細(xì)胞因子風(fēng)暴綜合征和細(xì)胞因子釋放綜合征的研究進(jìn)展*

劉亮 孟圓 高全立

細(xì)胞因子風(fēng)暴（cytokine storm，CS）不是一個(gè)疾病，而是一種全身系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)，與傳染性疾病和非傳染性疾病有關(guān)，可由感染、藥物等多種因素誘發(fā)。過去人們把以上原因引發(fā)的細(xì)胞因子風(fēng)暴統(tǒng)一命名為細(xì)胞因子風(fēng)暴綜合征（cytokine storm syndrome，CSS），但隨著免疫治療的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)免疫藥物或免疫細(xì)胞療法引起的細(xì)胞因子風(fēng)暴在機(jī)制上與其他因素所誘發(fā)的有所不同，由這類因素引起的細(xì)胞因子大量釋放繼而導(dǎo)致的一系列連鎖反應(yīng)命名為細(xì)胞因子釋放綜合征（cytokine release syndrome，CRS）。本文將CSS 和CRS 區(qū)別開來，概述了CSS 和CRS 各自的特點(diǎn)和發(fā)生機(jī)制，為臨床上對(duì)CSS 和CRS 發(fā)生的診斷和預(yù)防提供一些思路。

1 概述

在CSS 和CRS 的發(fā)生發(fā)展過程中，細(xì)胞因子都發(fā)揮著重要的作用。細(xì)胞因子是指免疫細(xì)胞和某些非免疫細(xì)胞（血管內(nèi)皮細(xì)胞、表皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞等）經(jīng)刺激而合成、分泌的一類可溶性小分子調(diào)節(jié)蛋白或糖蛋白，它們調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)與分化、組織發(fā)育與修復(fù)等多種生命過程，在天然免疫和獲得性免疫中起著重要作用[1]。1957 年，英國(guó)科學(xué)家在研究流行性感冒病毒時(shí)證實(shí)了一種能使兩種病毒之間相互干擾物質(zhì)的存在，并把它命名為干擾素（interferon，IFN）。1969 年，Dumonde 等首次提出淋巴因子（lymphokine）概念，用以概括被激活的淋巴細(xì)胞所產(chǎn)生的除抗體以外的全部活性物質(zhì)，1974 年定名細(xì)胞因子。細(xì)胞因子是一類物質(zhì)的概括，可分為IFN、白細(xì)胞介素（interleukin，IL）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）等，通過自分泌、旁分泌和內(nèi)分泌3 種方式發(fā)揮作用[1]，細(xì)胞因子作為一種重要的物質(zhì)，有著免疫調(diào)節(jié)和誘導(dǎo)疾病發(fā)生的雙重作用，在一定的條件下引發(fā)細(xì)胞因子風(fēng)暴繼而誘發(fā)CSS 和CRS 的發(fā)生，導(dǎo)致全身的炎性反應(yīng)和多器官的衰竭，嚴(yán)重可能導(dǎo)致死亡。

1.1 CSS 的定義及發(fā)展歷史

細(xì)胞因子風(fēng)暴綜合征是一個(gè)涵蓋多種免疫調(diào)節(jié)失調(diào)疾病的術(shù)語，包括具有全身性癥狀、系統(tǒng)性炎癥和多器官功能障礙，如果治療不當(dāng)可導(dǎo)致多器官功能衰竭。最早在1952 年，F(xiàn)arquhar 和Claireaux 在家族性噬血細(xì)胞淋巴組織細(xì)胞增生癥（family hemophagocytie lymphohistiocytosis，fHLH）中描述了CS 癥狀[2]，1993 年，最早由Ferrara 等在移植物抗宿主病（graft versushost disease，GVHD）中提出“細(xì)胞因子風(fēng)暴”這個(gè)詞[3]，直到2002 年SARS 的突然爆發(fā)和全球流行，細(xì)胞因子風(fēng)暴這個(gè)詞開始用于描述感染過程中出現(xiàn)的嚴(yán)重免疫反應(yīng)[4]，包括之后2005 年的H5N1 禽流感[5]和2009 年的H1N1 豬流感[6]，把這種由感染性病毒和自身免疫性疾病引起的細(xì)胞因子風(fēng)暴命名為“細(xì)胞因子風(fēng)暴綜合征”。

