨噬细胞内的复制速度，降低炎症反应。本文回顾了氯喹对新型冠状病毒肺炎的作用机理，同时探讨了替米考星控制猪呼吸道疾病的研究进展。

关键词：氯喹;替米考星;猪繁殖与呼吸综合征病毒;抗病毒;炎症

中图分类号：S855        文献标志码：A     文章编号：1001-0769（2021）03-0117-08

1  氯喹（Chloroquine，CQ）及其衍生物为何能用于治疗新型冠状病毒肺炎

随着新型冠状病毒肺炎 （以下简称“新冠肺炎”） 病毒疫苗的使用，新冠病毒传播得到控制只是时间的问题。但是，在新冠肺炎疫情暴发之初无疫苗的时候，为了减少患者的损伤，全球医学界试用了各种药物，如α-干扰素（广谱抗病毒）、利托那韦（又称“克力芝”，可抑制病毒转录和翻译）、瑞德西韦（可抑制病毒RNA合成酶的活性）和阿比多尔（血凝素抑制剂）等。然而，其中一种名叫氯喹的药物颇引人注目，该药是一种用于抗寄生虫感染的老药，我国医生推荐用于治疗新冠肺炎。在新冠肺炎疫情暴发初期，美国食品与药品管理局也发布了一份医药产品紧急使用授权名单，批准氯喹及其衍生物羟氯喹可用于治疗某些新冠肺炎病例。目前，印度的新冠肺炎疫情很严重，针对缺少新冠病毒疫苗的状况，该国也使用阿维菌素和氯喹对患者进行治疗。笔者查阅与氯喹相关的一些文献后发现，早在1996年研究人员已发现氯喹在体外试验中能够有效抑制猪繁殖与呼吸综合征病毒（Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus，PRRSV），氯喹对新冠病毒和PRRSV的抑制机理有相似之处，下文首先阐述氯喹为何能用于治疗新冠肺炎。

氯喹是一种抗疟原虫的药物，其前体来自金鸡纳树皮中的抗疟成分——奎宁，后来德国拜耳公司在奎宁的基础上合成了氯喹这种疗效更高的抗疟原虫药物。而羟氯喹是氯喹的衍生物，与氯喹相比，毒性更小、疗效更高，抗疟疾的机理相似。从20世纪80年代起，国外诸多研究表明，氯喹在体外试验中能有效杀灭引发艾滋病、登革热、丙肝、基孔肯雅热、  A型流感、新城疫、口蹄疫、非典型性肺炎、中东呼吸综合征等在内的多种病毒，能抑制这些病毒在细胞内的复制。体外研究也证实了氯喹对非典型性肺炎有效。

氯喹及其衍生物的分子含有弱碱性基团，并具有获取质子的趋向性，在动物体内会向酸性区域富集，尤其是在溶酶体中（包括机体细胞溶酶体和疟原虫溶酶体），溶酶体中的氯喹浓度可以达到细胞质或细胞外培养液中浓度的  1 000倍。

氯喹及其衍生物對新冠肺炎的治疗机理有三个方面：

⑴ 降低溶酶体内的pH，抑制病毒的复制。很多病毒通过胞吞、膜融合进入细胞，在内体囊泡中短暂停留，此时需要依赖宿主细胞溶酶体、内体、囊泡内的生化酶来裂解病毒衣壳，从而将遗传物质释放到细胞质中进行复制。这些酶需要在低pH的酸性环境下才能被激活。氯喹及其衍生物进入机体后向酸性区域富集，尤其是溶酶体、囊泡、内体、高尔基小泡等低pH的细胞器内，提高这些区域的pH，导致依赖低pH激活的生化酶功能受到抑制，从而抑制病毒在细胞内发生脱衣壳作用，减缓病毒基因组释放到胞质内启动复制（图1）。氯喹在细胞内酸性区域富集和升高pH的特性，是其抗病毒作用的关键途径。这种pH调节作用可以减缓病毒复制的速度，给机体免疫系统争取时间，让机体逐渐产生足够的免疫力，最终通过自身免疫力清除病原。

