新型冠状病毒肺炎药物引起获得性长QT 综合征的研究进展

傅银 廉姜芳

廉姜芳，女，博士，教授，主任医师，博士研究生导师。现任宁波市医疗中心李惠利医院心内科主任，宁波市医工融合创新研究院执行副院长兼实验中心主任。担任浙江省医学会心电生理和起搏分会常务委员、浙江省康复医学会高血压分会常务委员、宁波市医学会心电医学分会主任委员等。主持国家自然基金3项，省级项目3 项。发表SCI 收录文章38 篇。主编、参编专著3 部。获得省、市科学技术奖多项。先后被评为浙江省高层次卫生创新人才、宁波市有突出贡献专家，宁波市第一层次领军创新人才等。

目前，新型冠状病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）仍在全球范围不断蔓延，由于其高度传染性及高死亡率，已成为全球医疗卫生系统的工作重点，但遗憾的是至今尚未研制出针对该病毒的特效药物，经过一些小型临床试验后，一些旧式药物已显示出了一定的临床益处，包括抗疟疾药物（氯喹、羟氯喹），大环内酯类药物（阿奇霉素），抗病毒药物（瑞德西韦、洛匹那韦、利托那韦），抗抑郁药物（氟伏沙明）等[1-4]，然而，尚未有任何大规模的随机临床试验支持其在COVID-19 的系统使用。其次，使用上述药物治疗COVID-19 相关的风险效益较为复杂。上述药物可能通过其作用于心脏钾通道，尤其是hERG 通道，引起QT 间期延长，从而增加药物诱发的尖端扭转型室性心动过速（torsade de pointe，TdP）和心源性猝死的风险[5-6]。人群中先天性长QT综合征（congential long QT syndrome，cLQTS）的患病率约为1︰2 000[7]，当服用一些药物时，这类人群对心脏离子通道阻滞作用更为敏感，致使QT 间期延长，如果贸然使用QT 间期延长的药物可能会进一步造成更大的伤害，所以必须了解药物的有效性及安全性，才能更好地治疗COVID-19 患者。

1 hERG 蛋白是药物获得性长QT 综合征（acquired long QT syndrome，aLQTS）的重要靶点

1.1 长QT 综合征（long QT syndrome，LQTS）及hERG蛋白 LQTS 是一种因心肌细胞膜离子通道功能障碍引起QT 间期延长的致心律失常疾病，分为cLQTS 和aLQTS，cLQTS 是由于编码心肌细胞离子通道异常引起的遗传性疾病，其中以2 型LQTS 最常见，占全部病例的30%～45%，由定位于7q35～36 上的KCNH2 基因（又称hERG）发生突变所致。hERG 编码心肌细胞膜上快速延迟整流钾电流通道（rapidly activating delayed rectifier K+channel，IKr）的α 亚基，hERG 基因的突变使hERG 通道蛋白功能表现为单倍型不足或显性负效应，电流IKr减少或完全消失。aLQTS 是由药物、电解质紊乱、心脏疾病例如心力衰竭、心动过缓、心肌病等因素所引起的可逆性QT 间期延长的综合征，其中以药物导致的aLQTS 最常见，多种药物与hERG 通道结合，包括抗心律失常药物、抗生素、抗病毒药物、抗疟药物、抗癌药物、抗精神病药物和抗抑郁药物，阻断IKr，导致动作电位3 期复极化延长，QT 间期延长[8-9]。

1.2 hERG 与药物结合的结构基础 大多数与LQTS 相关的药物显示与hERG 通道的阻滞有关，并且洗脱药物后可从阻滞中缓慢恢复。这些药物可能结合在通道内腔中激活门后面的位置，因此，药物仅在通道打开时才能进入其受体位点。对hERG 通道药物捕获和其结构功能的研究表明，hERG 的内腔很长，为捕获药物及与药物相互作用创造了一个相对较大的空间。另一方面，hERG 缺乏在大多数Kv 通道内部螺旋上高度保守的脯氨酸-X-脯氨酸序列，脯氨酸用来“扭动”内部螺旋，从而减少内部空腔内的空间[10]。研究显示，尽管大多数电压门控K通道的内部螺旋衬有脂肪族异亮氨酸或缬氨酸残基，hERG 的内部螺旋包含两个芳香族残基Y652和F656，两者是引起hERG 通道阻滞的药物的重要结合位点[11]。但是氟伏沙明具有对F656 和Y652 突变相对不敏感的hERG 通道阻滞特性，表明与LQTS 相关的药物还有其他作用机制[12-13]。例如大环内酯类抗生素（阿奇霉素）的分子大小表明，其不太可能与hERG 通道在内腔中结合，而必须与其他位置结合。