1.2 CRS 的定義及發(fā)展歷史

細(xì)胞因子釋放綜合征是一種因免疫細(xì)胞被激活并釋放大量細(xì)胞因子而引發(fā)的嚴(yán)重全身性炎癥反應(yīng)綜合征，起初也被歸納至細(xì)胞因子風(fēng)暴綜合征中，1990年CD3 單克隆抗體OKT3 應(yīng)用于CIK 細(xì)胞治療[7]，2006 年人源化CD28 的超級(jí)激動(dòng)劑TGNI412 注射后，患者出現(xiàn)全身性炎癥反應(yīng)，特點(diǎn)為促炎癥細(xì)胞因子的迅速釋放[8]，近年來，隨著免疫治療的發(fā)展，相繼發(fā)現(xiàn)使用nivolumab[9]等后也會(huì)發(fā)生全身性炎癥反應(yīng)，并且CAR-T 等療法的運(yùn)用也出現(xiàn)了類似現(xiàn)象[10]， 2018年美國(guó)ASBMT 的共識(shí)，將CRS 定義為任何免疫治療后導(dǎo)致內(nèi)源性或輸注性T 細(xì)胞和/或其他免疫效應(yīng)細(xì)胞的激活或參與的超生理反應(yīng)[11]，與傳統(tǒng)意義的CSS 區(qū)分開來。

2 CSS 發(fā)生機(jī)制

CSS 大致分為兩類，包括由傳染性疾病和非傳染性疾病引起。由傳染性疾病感染誘發(fā)包括：來源于細(xì)菌如化膿性鏈球菌、金黃色葡萄球菌、肺炎克雷伯菌和鼠疫耶爾森菌；來源于病毒如部分甲流病毒、埃博拉、SARS-CoV，SRAS-CoV-2、MERS-CoV。由非傳染性疾病引起的包括單基因和自身免疫性疾病，如噬血細(xì)胞性淋巴組織細(xì)胞增多癥（HLH），分為原發(fā)性HLH（pHLH）和繼發(fā)性HLH（sHLH），原發(fā)性HLH 包括家族性HLH（FHLH）和一些免疫缺陷病相關(guān)性HLH；繼發(fā)性HLH 可出現(xiàn)于各年齡段，可由感染如EBV、一些惡性腫瘤、藥物、自身免疫性疾病或移植后引發(fā)，也稱為獲得性HLH，其中由自身免疫性疾病繼發(fā)HLH稱為巨噬細(xì)胞活化綜合征（macrophage activation syndrome，MAS）。

2.1 感染相關(guān)CSS

2.1.1 2019 新型冠狀病毒肺炎 2019 年開始爆發(fā)流行的冠狀病毒疾病，是由嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒2 型（SARS-CoV-2）引起。有研究指出，SARSCoV 的主要功能性受體為血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2（ACE2），兩者結(jié)合有助于病毒進(jìn)入靶細(xì)胞[12]。有研究通過流式分析患者外周血，發(fā)現(xiàn)外周CD4+和CD8+的T 細(xì)胞明顯減少，但是狀態(tài)卻處于過度激活，原因是促炎的Th17 的增加和CD8+T 細(xì)胞的高細(xì)胞毒性，這也是患者嚴(yán)重免疫損傷的一部分原因[13]。另有研究表明，新冠肺炎患者體內(nèi)的細(xì)胞因子和趨化因子水平明顯增加，尤其與炎癥相關(guān)，回顧性研究還發(fā)現(xiàn)重癥監(jiān)護(hù)病房的患者和非重癥患者相比，血漿中的IL-2、IL-7、IL-10、G-CSF、IP-10、MCP-1、MIP-1a 和TNF-α濃度升高，表明在一些危急重患者中可能發(fā)生了CS[14]，繼而導(dǎo)致CSS。CS 不僅參與了新冠肺炎的發(fā)病機(jī)制，還與疾病的嚴(yán)重程度相關(guān)，有一項(xiàng)對(duì)29 例新冠肺炎患者的資料總結(jié)顯示，新冠肺炎患者外周血IL-2R 和IL-6 水平均顯著增高，且危重型組＞重型組＞普通型組[15]。綜上所述，可能由于病毒的直接作用、免疫反應(yīng)以及一些炎性因子的大量釋放，從而在新冠肺炎的患者體內(nèi)形成了細(xì)胞因子風(fēng)暴。

