中医药防治COVID-19的直接和间接调控作用研究进展

刘琪彧,穆泓宇,高源*,王伽伯*

(1.首都医科大学基础医学院,北京 100069;2.首都医科大学中医药学院,北京 100069)

新型冠状病毒感染(COVID-19)是由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)引起的急性突发性传染病,截至2022年12月17日全球已有超过6.5亿确诊病例,死亡人数超过660万。近1个月我国新冠上呼吸道感染确诊人数超过98万,死亡病例达515例[1]。

千百年来,中医在与疫病斗争的过程中积累了丰富的经验,创建了以三焦辨证和卫气营血辨证等为代表的系统辨证方法,并形成了伤寒学说和温病学说等完备的疫病理论体系。自疫情暴发以来,我国充分发挥中医药防治疫病方面的独特优势,始终坚持中西医结合、中西药联用的治疗策略,有效地遏制了疫情的传播与扩散。2022年4月,WHO发文建议各成员国使用中西医联合防治新冠的治疗策略,肯定了中药减轻临床症状,降低病死率,减少向重症转化等作用[2]。然而,相较于Paxlovid(辉瑞)、瑞德西韦等具有明确的药物作用靶点和药理机制的西药,中药因其有效成分繁多、作用靶点复杂、药理机制众说纷纭等特点,往往难以综合阐明其防治新冠的具体作用机制。事实上,中医药学基于系统论,将患者作为一个整体系统来看,根据患者的全身状况,统筹考虑器官(脏腑)之间、子系统之间的相互作用和远程调控。因此,中医药的优势不仅仅体现在其直接的抗病毒作用,更体现在对机体整体的间接调控作用,即通过抗炎、抑制细胞因子风暴以及调节肠道菌群等间接途径发挥防治作用。

因此,本研究基于系统论,分别从直接调控、间接调控的新视角,综合探讨了中医药防治新冠/新冠上呼吸道感染的作用机制,以期从中西医两种不同的思维模式全面阐释中医药治疗新冠/新冠上呼吸道感染的作用机理,为进一步研究提供新思路。

1 新冠感染的中西医认识

SARS-CoV-2属于β冠状病毒属,主要通过呼吸道飞沫传播。目前,Omicron变异株是继Alpha、Beta、Gamma、Delta后新出现的第5种“关切变异株(VOC)”,其刺突蛋白受体保护区(RBD)的氨基酸易发生突变,使得Omicron变异株具有高感染性、高传播性和高免疫逃逸性的特点[3]。我国现阶段流行毒株以Omicron 亚分支BA.5及其变种(BA5.2、BF5.7)为主,其致病力明显下降,感染潜伏期明显缩短,疫苗接种的保护效果也下降[4]。绝大多数Omicron感染者表现为无症状和轻症,有临床症状者主要表现为中低度发热、咽干、咽痛、鼻塞以及流涕等上呼吸道感染症状[5]。症状出现后的5～6 d内,SARS-CoV-2病毒载量达到峰值。随着SARS-CoV-2在体内的复制扩散,引起局部和全身的炎症反应、过氧化损伤、组织细胞缺氧等,轻者可无明显临床症状,重者在症状发作后平均约 8～9 d进展为急性呼吸窘迫综合征(ARDS),进而导致呼吸衰竭,这是70%的新冠患者死亡病例的原因[6]。

从中医角度来看,新冠感染属于“疫病”的范畴,主要病因是疫戾之气挟“四时不正之气”。从临床表现上看,Omicron变异株感染初期病情轻缓,主要以风温袭表为主,随后逐渐出现热毒犯肺证和湿蕴脾胃证,病至后期则多表现为余邪未尽,气阴两虚之证[7]。值得注意的是,尽管其毒株的毒力大幅下降,但在证候表现上看极易化热、化燥,因而咽干、咽痛、咳嗽、鼻干等上呼吸道症状比较明显。且随着毒株特点、流行地域、季节气候等因素的变化,COVID-19的中医病机也在不断演变,故临床辨证分析仍需三因制宜。