1.3 抑制hERG 通道的机制 hERG 钾通道的表达是一个较为复杂的调控过程：其首先在细胞核内转录生成hERG mRNA，继而在内质网内合成蛋白质并进行折叠和初步糖基化，经由高尔基复合体进一步加工再被运输到细胞膜上。研究表明，药物抑制hERG 钾通道导致aLQTS 的机制主要有两方面：一是药物直接阻滞hERG 钾通道的通道孔结构；二是药物影响hERG 蛋白的转运途径，使膜蛋白加工和成熟受阻，细胞膜上hERG 蛋白表达水平降低，相应hERG 功能受抑制，从而引发aLQTS，而随着对越来越多靶向hERG 通道药物的研究，很多药物研究证实上述两种机制可以协同工作。

2 COVID-19 相关药物

2.1 抗病毒类药物

2.1.1 瑞德西韦 瑞德西韦是由吉利德科学公司为治疗埃博拉病毒研制的一种新型广谱抗病毒药物，是在紧急情况下用于严重COVID-19 患者的唯一授权药物[14]。其作用机制是在复制过程中充当RNA聚合酶的底物，起竞争性地抑制作用，进而终止病毒的转录合成[15-16]。根据Wang 等[17]对COVID-19 重症患者的随机双盲对照多中心研究及美国国立卫生研究院研究显示，瑞德西韦治疗与对照组相比并不能减少死亡率，但可以明显缩短患者症状恢复时间，更快获得临床改善。瑞德西韦有抑制RNA 聚合酶作用，推测可能会影响hERG mRNA 转录过程，从而引起异常的电生理现象。有研究表明在人多能干细胞衍生的心肌细胞（human-induced pluripotent stem cell-derived cardiomyocytes，hiPSC-CMs）中，当瑞德西韦的水平高于估计的血浆峰值水平时，存在潜在的QT 延长风险，此外，通过测量用不同水平的瑞德西韦治疗的hiPSC-CMs 的电生理异常，收缩功能障碍和结构毒性来检查药物引起的心脏毒性，结果表明，瑞德西韦以剂量依赖性方式延长了动作电位时程，降低了hiPSC-CM 中的Na+峰幅度和自发搏动率，最终在更高水平导致自发搏动完全停止，表明过量或药物蓄积可能引起心脏不良反应[18]。在瑞德西韦治疗COVID-19 感染的心脏不良事件报道中，1 例患者在接受瑞德西韦治疗后的第3 天，出现窦性心动过缓，心率降至40～50 次/min，QTc 间期延长至555 ms，T 波异常。停用瑞德西韦后，患者的心率在3 d 内恢复到基线，并且QT 间期稳定在448 ms[19]。所以在使用瑞德西韦治疗COVID-19 患者中，尤其是在已有基础心脏疾病的患者中，应建议密切监测心电图，注意其QT 间期。

2.1.2 洛匹那韦/利托那韦 洛匹那韦/利托那韦是蛋白酶抑制剂，主要用于人免疫缺陷病毒（HIV）的治疗，有研究表明洛匹那韦/利托那韦可抑制糜蛋白酶样蛋白酶也称主蛋白酶的活性[16-20]。该酶是冠状病毒复制所必需的酶，通过抑制该酶的活性，可有效干扰病毒的复制和增殖。由于洛匹那韦的口服生物利用度低，并且其被CYP3A4 同工酶广泛代谢，因此洛匹那韦需要与利托那韦共同给药，以达到足以抑制病毒复制的药物水平[21]。在重度COVID-19 成人患者中，洛匹那韦–利托那韦的治疗与标准治疗至临床改善的时间无差异，28 d 时的死亡率相似，可见在该人群中，洛匹那韦–利托那韦的治疗并未有明显的益处[3]。美国食品和药物管理局的不良事件报告系统确定了蛋白酶抑制剂（安泼那韦、洛匹那韦、奈非那韦、利托那韦和沙奎那韦等）的使用与QT 间期延长之间的关联。Anson 等[22]已经证实了洛匹那韦、利托那韦在体外实验中可使IKr电流减低，表明使用该药物可能导致复极化储备的直接减少并同时增加aLQTS 的可能性。但目前仍缺乏洛匹那韦/利托那韦影响hERG 蛋白合成或转移的相关证据。Soliman 等[23]研究显示，与接受间歇性抗逆转录病毒疗法相比，使用蛋白酶抑制剂的方案（利托那韦增强药物浓度方案和非增强方案）均可使QT 间期延长，而中断蛋白酶抑制剂的使用可缩短其延长的QT 间期，使用利托那韦增强药物浓度方案和非增强方案治疗对QT 持续时间具有相似的影响，表明洛匹那韦-利托那韦联合治疗可能比洛匹那韦单药作用疗效好且延长QT 间期的不良反应差异小。