2.1.2 SARS 嚴(yán)重急性呼吸綜合征（severe acute respiratory syndrome，SARS）于2002 年在中國(guó)廣東發(fā)生并擴(kuò)散成全球傳染病疫潮，直至2003 年中才被消滅。它的病原體也是一種冠狀病毒（SARS-CoV）。有研究發(fā)現(xiàn)，SARS 患者的IL-6 濃度升高，重癥SARS 患者的IL-6 濃度顯著升高，但恢復(fù)期患者和對(duì)照組的 IL-6濃度相似，表明血清 IL-6 濃度與 SARS 嚴(yán)重程度正相關(guān)[16]。另有研究調(diào)查了20 例SARS 患者血漿的細(xì)胞因子譜顯示，SARS 患者通過單核/巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的積累激活了Th1 細(xì)胞介導(dǎo)的免疫和炎癥反應(yīng)，表現(xiàn)為Th1 細(xì)胞因子IFN-γ、炎癥細(xì)胞因子IL-1、IL-6 和IL-12 以及趨化因子IL-8、MCP-1 和IP-10 的升高[4]。以上結(jié)果表明，盡管SARS 發(fā)病的機(jī)制尚未完全明確，但是已有很多研究都證明其導(dǎo)致的免疫病理?yè)p傷與CSS 有關(guān)。

2.1.3 中東呼吸綜合征 中東呼吸綜合征（Middle East respiratory syndrome，MERS）是 一 種 由 病 毒MERS-CoV 引起的病毒性呼吸道疾病。IL-6 被發(fā)現(xiàn)在MERS-CoV 感染的單核巨噬細(xì)胞中被誘導(dǎo)[17]。與SARS-CoV 相比，MERS-CoV 顯著提高了IL-12、IFNγ 和趨化因子(IP-10/CXCL-10、MCP-1/CCL-2、MIP-1α/CCL-3、RANTES/CCL-5 和IL-8)的表達(dá)水平[17]。通過對(duì)感染MERS-CoV 的患者的臨床樣本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)病后病情突然惡化的患者的IL-6 和 CXCL-10水平顯著升高[18]。以上都可以證實(shí)感染MERS-CoV患者發(fā)生的CSS 與不良預(yù)后相關(guān)。

2.2 單基因和自身免疫性疾病相關(guān)CSS

HLH 于1979 年首次由Risdall 等[19]報(bào)道，以免疫系統(tǒng)過度激活（主要是細(xì)胞毒性 T 細(xì)胞和巨噬細(xì)胞）和細(xì)胞因子風(fēng)暴（包括 IFN-γ、IL-6 和 TNF-α）為特征。原發(fā)性HLH 指在與 T 細(xì)胞和NK 細(xì)胞的細(xì)胞毒性途徑相關(guān)的基因或與 EBV 清除相關(guān)的基因中存在嚴(yán)重遺傳缺陷的患者，多以兒童發(fā)病為主。有研究發(fā)現(xiàn)，IFN-γ 和 IL-10 水平顯著增加以及 IL-6 水平輕度升高的特點(diǎn)對(duì)兒童 HLH 具有高度特異性[20]。另有研究檢測(cè)了EBV-HLH 治療前后的細(xì)胞因子譜，發(fā)現(xiàn)IL-6、IL-10、TNF- α 和 IFN- γ 的降低具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示其可能是監(jiān)測(cè) EBV-HLH 治療的有效的指標(biāo)[21]。繼發(fā)性HLH 具有多樣化的誘因，有研究發(fā)現(xiàn)IL-18/IL-18BP 的嚴(yán)重失衡導(dǎo)致的Th1 淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞活化，可能導(dǎo)致患有潛在疾病的患者發(fā)生繼發(fā)性噬血細(xì)胞綜合征[22]。通過比較原發(fā)性HLH 和繼發(fā)性HLH細(xì)胞因子水平的發(fā)現(xiàn)，IL-4 和 IFN-γ 水平較低的 HLH患者發(fā)生原發(fā)性 HLH 的可能性較高[23]，這有助于快速的鑒別診斷。

