从鼻腔黏膜免疫探讨中药外用在流感预防中的应用与前景

董毅智,张悦,李皓月,郝鸣昭,黎晓蕾,赵静

(1.中国中医科学院中医临床基础医学研究所,北京 100700;2.中国中医科学院国际合作处,北京 100700;3.中国中医科学院中国医史文献研究所,北京 100700)

流行性感冒(流感)是由正黏病毒科的RNA病毒—流感病毒引起的急性呼吸道传染病,曾多次引起世界性流感大流行[1-2],严重危害人类健康[3-4],全球每年有10亿病例,其中300～500万例为严重病例,导致29～65万例流感相关患者死亡[5]。尽管流感防控已取得很大进展,但仍是公共卫生领域的主要挑战之一。流感等传染病重在预防,目前流感预防主要以接种疫苗为主,同时包括口服抗病毒药物及中药预防[6]。因病毒变异导致已接种的疫苗有效性降低甚至无效,故流感疫苗覆盖率与接种率低,且口服药物作用有限、副作用大等[7],更多预防方法有待开发与应用。

流感属于中医“疫病”或“瘟疫”范畴,中药外用预防疫病历史悠久、方法多样[8]，如中药香囊对流感发病具有一定的预防作用，连续使用效果更好[9-10]。近年来，中药外用在流感等传染病预防中的应用不断增多,但其具体作用机制尚待明确。流感作为经口鼻传播的呼吸道传染性疾病,鼻腔黏膜及其免疫系统是抵抗流感病毒等病原体入侵机体的第一道防线,也是预防流感中药外用作用的首要途径。因此,本文以鼻腔黏膜免疫为切入点,通过探讨中药外用在预防流感中的黏膜免疫机制,以期为中药外用预防流感作用与机制探索提供更多思路。

1 鼻腔黏膜免疫应答在流感预防中的作用

黏膜免疫系统包含80%免疫细胞和50%淋巴组织,是机体免疫网络的重要组成部分,黏膜表面的上皮细胞紧密排列,使机体免受外界多种病原微生物的侵扰,构成抵御外界病原体入侵的“第一道防线”[11]。鼻腔是机体气体交换的重要场所,也是上呼吸道的重要组成部分,其表面的呼吸道黏膜是仅次于消化道黏膜的第二大黏膜系统,包含着抵抗外来病原体、过敏物质及其他有害物质的特殊防御系统,即鼻腔黏膜免疫系统[12]。

1.1 鼻腔黏膜及其免疫抗体可阻止病原体的感染和入侵

体液免疫产生抗体主要是IgG、IgM和IgA等,而黏膜免疫产生的抗体为独特的免疫球蛋白分子即分泌型免疫球蛋白A(Secretory immunoglobulin A,SIgA)[13]。SIgA是黏膜表面最重要的抗体,它能有效地阻止病原体黏附于黏膜表面,抵御病原体的感染和入侵,局部SIgA的缺失会增加黏膜感染的易性。SIgA既是机体黏膜抵抗感染的重要因素,也是多种黏膜疾病的诊断和预后评价的重要指标[14]。它是黏膜表面分泌量最多的免疫球蛋白,且具有不易被一般的蛋白酶水解的特点,使其成为黏膜免疫系统中的主要效应分子[15]。外界抗原分子跨越鼻黏膜上皮细胞(Nasal epithelial cells,NECs),其中,可溶性抗原易透过抗原提呈细胞(Antigen presenting cells,APCs)接触并相互作用,颗粒性抗原可被鼻黏膜摆动的纤毛清除,但NECs接触后,则极易被鼻相关淋巴组织中的微皱褶细胞(Microfold cell,M细胞)摄取[16]。APCs摄取抗原后激活了T细胞和B细胞,活化的B细胞分化为产生SIgA的浆细胞,SIgA中和特定抗原后生成抗原复合物,抗原复合物可被NECs清除。在黏膜表面活化的淋巴细胞可以通过淋巴系统到达远端黏膜部位,并通过“共同黏膜免疫系统”传递免疫。

1.2 鼻腔黏膜局部固有免疫应答在流感初始阶段快速活化

虽然纤毛和黏液素共同行使的黏液纤毛清除作用可以阻止环境空气来源的大体积物质进入肺泡,但包含大量病原体的小体积物质却能够伴随呼吸轻易地进入肺泡,它们的清除则需要鼻腔黏膜免疫系统来完成[17]。在病原体感染的初始阶段,鼻腔黏膜固有免疫系统能够快速活化并行使效应功能,例如,在呼吸道流感病毒感染过程中,鼻腔黏膜免疫系统的受体能够识别并结合病毒来源的单链RNA,通过活化其下游信号通路中的转录因子,从而促进干扰素和炎症细胞因子产生[18]。此外,固有免疫应答阶段产生的炎症细胞因子也有助于抗原特异性细胞的活化[19]。