⑵ 氯喹会影响新冠病毒的受体。新冠病毒以呼吸道上皮细胞表面的血管紧张素转化酶2                           （Angiotensin Converting Enzyme，ACE2）蛋白分子为受体感染细胞。体外试验表明，氯喹能够影响非洲绿猴肾上皮细胞表面ACE2分子的糖基化，糖基化水平降低的ACE2不能有效介导非典型性肺炎病毒感染细胞的过程。ACE2的糖基化在病毒与易感细胞的结合中起着重要的作用。这也是为什么降低ACE2的糖基化水平能够抑制冠状病毒对细胞的入侵。

⑶ 氯喹可以减轻新冠肺炎患者的炎症反应。动物机体的免疫系统是一把双刃剑，正常水平的免疫反应对机体抵抗外来病原微生物必不可少，而过度的免疫应答反应则会导致免疫系统攻击动物自身的正常组织和器官，导致各种自体免疫。氯喹的抑制作用主要有两种：一种是降低溶酶体等细胞器的酸性环境（使溶酶体的pH升高），影响抗原呈递细胞的抗原呈递能力;另一种是降低巨噬细胞分泌的炎症因子[主要是白细胞介素-1（Interleukin-1，IL-1）和IL-6]，从而起到减轻炎症的作用。在新冠病毒导致的肺炎症状中，个别病人由于病毒感染引发了“细胞因子风暴”，正常肺部组织被严重破坏，而氯喹可以在一定程度上减轻肺部炎症。法国医疗人员使用氯喹和阿奇霉素来治疗患新冠肺炎的病人，可以快速地让病人的新冠病毒核酸阳性转为阴性（图2）。

2  替米考星用于治疗猪繁殖与呼吸综合征及其继发感染

Kretuz等在1996年进行了一项体外试验，结果显示氯喹可以抑制PRRSV的复制，机理是PRRSV需要在酸性环境中才能更好地完成在MARC-145细胞的胞吞作用。在动物抗生素中，替米考星具有类似氯喹的作用，其控制猪呼吸道疾病的原理如下：

⑴ 控制呼吸道尤其是肺部的细菌性感染。替米考星是一种大环内酯类抗生素，用于治疗动物呼吸道系统疾病，对猪的支原体肺炎、放线杆菌胸膜肺炎以及巴氏杆菌病有很好的疗效。因此，替米考星既可以控制这些细菌性疾病的原发感染，又可以控制病毒性疾病暴发后这些细菌病的继发感染。

⑵ 对PRRSV的间接抑制作用。多项研究表明，替米考星能间接抑制PRRSV的复制。其抑制病毒复制的机理和氯喹一样，都是通过改变细胞内体和溶酶体的pH来实现的。PRRSV和新冠病毒都是单股正链RNA病毒，感染细胞和复制的过程也十分相似。巨噬细胞是PRRSV的靶细胞，表面存在PRRSV的多种受体，有CD163、硫酸肝素、波形蛋白、CD151和唾液酸黏附素。PRRSV能够识别这些特异性受体，并通过受体介导的胞吞作用进入细胞。PRRSV进入细胞后形成内体和溶酶体，在溶酶体内蛋白水解酶的作用下释放衣壳内部的遗传物质，继而在细胞质内进行复制（图3）。

蛋白水解酶的激活需要中性或低pH环境。替米考星向酸性的溶酶体内富集，其在溶酶体内的数量可以占整个细胞内含量的85%;替米考星带有2个碱性基团，因此可升高溶酶体内部的pH，抑制蛋白水解酶的激活，减弱病毒的脱衣壳作用，减缓复制速度。Du等将替米考星与多种抗病毒药物如氯喹、金刚烷胺、维拉帕米和氯化铵进行体外对比试验，证明替米考星具有和这几种抗病毒药物相似的抑制PRRSV的效果，无论对北美型PRRSV还是欧洲型PRRSV，都成功地降低了病毒的细胞感染量和核酸含量（图4）。

体内试验也证实了替米考星对PRRSV的作用。Lin等在中国台湾和广州的猪场进行了对照试验。试验时，将保育猪分成试验组和对照组，试验组保育猪断奶后3周连续使用替米考星，对照组保育猪不使用替米考星;随后，   在4周、6周、8周、10周、12周对猪采血，定量检测PRRSV水平。使用替米考星的猪血液中PRRSV的载量显著低于不加替米考星的猪（图5），日增重也更高。