2 中药的直接调控作用

SARS-CoV-2的生命周期包括吸附、穿入、脱壳、生物合成、组装与释放。SARS-CoV-2 通过S蛋白介导病毒与细胞表面血管紧张素2(ACE2)结合,使病毒以脱壳或膜融合方式侵入细胞[8]。ACE2广泛分布于人体各组织,尤其在肺泡上皮、小肠上皮和血管内皮细胞[9]。因此,SARS-CoV-2感染后可引起以肺脏损伤为主的全身多器官损伤,包括心、肾、肝和脑等[10]。病毒进入宿主细胞后解体,将核衣壳和病毒RNA释放入宿主细胞质中。病毒基因组RNA首先作为mRNA进行多蛋白pp1a和pp1ab的翻译,并被主蛋白酶(Mpro)和木瓜样蛋白酶(PLpro)切割为非结构蛋白(Nsps),同时作为模板在RdRp介导下合成新的全长基因组RNA和各种结构蛋白的mRNA,翻译出结构蛋白和辅助蛋白,最终组装成成熟病毒颗粒,继续新的病毒复制周期[11]。研究证实[10],不少中药(尤其是清热解毒药,如金银花、黄芩等)可以通过阻止病毒与受体结合(靶向S蛋白或ACE2)、抑制病毒RNA复制(靶向RdRp)以及抑制蛋白裂解(靶向Mpro、PLpro)等方式直接作用于SARS-CoV-2,发挥直接抗病毒作用。

根据第九版新冠防治用药指南,连花清瘟胶囊主要用于新冠轻型、普通型的常规治疗中,也可用于流行性感冒属热毒袭肺证等,主要基于中医络病理论由银翘散与麻杏石甘汤化裁而成的复方制剂,包含连翘、金银花、麻黄(炙)、苦杏仁(炒)、石膏、板蓝根、绵马贯众、鱼腥草、广藿香、大黄、红景天、薄荷脑、甘草等13味药,具有清瘟解毒,宣肺泄热之效。临床研究[12]显示,其与新冠常规疗法联合使用时,总体有效率可达92.73%,伴发热、咳嗽、乏力以及胸闷等主要症状明显减轻。在体外实验中,连花清瘟胶囊显著抑制SARS-CoV-2的复制,抗病毒活性IC50为411.2 μg·mL-1[13]。其活性成分大黄酸、连翘酯苷A、新绿原酸等可通过影响病毒S蛋白和宿主ACE2的结合来对SARS-CoV-2起抑制作用;槲皮素、山柰酚、黄芩素等可通过抑制Mpro从而阻断SARS-CoV-2的生命周期[14];甘草酸可能通过阻断Nsp1与RNA的相互结合从而抑制 SARS-CoV-2的复制、转录和翻译过程[15]。此外,疏风解毒颗粒、藿香正气颗粒等[16]都被证实其活性成分(如槲皮素、黄芩素等)具有靶向主蛋白酶的直接抗病毒作用。

综上所述,中药多组分的特点使其在抗病毒过程中可以直接靶向病毒生命周期的多个关键过程,大大提高了整体的直接抗病毒活性。而中药多靶点的特征使其可以降低病毒产生耐药的可能性,且部分靶标具有保守性,使中药具有了成为广谱抗病毒药物的潜力。

3 中药的间接调控作用

从患者临床表现及检测指标不难发现,中医药除了针对SARS-CoV-2发挥直接作用,改善呼吸系统症状之外,对于全身性的症状,如发热、寒战、乏力、全身肌肉酸痛,都起到了很好的治疗或缓解作用。因此基于中医系统论,作者思考除了直接作用外,中医药方面还可以通过跨器官(脏腑)、跨系统、远程调控的间接调控机制来防治新冠/新冠上呼吸道感染。这些理论上不具有直接抗病毒效应的中药可能通过细胞因子、抗体、肠道菌群等中间媒介物质(intermediate substances,IMS)作用于免疫细胞,发挥间接调控作用,以综合全面调控机体的抗病毒能力,从而达到防治新冠/新冠上呼吸道感染的作用。

