新冠肺炎下的「细胞因子风暴」，如何解救，又如何监测？
早在 1 月 24 日，顶级权威期刊《柳叶刀》发表的新冠病毒感染病例首批临床数据报告显示，细胞因子风暴与新冠肺炎的严重程度相关[1]。
2 月 15 日，《柳叶刀》的一项研究，分析观察了 1 月 1 日至 1 月 20 日武汉市金银潭医院收治的所有新冠肺炎确诊病例。在这 99 例患者中，即使经过抗病毒、抗生素和吸氧治疗，有 17 名仍然出现了急性呼吸窘迫综合征（ARDS），其中 11 人死于多器官功能衰竭。
为什么这些病人的病情发展如此迅速？文中的解释也提示答案与细胞因子风暴密切相关：
病毒颗粒通过呼吸道黏膜传播并感染其他细胞，在体内诱发细胞因子风暴，产生一系列免疫反应，并引起外周白细胞和免疫细胞（如淋巴细胞）的变化。一些患者在 ARDS 和脓毒性休克中进展迅速，最终导致多器官功能衰竭[2]。
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扒一扒细胞因子风暴的来龙去脉
细胞因子风暴与细胞因子的持续、快速、大量产生密切相关。细胞因子，是白细胞介素（Interleukin，IL）、干扰素（Interferon，IFN）、趋化因子（Chemokine）、集落刺激因子（Colony stimulating factor，CSF）以及肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）等的总称。
促炎性细胞因子（如 IL-1、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12、IL-18、TNF-α, IFN-γ 等）与抑炎性细胞因子（如 IL-4、IL-10、IL-11、IL-13、TGF-β 等）如同天平的两端，协同作用，保证机体维持正常平衡的免疫功能。
炎症早期，促炎因子唤醒免疫细胞启动病原体清除程序，发生炎症反应；
炎症后期，抑炎因子诱导过量的免疫细胞凋亡或向抑炎性免疫细胞分化，以免损伤正常组织。
当促炎因子在产生速度及数量上以压倒性优势超过抑炎因子时，天平失去平衡，细胞因子风暴随即产生。过量的促炎细胞因子可引起组织充血、水肿、发热，最终造成多器官功能衰竭。
细胞因子风暴示意图[3]
目前，已基本明确新冠病毒入侵肺部的机制。病毒感染人体后，通过血管紧张素转化酶 2（ACE-2）入侵肺部，使得肺部免疫细胞过度活化，产生大量炎症因子，形成细胞因子风暴。细胞因子风暴在与病毒厮杀的同时，也会误杀大量肺部的「同胞」，严重破坏肺的换气功能。在肺部 CT 上表现为大片白色，即「白肺」。最终患者会呼吸衰竭，直至缺氧死亡。
应对之策：阻断炎症因子
基于在重症肺炎中表现的细胞因子风暴特征，中国科学技术大学附属第一医院的研究团队推测，抗 IL-6 受体的单抗类药物——「 托珠单抗」（IL-6 信号传导阻断剂）可能会缓解肺炎症状，其初级的临床观察也证实了这点。
托珠单抗阻断 IL-6 信号转导[4]
该团队第一阶段的临床研究涉及 14 例新冠肺炎患者，其中重症 9 例、危重 2 例，在治疗前均有两肺弥漫性病变，其中 11 例持续发热。
采用「托珠单抗+常规治疗」的新方案治疗后，11 例发热患者体温 24 小时内全部降至正常，并持续稳定长达 9 天；呼吸功能氧合指数均有不同程度改善；4 例患者肺部 CT 病灶吸收好转，1 例危重症气管插管的患者已经成功脱机，这一初步临床效果正在扩大至多中心临床上的验证[5]。
危重患者细胞因子水平监测成关键
目前细胞因子阻断法的初步疗效主要集中于危重病人中，而高水平的 IL-6 是否是所有新冠肺炎重症患者的典型特征，还有待进一步验证，这也是采用托珠单抗治疗的重要依据。
研究表明，新冠病毒感染患者表现出高水平的 IL-1β、IFN-γ、IP10、MCP1 水平。在重症患者中，IL-2、IL-7、IL-10、G-SCF、IP10、MCP1、MIP1A 和 TNF-α 等细胞因子水平比一般患者更高[1]。如果这些细胞因子的高水平分泌与病人危重程度关系普遍存在，对于危重病例的早期发现和及时治疗至关重要。
细胞因子风暴的监测离不开高效的工具，Bio-Techne 提供广泛的免疫分析平台，涵盖 ELISA 试剂盒、Luminex、抗体芯片等产品与技术，无论是定量还是定性，单因子检测还是多因子检测，皆可一网打尽。
Luminex 多因子定量分析