3 CRS 發(fā)病機(jī)制

CRS 大致也分為兩類，一類是由輸注性免疫細(xì)胞治療引起如CAR-T 療法、CAR-NK 療法等；一類是由免疫藥物治療引起如雙特異性抗體（BsAb）、PD-1 抑制劑、CTLA-4 抑制劑、TIM-3 抑制劑等。

3.1 輸注性免疫細(xì)胞治療相關(guān)CRS

3.1.1 CAR-T 療法 嵌合抗原受體T 細(xì)胞（CAR-T）免疫療法是免疫治療中最重要的發(fā)展之一，已經(jīng)在急性淋巴性白血病[24]、淋巴瘤[25]等患者中顯示出令人印象深刻的治療效果。但在其治療的過程中，活化的免疫細(xì)胞會(huì)釋放大量的炎性相關(guān)細(xì)胞因子，引起多系統(tǒng)臟器的損害。在識(shí)別腫瘤抗原后，CAR-T 細(xì)胞會(huì)釋放大量的IFN-γ 和TNF-α 使腫瘤細(xì)胞焦亡，這被認(rèn)為可能是CRS 開始的標(biāo)志，其可能涉及兩種途徑，分別由顆粒酶素A 和顆粒酶素B 介導(dǎo)，在臨床上也發(fā)現(xiàn)CRS 的嚴(yán)重程度與顆粒酶素的增加呈正相關(guān)[25]。有研究發(fā)現(xiàn)，IL-6 是驅(qū)動(dòng)其CRS 的關(guān)鍵細(xì)胞因子之一，血清IL-6 的水平也與CRS 的嚴(yán)重程度相關(guān)[10]，參與CRS 的細(xì)胞因子還包括GM-CSF、IL-8、IL-10、IL-15、MCP-1 等[26]。

3.1.2 CAR-NK 療法 由于MHC 限制性T 細(xì)胞只能識(shí)別和殺死部分腫瘤細(xì)胞，限制了其臨床療效[27]，基于自然殺傷（NK）細(xì)胞的一些療法就成為腫瘤免疫治療的研究方向。有研究顯示，CAR-NK 療法與CART 療法相比，具有較低的CRS 和移植物抗宿主病（GVHD）的發(fā)生率[28]，在產(chǎn)生的細(xì)胞因子中NK 細(xì)胞和T 細(xì)胞也有所不同，NK 細(xì)胞主要以IFN-γ 和GMCSF 的釋放為主，而CAR-T 細(xì)胞主要產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子IL-6、TNF-α[27]。

3.2 免疫藥物治療相關(guān)CRS

3.2.1 腫瘤靶向克隆抗體 雙特異性抗體（bispecific monoclonal antibody，BsAb）是一種基因工程合成的融合蛋白，其功能是將免疫細(xì)胞運(yùn)送到腫瘤細(xì)胞附近，從而促進(jìn)免疫介導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞毒性破壞的激活。BsAb 作用機(jī)制類似于CAR-T 細(xì)胞，與CAR-T 細(xì)胞相比，BsAb 是“現(xiàn)成的”藥物，blinatumomab 是首個(gè)獲批用于治療復(fù)發(fā)和難治性急性淋巴細(xì)胞白血病的BsAb。CRS 是BsAb 所有早期試驗(yàn)中最常見的不良事件，有研究發(fā)現(xiàn)在CD3 BsAb 治療期間，BsAb 由T細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的TNF-α、IL-6 和 IL-1β 是介導(dǎo)單核細(xì)胞激活以實(shí)現(xiàn)全身細(xì)胞因子釋放的主要因素，這進(jìn)一步導(dǎo)致 CRS[29]。Tocilizumab 是一種白細(xì)胞介素-6 受體拮抗劑，被批準(zhǔn)用于治療CAR-T 細(xì)胞療法誘導(dǎo)的嚴(yán)重或危及生命的CRS，也可有效治療blinatumomab誘導(dǎo)的CRS[30]。