3.1 调节免疫《素问》云:“正气存内,邪不可干;邪之所凑,其气必虚。”正气,是人体抵御外邪的重要基础,相当于现代医学所说的“免疫反应”。SARS-CoV-2感染后,正常细胞免疫反应对机体具有保护作用。病毒与宿主细胞表面受体ACE2结合后,病毒的复制和释放会导致宿主细胞焦亡并释放相关分子模式,启动固有免疫机制。同时,肺泡上皮细胞、内皮细胞和巨噬细胞释放细胞因子,募集单核细胞、巨噬细胞和NK细胞等固有免疫细胞,并加工提呈抗原激活CD4+T细胞和CD8+B细胞,启动适应性免疫过程[6]。若病毒诱导机体免疫力缺失,机体表现出临床症状,则需要借助药物增加适应性免疫力对抗感染;但若免疫应答被过度激活也可诱发细胞因子风暴,加重组织损伤,此时则可通过间接调控作用来抑制细胞因子风暴。而多项研究表明[17-18],在防治新冠/新冠上呼吸道感染方面,中药可通过激活免疫细胞、促进抗体分泌和调节细胞因子的分泌等方式起到较强的调节机体免疫平衡的作用。

3.1.1 增强机体免疫力王永炎院士认为,新冠感染的主要病位在肺,其次涉及卫表与脾胃,重要证候特点是正气不足、虚实并见,辨证治疗时要格外注意顾护正气,随证加入补虚扶正之品[19]。临床研究[20]亦证实,新冠患者外周血中淋巴细胞(CD4+T细胞、CD8+T细胞、CD19+B细胞)显著减少,出现抗体依赖性增强(ADE效应)的特征,提示患者适应性免疫应答受损。事实上,在防治新冠感染的组方过程中,除清热解毒药外,常用的中药还包括黄芪、麻黄、党参等扶正益气类中药,从而调控适应性免疫,在整体上增强机体抵抗力。例如,党参多糖可以增加巨噬细胞释放TNF-α、IL-6,以抑制病毒蛋白合成,刺激 T细胞、B细胞增殖及抗体分泌[21]。茯苓多糖可提高NK细胞和巨噬细胞活性及血清TNF-α的含量,起到增强免疫的作用[22]。就中药复方而言,麻杏石甘汤(主要成分为麻黄、杏仁、石膏、甘草等)可通过阻碍Th2/Th17分化,促进CD4+FoxP3+Treg细胞生成并抑制mTOR和NF-κB活性来增强机体免疫功能,以减弱哮喘小鼠的气道高反应性,改善肺部炎症与损伤[23]。

除此之外,新冠的另一个特征是脾脏和淋巴结中的生发中心萎缩,在重症患者的未萎缩生发中心发现了大量的 TNF,这可能会限制B细胞亲和力成熟、同种型转换和成熟抗体的产生,导致患者预后不良[24]。研究发现[25],大青叶可以促进小鼠脾淋巴细胞的增殖,并可以增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能,从而提高体内细胞免疫功能来抗病毒感染。上述研究表明,中医药在防治新冠方面并没有“头疼医头,脚疼医脚”,而是从机体整体状态出发,充分考量“正气”的调控作用,通过增强机体免疫力,达到治疗作用。