1.3 鼻腔黏膜诱导整体特异性免疫应答持续发挥预防作用

黏膜下大量的树突状细胞是连接固有免疫应答与特异性免疫应答的桥梁。树突状细胞可分化为许多种不同的细胞类型,但在鼻腔黏膜中最重要的是CD103+树突状细胞。黏膜下树突状细胞具有独特的抗原摄取途径:①抗原经M细胞从上皮运送到固有层,激活树突状细胞;②抗原经抗体与上皮细胞的Fc受体,激活树突状细胞;③树突状细胞吞噬含抗原的凋亡上皮细胞;④树突状细胞的凸起伪足穿越黏膜上皮细胞间隙捕获抗原[20]。CD103+树突状细胞一旦被激活,就会迁移到引流淋巴结[21]。在淋巴结中,上述细胞可有效地将抗原交叉到CD8+T细胞上,从而促进适应性免疫[22]。

2 中药外用在流感预防中的应用及其免疫效应

2.1 中药外用在流感预防中的应用

中药外用形式多样,包括香囊、喷雾、香薰及空气消杀等形式。研究发现,中药香囊可以降低流感患病率和平均病程,缓解发热、鼻塞流涕、咽部充血等症状,并且安全性较高、使用方便、价格低廉[23-28]。鼻咽部的中药喷雾剂也能有效预防和治疗流感,在苍果喷雾剂预防流感病毒感染162例中,用药组发病率(5.83%)明显低于病例组(27.03%)[29]。保元菌毒清喷雾剂治疗流感总有效率为86.6%[30]。贯众清热灵喷雾剂治疗甲型H1N1流行性感冒疗效确切,可有效改善患者的流感样症状[31]。

中药外用还可通过焚烧或香薰的方式来对环境进行消杀,岭南地区在SARS和甲流疫情中广泛使用艾草和苍术熏蒸消毒空气[32],有医疗单位以苍术、艾叶烟熏进行空气消毒实验,均显示对预防感冒有一定作用[33]。还有实验研究显示烟熏和滴鼻剂都可促进甲I型流感感染小鼠的脾细胞活性,激发局部黏膜的免疫反应[34]。

2.2 中药外用在流感预防中对鼻腔黏膜及整体的免疫效应

中药外用通过吸入、滴入、喷雾等方式直接应用于鼻腔黏膜可直接增强鼻腔黏膜局部固有免疫。有研究显示中药熏蒸吸入在维持黏液纤毛传输系统功能改善方面有明显疗效,且可提高鼻腔黏膜的溶菌酶活性[35-36]。桂枝挥发油、桂皮醛、荆芥挥发油以及胡薄荷酮等中药外用活性成分可通过激活鼻腔黏膜免疫中Toll样受体7(Toll-Like Receptor 7,TLR7)通路,诱导白介素-1受体相关激酶4(Interleukin-1 receptor-associated kinase 4，IRAK-4)蛋白的表达,进而促使干扰素-β(Interferon-β，IFN-β)的高表达而发挥抗流感病毒作用[37-39]。苗药防感香囊可上调TLR7、干扰素-α(Interferon-α，IFN-α)、IFN-β的表达,通过Ⅰ型干扰素信号通路起到有效预防呼吸道感染,增强机体非特异免疫的作用[40-43],且苗药香囊可增加正常小鼠呼吸道中白细胞介素-2(Interleukin-2，IL-2)和白细胞介素-18(Interleukin-18，IL-18)等抗炎细胞因子的含量,进而增强正常小鼠鼻腔黏膜的局部免疫功能[44]。