仅需低至 25 μL 的样本（根据因子表达情况，样本需要量可低至 1 μL），基于 96 孔板，单孔可检测多达 50 种因子。其中 High Performance 高性能系列是唯一与行业金标准 Quantikine® ELISA 试剂盒经过相同验证的多因子检测平台。涵盖人、小鼠、大鼠、灵长类等种属。
高性能系列检测细胞因子风暴产品列表：
检测因子数及货号 | 检测因子 | |||
45-Plex：LKTM014 | CCL2/JE/MCP-1 CCL3/MIP-1 alpha CCL4/MIP-1 beta CCL5/RANTES CCL11/Eotaxin CCL19/MIP-3 beta CCL20/MIP-3 alpha CD40 Ligand/TNFSF5 CX3CL1/Fractalkine CXCL1/GRO alpha/KC/CINC-1 CXCL2/GRO beta/MIP-2/CINC-3 CXCL10/IP-10/CRG-2 EGF FGF basic/FGF2/bFGF Flt-3 Ligand/FLT3L | G-CSF GM-CSF Granzyme B IFN-alpha 2/IFNA2 IFN-beta IFN-gamma IL-1 alpha/IL-1F1 IL-1 beta/IL-1F2 IL-1ra/IL-1F3 IL-2 IL-3 IL-4 IL-5 IL-6 IL-7 | IL-8/CXCL8 IL-10 IL-12 p70 IL-13 IL-15 IL-17/IL-17A IL-17E/IL-25 IL-33 PD-L1/B7-H1 PDGF-AA PDGF-AB/BB TGF-alpha TNF-alpha TRAIL/TNFSF10 VEGF | 0.07 pg/mL |
24-plex：LKTM010 | MCP-1, MIP-1 alpha, MIP-1 beta, CD40 Ligand, IP-10, GM-CSF, Granzyme B, | IFN-alpha, IFN-gamma, IL-1 alpha, IL-1 beta, IL-1ra, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, | IL-12 p70, IL-13, IL-15, IL-17/IL-17A, IL-33, PD-L1/B7-H1, TNF-alpha | 0.07 pg/mL |
17 Plex：LKTM009 | CCL20/MIP-3 alpha CD40 Ligand/TNFSF5 GM-CSF IFN-gamma IL-1 beta/IL-1F2 IL-2 | IL-4 IL-5 IL-6 IL-10 IL-12 p70 IL-13 | IL-15 IL-17/IL-17A IL-17E/IL-25 IL-33 TNF-alpha | 0.07 pg/mL |
14 Plex：LKTM011 | IFN-alpha IFN-gamma IL-1 alpha/IL-1F1 IL-1 beta/IL-1F2 | IL-1ra/IL-1F3 IL-2 IL-3 IL-4 IL-6 | IL-7 IL-10 IL-15 IL-33 VEGF | 0.25 pg/mL |
11 Plex：LKTM008 | GM-CSF IFN-gamma IL-1 beta/IL-1F2 IL-2 | IL-4 IL-5 IL-6 IL-10 | IL-12 p70 IL-13 TNF-alpha | 0.07 pg/mL |
12-Plex（高灵敏）：FCSTM09 | CXCL8/IL-8 GM-CSF IFN-γ IL-1α/IL-1F2 | IL-2 IL-4 IL-5 IL-6 | IL-10 IL-12 p70 TNF-α VEGF | 0.07 pg/mL |
16-Plex（高灵敏）：FCSTM14 | GM-CSF IFN-γ IL-1b/IL-1F2 IL-2 IL-5 IL-6 | IL-7 IL-13 IL-15 IL-17A IL-17F IL-22 | IL-23 IL-31 IL 33 IL-36β TNF-α | 0.12 pg/mL |
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ELISA：找准特定风暴因子精确定量
R&D Systems® 的 ELISA 试剂盒闻名业界，相关发表文献居全球首位，国内已有超过 150 家重点医院单位使用。其中，Quantikine® ELISA 试剂盒更是业界广泛认可的「金标准」，以高准确性、高批间一致性、高特异性著称。