3.1.2 抑制细胞因子风暴细胞因子风暴(cytokine storm)是机体在外界强烈刺激下产生的以细胞因子(IL-1、IL-2、IL-6、NF-κB、COX-2、MCP-1、TNF-α等)大量释放为特征的过激性免疫反应,其原因复杂、进展迅速、预后较差,常引起发热、DIC、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)、多器官衰竭等严重并发症,甚至造成患者死亡。目前,主要采用激素疗法和抗细胞因子疗法来调控过度活化的细胞因子,但存在延长病程和增加继发感染的可能[24,26]。而许多中药活性成分因具有更高的安全性和更低的毒副作用在抑制细胞因子风暴方面受到了广泛关注。连翘的活性成分连翘酯苷A可通过抑制NF-κB活化和上调Nrf2/HO-1信号通路活化,抑制TNF-α、IL-1β、NO和PGE2的释放从而发挥抗炎作用[27]。甘草作为新冠处方中使用频率最高的中药[28],具有良好的清热解毒、化痰止咳、调和诸药的功效,其活性成分甘草酸可通过调节HMGB1、NF-κB、ILS、COX-2和TNF等因子的表达,减少细胞因氧化应激而出现的损伤和凋亡,从而抑制细胞因子风暴,防治新冠感染[15]。

此外,中药复方也被证实可以通过多种途径抑制细胞因子风暴,调节机体免疫。清肺排毒汤可以通过调节NF-κB和MAPK通路等多种细胞因子风暴相关信号通路和抑制TNF-α、IL-1β、IL-8等细胞因子释放来治疗新冠感染[29-30]。连花清瘟胶囊可以在mRNA水平减少宿主细胞释放TNF-α、IL-6、MCP-1、IP-10等细胞因子,减缓炎症渗出物对机体的损伤,有效缓解病情[31]。宣肺败毒汤可以下调THP-1诱导的M1巨噬细胞中IL-6、TNF-α、MCP-1和CXCL10等细胞因子水平[32],通过抑制PD-1/IL17A途径和IL-6/STAT3通路减少中性粒细胞和巨噬细胞的浸润,并抑制成纤维细胞胶原沉积、下调α-SMA水平,从而改善肺纤维化、缓解急性肺损伤[33-34]。综上所述,中药可有效抑制细胞因子风暴,通过调节机体免疫活性,间接地调控肺功能从而发挥治疗作用。

3.2 调控肠道菌群肠道菌群是肠道微生态的重要组成部分,可以通过复杂的动态网络调控机制与宿主相互作用,参与调节宿主的代谢与免疫[35]。《黄帝内经》中 “大肠为肺之腑而主大便,邪痹于大肠,故上则为气喘争……故大肠之病亦能上逆而反遗于肺”,明确指出了呼吸和消化系统在病理上的联系。而研究发现[36],新冠患者肠道有益菌减少而条件致病菌增加,且菌群失调的程度与疾病的危重程度成正相关。因此,可以通过中药来改善肠道菌群失调,促进益生菌及代谢产物的增加,抑制致病菌的繁殖,从而激活机体免疫系统,减轻炎症反应,以达到防治新冠感染的目的(见图1)。

图1 中医药防治新冠感染的作用机制

宣肺败毒方是由麻杏石甘汤和麻杏薏甘汤等经典方化裁而成的新冠“三方”之一。将宣肺败毒汤应用于DSS诱导的肠道紊乱小鼠,并对其结肠内容物进行基因测序,结果显示,Akkermansia、Muribaculaceae和Lachnospiraceae等有益菌的丰度增加, Shigellae等致病菌的丰度减小,菌群失调程度缓解,说明宣肺败毒汤可以通过重塑小鼠的肠道微生物群落,恢复肠道微环境的稳态,改善病毒引起的呕吐、腹泻等肠道紊乱症状[37]。此外,代谢组学和肠道微生物组学证实清肺排毒汤显著调节了大鼠肠道菌群的结构,明显上调罗姆布茨菌Romboutsia、Turicibacter、Clostridium sensu stricto1的相对丰度,下调Norankf、Lachnospiraceae的相对丰度,提示清肺排毒汤治疗新冠的临床疗效可能与其对肠道菌群的调节有关[38]。