在增强鼻腔黏膜局部固有免疫的同时,中药外用还可促进整体特异性免疫。外用芳香辟秽药物麝香、苍术、冰片等药直接作用于鼻腔黏膜,促进黏膜SIgA分泌[45],冰香散中的芳香挥发成分可提高小鼠脾组织和鼻淋巴组织T细胞亚群数量,能有效激活鼻相关淋巴组织的黏膜免疫能力和全身免疫力[46-48]。甘露消毒丹挥发油经鼻给药后,小鼠呼吸道SIgA含量显著提升,且灌胃给药与滴鼻给药合用比单一途径给药效果明显[49-52]。由苍术、草果、荆芥、香薷、藿香、薄荷、丁香提取的挥发油加入冰片组成的苍果喷雾剂,通过咽部黏膜给药可以下调咽部黏膜中黏附分子CD54、CD106的表达,增加咽部SIgA的含量,增强机体咽部黏膜免疫抵御病毒的功能,中和病毒,抑制病毒吸附和入侵,发挥其预防呼吸道病毒感染的作用[53]。芳香类药物中的挥发油可直接作用于呼吸道黏膜扩张毛细血管,改善局部微循环提高机体免疫功能发挥防病治病的作用[54]。苗药防感香囊增加了小鼠呼吸道和血清中的IgA和IgG,同时激活小鼠肺泡巨噬细胞、CD4+T细胞和CD8+T细胞,其预防流感的作用是通过激活鼻腔黏膜免疫及系统性免疫应答[55-56]。

3 中药外用调节鼻腔黏膜免疫预防流感的优势

3.1 可诱导不同免疫应答

2020年版《流行性感冒诊疗方案》[6]中用于预防流感的奥司他韦和扎那米韦是发挥抗病毒作用,《甲型H1N1流感中医药预防方案》[57]中用于预防流感的中药预防方是发挥提高系统免疫力作用。中药外用可直接激发鼻腔黏膜局部免疫发挥防治流感等呼吸道传染病的作用;同时,由于“共同黏膜免疫系统”的存在以及中药外用可调节免疫器官的功能从而激发全身免疫,能够大大提高免疫效果[58-59]。

3.2 作用直接起效快

鼻腔黏膜面积大,血管丰富,因此药物吸收迅速,给药后起效时间快。与口服中药汤剂相比,中药外用不经胃肠道,避免了药物在胃肠和肝脏的消化吸收过程,作用时间更短。与注射给药方式和传统内服中药相比,中药外用简单实用、安全方便,不需无菌操作、静脉导管或其他侵入式装置,也不需要煎煮中药和口服药物,作用直接,可提高患者的使用率和依从性。

3.3 剂型多样相对安全

中药外用有多种剂型,如香囊、香薰、滴鼻剂、喷雾剂等,也可以直接焚烧进行环境消杀,丰富的剂型能够使得中药外用适用于多种环境场所,多方面地进行流感预防。由于不限于时间地点,使用更加方便,所以能够根据临床需要达到高效、速效或长效的治疗作用。中药外用的给药途径不经过胃肠道,可减少胃肠道刺激;药物经皮肤或黏膜给药,制剂的生物利用度高、用药量少,如鼻腔给药剂量低,相当于口服药物剂量的1/10,剂量的降低可减少药物的毒副作用,所以中药外用相比于口服药物更加安全。

值得注意的是,调节鼻腔黏膜免疫的外用中药多为挥发性物质,应注意使用剂量、治疗周期与相关副作用,年老体弱及孕产妇等特殊人群尤应注意。同时,挥发成分容易受阳光、空气、温度、湿度、酸碱度等外在因素影响,剂型与保存有待研究。此外,中药外用剂型在临床安全性评价和临床有效性评价方面还需要进一步的研究[60-61]。

4 小结与展望

近年各种传染病包括非典、禽流感、中东呼吸综合征、埃博拉以及现时的新冠肺炎等频发,对全球公共卫生造成很大威胁。传统的药物及疫苗等防控方式,因各种原因导致其预防效果有限。鼻腔黏膜免疫作为人类抵御呼吸道传染病的“第一道防线”,能够提供更早和更全面的防护作用,有效将预防窗口前移,并且能够激活局部和整体免疫。由上述研究文献发现,中药外用在流感的预防中应用广泛,影响鼻腔黏膜免疫系统的固有免疫和特异性免疫,尤其是SIgA的表达,其在对抗流感中发挥重要作用,是机体鼻腔黏膜免疫应答系统的主要成分,具有抗体活性,能抑制病毒在鼻腔黏膜上皮细胞的附着,减缓病毒的感染等。因此,可作为中药外用研究的重点之一。

中药外用预防传染病具有悠久的历史,在实践中积累了大量有效的方法和药物,且具有独特优势,值得进一步开发与应用,以丰富未来传染病的防控方式。鼻腔黏膜是人体抵抗流感病毒感染的重要部位,同时又是中药外用干预流感感染的重要效应位点,我们建议应加强中药外用对鼻腔黏膜免疫应答的研究,这将会是中医药治疗流感类呼吸道传染病一个重要的切入点。无论是抗流感新活性物质的发现,还是基于鼻腔黏膜免疫应答的中药抗流感作用机制的探索,都有待于更多的科研工作者进行深入研究。