3.2.2 免疫檢查點(diǎn)抑制劑 PD-1 抑制劑、CTLA-4抑制劑等免疫檢查點(diǎn)抑制劑（immune checkpoint inhibitors, ICIs）已被證明對(duì)多種癌癥的治療有效，但同時(shí)又會(huì)帶來一些免疫相關(guān)不良反應(yīng)（immune-related adverse events，irAEs）。有研究認(rèn)為，ICIs 可能作為藥理學(xué)觸發(fā)因素導(dǎo)致 CRS 發(fā)作，CRS 是ICIs 引起irAE的原因之一[31]。通過過度激活免疫系統(tǒng)，ICIs 可以引起靶向自身的免疫毒性，在 CRS 中，T 細(xì)胞、B 細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞釋放多種細(xì)胞因子，其中IL-6 起著核心作用[32]。有研究觀察到 ICIs 的CRS 更常見于血液系統(tǒng)惡性腫瘤患者，例如急性淋巴細(xì)胞性 B 細(xì)胞白血病、慢性淋巴細(xì)胞性白血病和彌漫性大 B 細(xì)胞淋巴瘤，這與BsAb 和CAR-T 療法出現(xiàn)嚴(yán)重CRS 的結(jié)果有一致性[31]。不同ICI 相關(guān)CRS 也有所不同，關(guān)于抗 PD-1/PD-L1 抗體的 ICI 相關(guān) CRS安全性報(bào)告更多[33]。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，CSS 和CRS 發(fā)生的細(xì)胞因子風(fēng)暴不完全相同，例如在發(fā)病機(jī)制、發(fā)生時(shí)間和介導(dǎo)的細(xì)胞因子等方面都有所區(qū)別。CSS 的發(fā)生并不依賴于靶向腫瘤抗原從而激活免疫系統(tǒng)，而CRS 的發(fā)生中T細(xì)胞會(huì)隨著對(duì)腫瘤抗原的識(shí)別而激活；CSS 中的細(xì)胞因子多以TNF-α 和IFN-γ 為主，而CRS 的細(xì)胞因子則以IL-6 介導(dǎo)為主；在發(fā)生時(shí)間上CSS 往往會(huì)在治療后很快出現(xiàn)臨床癥狀，但CRS 由于依賴T 細(xì)胞的激活，其臨床癥狀可能在治療后的一段時(shí)間才延遲出現(xiàn)。在細(xì)胞因子風(fēng)暴中可以觀察到廣泛的臨床和實(shí)驗(yàn)室異常，大部分病例都涉及細(xì)胞因子水平升高、急性全身炎癥癥狀和繼發(fā)性器官功能障礙（通常是腎、肝或肺），盡管最初的驅(qū)動(dòng)因素可能不同， CS 的開始和持續(xù)時(shí)間也各不相同，但細(xì)胞因子風(fēng)暴的后期臨床表現(xiàn)經(jīng)常是重疊的。對(duì)于不同誘因引起的細(xì)胞因子風(fēng)暴進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，實(shí)施預(yù)防干預(yù)措施，及時(shí)對(duì)癥治療非常重要。在未來研究方面，關(guān)于不同誘因引發(fā)的CS 的機(jī)制的進(jìn)一步探索、如何建立有效的動(dòng)物模型進(jìn)行研究以及以預(yù)防為主的策略，應(yīng)該是需要重點(diǎn)關(guān)注的問題。