同时,不少早期研究也发现,一些常用的清热解毒中药可以通过调控肠道菌群发挥抗炎、抗感染效应,对治疗新冠感染表现出巨大潜力。例如,鱼腥草作为治疗肺痈的要药,其所含的鱼腥草多糖可以恢复肠道微生物群,并在一定程度上恢复肠道稳态,缓解HINI病毒造成的炎症损伤[39];黄芩素可以使乳酸杆菌取代H9N2 AIV诱导出现的大肠埃希菌,从而改善肠道菌群紊乱,并有效防止SPF鸡H9N2 AIV感染后肠道细菌易位,从而抑制继发性细菌感染[40]。

4 结论和展望

4.1 中西医结合共同防治新冠肺炎的理论探讨西医认为新冠感染是由SARS-CoV-2引起的传染性疾病,故多聚焦于靶向病毒本身的药物研发,这种直接的抗病毒机制确实在理论上最为基本。但随着新冠不同变异株的出现,以及“长新冠”对新冠并发症和后遗症的关注,西医这种药物研发思路往往有所局限。而中医“观其脉证,知犯何逆,随证治之”的辨证论治理念很好地弥补了西医在整体上的局限性。中西医联合治疗新冠已被证实确实可以缩短病毒清除时间、临床症状缓解时间和住院时间,改善轻型和普通型新冠肺炎患者的临床预后。中医药在防治疫病过程始终坚持辨证论治的个体化治疗,而面对大流行阶段有限的医疗资源无法实现精准的个体化“辨证论治”时,中医药同样可以通过“通治方”来实现“辨病论治”。“辨病论治”是在病因、病机、病变部位等很明确的基础上,针对“病”的共性规律采用“通治方”治疗,与个体化的“辨证论治”相互补充。基于这种“通治方”所提出的“三药三方”(金花清感颗粒、连花清瘟颗粒和胶囊、血必净注射液;清肺排毒汤、化湿败毒方、宣肺败毒方)在新冠疫情防控中发挥了重要作用。

4.2 综合阐释中药防治新冠肺炎的直接/间接作用从系统论的角度看,中医认为人体具有元整体性,任何部分性的病变都是整体生命活动失常的结果,所谓治病求“本”就是对人整体的平衡与协调。中医治疗新冠并非一味地采用对抗医学的思想攻伐病邪,而是从多途径、多靶点、多角度整体调控人体机能。因此,中药除通过阻止病毒与受体结合、抑制病毒RNA复制以及抑制蛋白裂解等方式直接作用于SARS-CoV-2,发挥直接抗病毒作用,改善呼吸系统症状外,还可以通过多种中间媒介物质间接调控人体系统中各个层次的功能,对全身性的症状都起到了很好的治疗或缓解作用。作者认为中医药在新冠防治中的独特优势正是体现在这种兼具直接和间接机制的综合全面调控机体的能力,不仅关注病毒本身,更关注患者整体,从而充分认识疾病发生的原因,病机,病变部位转归等,从整体、全局的观念看待疾病。这种“审病求因,治病求本”的理念不仅在防治新冠中优势明显,对其他流行的呼吸道病毒及新冠感染的可能复燃同样能够发挥“异病同治”的优势。

4.3 总结中医药防治传染病历史悠久,在此次新冠感染防治过程中发挥了举足轻重的作用。首先,中药在新冠防治的全过程发挥作用,既可改善普通型患者症状,缩短疗程,促进痊愈;又可减轻重症、危重症患者肺部渗出,控制炎症过度反应,防止病情恶化。第二,由于中药多组分、多靶点、多通路的特点,且常多组分发挥协同作用,其抗病毒机制往往复杂,大大降低了病毒发生突变产生耐药性的可能。最后,中医药的系统论和整合医学的方法论,将机体看作一个整体,避免了“头疼医头,脚痛医脚”的局限,将其和西医联合使用,相互补充,取长补短。在新冠感染的全过程中,中医药不仅可以针对病毒生命周期的多个节点,阻断病毒的侵入和复制,发挥直接治疗作用,更重要的是可以基于系统论,从机体整体出发,通过增强机体免疫、防止细胞因子风暴、调节肠道菌群等方式,调节机体稳态,综合发挥重要的治疗作用。