2.2 抗疟疾类药物 氯喹和羟氯喹，用于预防和治疗疟疾，并作为类风湿性关节炎和系统性红斑狼疮的抗炎剂，已显示出潜在的广谱抗病毒活性。血管紧张素转换酶2（angiotensin converting enzyme-2，ACE2）被证实为冠状病毒的受体[24]。氯喹和羟氯喹可能会干扰ACE2 受体的糖基化，从而阻止病毒与其靶细胞结合。该假设基于体外证据证明Vero 细胞上冠状病毒表面受体ACE2 的糖基化减少[25]。在体外实验，氯喹和羟氯喹对新型冠状病毒以及其他病毒显示出抗病毒作用，但是，更为有意义的体内研究依然不充分。虽然有些临床试验已经表明氯喹和羟氯喹治疗COVID-19 患者有一些有利的影响，但是大多数报告的数据仍是初步的[26]。氯喹和羟氯喹具有多种毒性，其中最令人担忧的是QT 间期延长的可能性和发生TdP 的风险，这可能会危及生命[27]。此外，氯喹和羟氯喹均通过CYP3AY 代谢，与CYP抑制剂如阿奇霉素联合使用时，将会增加发生心律失常的可能性[28]。Chorin 等[29]在一项实验中表明，在羟氯喹（首日800 mg，维持量400 mg）、阿奇霉素（500 mg）联合使用时，QTc 间期从基线（435±24）ms 增加至（463±32）ms，其中11%的患者QTc 间期严重延长至＞500 ms，这是恶性心律失常和心脏猝死的高危指标[30]。此外，有证据表明氯喹可阻断心肌细胞膜上的外向电流与内向电流，并且效力的顺序是IKl＞IKr＞INa＞ICaL。然而，也有报道显示氯喹可显著减慢hERG 通道失活的速率，增加hERG 蛋白质的转运[31]。这些不同的结果表明氯喹抑制hERG 通道的机制较为复杂。

2.3 大环内酯类抗生素 阿奇霉素是一种广谱的大环内酯类抗生素，主要用于治疗呼吸道和泌尿生殖道细菌感染。阿奇霉素与氯喹或羟氯喹一起使用，以预防或治疗COVID-19 患者的伴随细菌感染。有研究表明，羟氯喹与阿奇霉素联合治疗可降低COVID-19 相关死亡率和患者的病毒载量[32-33]。大环内酯类抗生素如红霉素和克拉霉素会增加发生严重心律失常的风险，而长期以来认为阿奇霉素对心脏的不良影响最小，但是由于接受阿奇霉素的患者在上市后监测期间自发报告了TdP 病例，阿奇霉素引起aLQTS 的可能性也不可忽视，在阿奇霉素3 倍临床相关浓度（114.6 mg/kg）诱导下心率显著减慢，PR、QRS 和QTc 间期均延长，剂量延长至5 倍临床相关浓度（191 mg/kg）时，窦性心律消失，出现室性心律失常，这可能导致心脏停搏，然而阿奇霉素对动作电位时程影响不大，只有在20 倍临床相关浓度时才显著延长[34]。这可能是因为阿奇霉素可同时阻滞心肌细胞膜外向电流IKr和内向电流INa、ICaL，且在HEK293 工具细胞上证实抑制K+电流浓度比抑制Na+电流浓度高3～4 倍[35]。但目前没有证据显示阿奇霉素是否会影响hERG 蛋白的合成与转运。

2.4 抗精神病药物 氟伏沙明是选择性5- 羟色胺再摄取抑制剂，Lenze 等[4]的最新报道指出，氟伏沙明可能降低有症状COVID-19 患者的临床恶化率。该药可通过刺激调节细胞因子产生的σ-1 受体来预防临床恶化[36]。氟伏沙明也可以通过抑制褪黑激素代谢肝酶CYP1A2 和CYP2C19，提高夜间褪黑激素血浆水平，褪黑激素可能通过对睡眠觉醒周期的有益作用以及其抗氧化和抗炎作用来抵消COVID-19 的后果，从而对COVID 患者产生有益作用[37]。尽管有报道指出选择性5-羟色胺再摄取抑制剂如氟伏沙明在心脏毒性风险方面优于三环类抗抑郁药，但是仍禁止联合使用氟伏沙明和其他有QT 间期延长风险的药物，因为可能会通过延长这些药物的半衰期来增加它们的血浆浓度[38]。此外，在一项动物实验中表明，在高于治疗水平100 倍时，氟伏沙明本身也可以延长QT 间期，表明其也有致心律失常的潜在风险[39]。本研究也发现氟伏沙明像西酞普兰和氟西汀一样，是hERG 的一种低效阻滞剂[40]，氟伏沙明可阻断hERG 通道，并且此阻断作用会因F656A 和Y652A 突变而部分减弱，表明其具有对F656 和Y652 突变相对不敏感的hERG 通道阻滞特性[12-13]，也表明药物引起LQTS 还有其他作用机制。

3 小结

目前，由于COVID-19 一直在全世界范围内不断蔓延。现在通常采用老药新用的治疗方式，但是在对药物治疗COVID-19 功效和安全性缺乏清晰认识的情况下，制定治疗计划具有一定的挑战性。药物具有潜在的不良反应，例如可能延长患者的QT 间期，引起aLQTS，严重的甚至会诱发室性心律失常和心源性猝死，所以在获得进一步的高质量随机临床试验来阐明其在治疗或预防COVID-19 中的作用之前，在COVID-19 患者中需严格合理地使用这些药物。