与细胞因子风暴相关的 ELISA 试剂盒列表：
名称 | 种属 | 代表货号 （检测范围 pg/mL） | 临床表现 |
IL-6 | 人 | D6050（3.1-300） HS600C（0.2-10） Q6000B（0.5-1,500） VAL102（3.1-300） | 发热，急性肾损伤 |
猪 | |||
小鼠 | M6000B（7.8-500） VAL604（7.8-500） | ||
大鼠 | |||
犬类 | |||
猫 | |||
牛 | |||
棉鼠 | |||
CRP | 人 | DCRP00（800-50000） VAL120（15.6-1000） | 发热 |
小鼠 | |||
大鼠 | |||
猪 | |||
IFN-γ | 人 | 发热、巨噬细胞激活、弥漫性血管凝血 | |
小鼠 | |||
大鼠 | |||
犬类 | |||
牛 | |||
棉鼠 | |||
猪 | |||
灵长类 | |||
IL-18 | 人 | DL180（15.6-1000） VAL131（11.7-750） | 肝损伤 |
小鼠 | |||
大鼠 | |||
TNF-α | 人、小鼠、犬类、猪等 13 个种属 | DTA00D（15.6-1000） VAL105（23.4-1500） | 造血功能、肝损伤等 |
IL-1β | 人、猪、灵长类等 14 个种属 | MLB00C（12.5-800) VAL101（3.9-250） | 发热、造血功能减退、高铁蛋白血症 |
IL-17 | 人、小鼠、灵长类、大鼠、犬类 | D1700（31.2-2,000) VAL129（15.6-1000） | 炎性 Th17 细胞在新冠肺炎中增多 |
IP-10 | 人 | 重症患者水平升高 | |
小鼠 | |||
MCP-1 | 人、小鼠、犬类、大鼠 | 重症患者水平升高 | |
IL-2 | 人、小鼠、大鼠、犬类、牛、马、猫等 7 个种属 | D2050（31.2-2,000） HS200（0.3-20） VAL110（31.2-2,000） | 重症患者水平升高 |
IL-7 | 人 | 重症患者水平升高 | |
小鼠 | |||
IL-10 | 人、小鼠等 8 个种属 | D1000B（7.8-500） VAL112（7.8-500） | 重症患者水平升高 |
MIP1-α | 人等 3 个种属 | 重症患者水平升高 |
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1. Huang C, et al. Clinical features of patients infected with 2019 novel coronavirus in Wuhan, China. Lancet. 2020 Feb 15;395(10223):497-506. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30183-5. Epub 2020 Jan 24.
2. Chen N, et al. Epidemiological and clinical characteristics of 99 cases of 2019 novel coronavirus pneumonia in Wuhan, China: a descriptive study. Lancet. 2020 Feb 15;395(10223):507-513. doi: 10.1016/S0140-6736(20)30211-7. Epub 2020 Jan 30.
3. Tisoncik JR, et al. Into the eye of the cytokine storm. Microbiol Mol Biol Rev. 2012 Mar;76(1):16-32.
4. Rubbert-Roth A, et al. A Review of Recent Advances Using Tocilizumab in the Treatment of Rheumatic Diseases. Rheumatol Ther. 2018 Jun;5(1):21-42. doi: 10.1007/s40744-018-0102-x. Epub 2018 Mar 3.
5. 快科技：中国科大新冠肺炎「炎症风暴」研究重大进展：发现有效阻断药物。