⑶ 减轻炎症反应。PRRSV的感染可以造成炎症反应， 剖检时可以见到肺脏肿胀、颜色变深以及实变（图6）;微观病变表现为间质性肺炎，镜检可见单核细胞浸润造成的肺泡隔膜增厚，细支气管周和血管周出现血管阻塞、出血，肺脏细胞肥大和增生，炎症细胞和坏死组织在肺泡腔内增加，淋巴滤泡增生、肥大（图7）。这种炎症反应不仅出现在肺脏，还出现在其他的器官和组织，如心脏、脑部、脾脏和淋巴结等，造成心肌炎、脑炎、淋巴组织炎等。

细胞因子可以造成炎症反应，替米考星可以调节细胞因子的表达，从而抑制和减轻炎症反应。同时，作为大环内酯类药物，替米考星可以增强吞噬细胞的吞噬效率，使之更有效地吞噬凋亡细胞，减少细胞凋亡和破裂导致的炎性因子释放，进一步减轻炎症反应（图8）。替米考星还具有免疫调节和抗炎作用，能够抑制“细胞因子风暴”，并能通過免疫调节作用，减轻与缓和感染后的临床症状。猪繁殖与呼吸综合征发生后往往伴有细菌性的继发感染，这种混合感染往往会造成严重的肺炎。在实际临床应用时，替米考星配合其他药物可以显著降低猪繁殖与呼吸综合征阳性场保育猪的死淘率：在湖北某猪场，保育猪发生猪繁殖与呼吸综合征，并继发了多种细菌感染，包括肺炎支原体、副猪嗜血杆菌、猪链球菌，使用替米考星和磺胺类药物后，保育猪的死亡率显著降低（表1）。

Cao等对替米考星和泰乐菌素进行抗炎效果试验，他们用脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）刺激巨噬细胞和小鼠外周血单核细胞（Peripheral Blood Mononuclear Cell，PBMC），后两者会产生一氧化氮（NO）、前列腺素E2（ Prostaglandin E2，PGE2）和细胞因子。与使用5 μg/ mL剂量的疗效相比，使用10 μg/mL和20 μg/ mL的替米考星和泰乐菌素治疗，显著降低了6-酮-前列腺素F1、PGE2、NO、肿瘤坏死因子-α（ TNF-α）、IL-1β和IL-6的含量，并增加了IL-10的生成。同时，环氧合酶2（Cyclooxygenase 2，COX-2）和诱导型一氧化氮合酶（Inducible Nitric Oxide Synthase，iNOS）基因表达也显著降低。这些结果说明，大环内酯类药物可调节炎症过程中涉及的几种介质和细胞因子的合成，从而发挥抗炎作用（图9、图10和图11）。

3  小结

氯喹和替米考星作为亲溶酶体类药物，都具有间接抑制病毒复制的作用，它们的作用机理不是直接作用于病毒本身，而是升高巨噬细胞溶酶体的pH，使病毒的复制速度减缓。替米考星携带的碱性基团使其更容易向酸性的溶酶体内富集，减弱PRRSV的脱壳作用，降低复制速度，从而减轻病毒血症的严重程度，减少猪的排毒。同时，氯喹和替米考星都可以调节炎症因子的表达，从而降低炎症反应，减轻肺部的损伤。除了这两种机制之外，作为大环内酯类抗生素，替米考星具有控制细菌性继发感染的作用，使猪群的PRRSV感染以及继发的细菌性疾病都得到控制，在临床使用时，可以和磺胺类广谱抗生素共同使用，以降低感染猪群的死亡率和淘汰率。

疾病的治疗是个复杂的过程，猪病的治疗也是一样，对于猪繁殖与呼吸综合征的控制，除了使用具有针对性的药物外，还需要使用安全性高的疫苗、良好的管理、充足的营养以及专业的生物安全等，这样才能在控制猪繁殖与呼吸综合征和继发感染时取得更加切实的效果。