重癥手足口病致死機制及其防治的研究進展

楊恩輝，單鳴鳳，周凱

(南京醫科大學附屬兒童醫院感染科，南京 210000)

手足口病是由腸道病毒引起，為3歲以下兒童普遍多見的傳染性疾病，主要表現為手、足、口、臀部出現丘皰疹。自2008年以來，中國大陸每年均廣泛暴發疫情，早期其主要病原體為柯薩奇病毒A組16型(Coxsackievirus A16,CVA16)和腸道病毒71型(enterovirus 71，EV71)，近年來新的病原體呈暴發性增加，如CVA6、CVA10等，危重病例多由EV71導致[1-4]。雖然手足口病臨床表現以輕癥為主，但重癥、死亡病例仍時有報道。多數國家(包括發達國家)曾報道過手足口病死亡病例[1-3]，國內江蘇、浙江、重慶、湖南等地也均有報道[4-7]。2008—2014年，中國大陸共報道10 717 283例手足口病，其中3 046例死亡，病死率為0.03%[7]。Zhao等[8]對EV71相關的手足口病病死率進行了系統評價和薈萃分析，發現隨機效應匯總病例病死率為1.7%(95%CI1.2%～2.4%)。目前手足口病的臨床病理特征及其內在機制仍不明確。現就手足口病致死的機制及防治重癥方面的研究進展予以綜述。

1 手足口病的致死機制

研究認為，手足口病發展至危重癥甚至死亡是病毒入侵人體后引發的宿主異常的神經內分泌調節以及產生的炎癥因子風暴等共同作用的結果[9-10]。但病毒侵入人體后啟動致死的機制目前仍不清楚。

1.1神經內分泌調節紊亂 腸道病毒感染后最常引發的神經內分泌免疫紊亂的結局為造成神經源性肺水腫，進而出現肺出血，結合既往關于手足口病死亡病例的報道可以發現肺出血或肺水腫是絕大多數危重型手足口病的死亡原因[11-12]。有研究認為,重癥手足口病主要通過兩個方面來引發神經源性肺水腫：一方面病毒侵入中樞神經系統后，入侵下丘腦，造成局部功能紊亂，引起交感神經過度興奮，使得腎上腺素、去甲腎上腺素等兒茶酚胺物質大量釋放，造成血液中兒茶酚胺水平明顯增高，兒茶酚胺作用于心臟和血管的相關受體后，發生血流動力學的改變，出現明顯的高血壓；同時，在兒茶酚胺的作用下肺循環和體循環的血液分布出現異常，肺部血管的壓力升高明顯，引發肺毛細血管通透性異常，從而發生肺水腫，導致肺部通氣血流比例失調和氧合障礙[13]。另一方面是肺毛細血管的通透性改變。臨床研究發現，部分重癥手足口病所致神經源性肺水腫的病例血壓正常且血流量分布也未發生改變，可能是神經系統發出神經遞質直接作用于肺部所致[14-15]。神經源性肺水腫發生可能的原因是交感神經受到病毒刺激后兒茶酚胺物質大量釋放，血液循環中突然增加的兒茶酚胺作用于α、β腎上腺素受體豐富的肺毛細血管床，直接損傷肺毛細血管，導致肺毛細血管的通透性增加，從而出現神經源性肺水腫。有學者使用綠色熒光蛋白嵌合EV71研究了EV71在新生恒河猴獼猴中樞神經系統腦組織不同區域內的動態分布以及病理特征，將結果與EV71感染死亡的手足口病患者尸檢中獲得的腦組織進行比較，結果表明該病毒在腦干血管和神經核周圍區域普遍存在，且在中樞神經系統中表現出對星形膠質細胞的偏好[16]。無論在體內還是體外人和獼猴系統中感染的星形膠質細胞均表現出興奮性神經遞質和細胞因子的表達增加，這就刺激了興奮性神經遞質去甲腎上腺素和腎上腺素的神經元分泌，這一過程所引發的病理生理學改變印證了之前的兒茶酚胺學說[13]。

1.2炎癥因子風暴 腸道病毒感染后可出現明顯的神經癥狀，這可能不是由病毒感染直接引起，有報道炎癥細胞因子[如白細胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-6、IL-8和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)]對腦細胞具有神經毒性作用[17-19]，所以過度激活的炎癥反應可能是重癥手足口病的致病因素。星形膠質細胞可釋放IL-1β、TNF-α和IL-6等炎癥介質，這些炎癥介質可以改變血腦屏障通透性并將免疫細胞從血液循環吸引到神經組織中，從而促進適應性免疫以及先天性免疫的炎癥反應，這些均可以造成腦組織的損傷。此外，有研究發現被EV71感染的患者血清或腦脊液中炎癥因子水平顯著升高，如IL-6、TNF-α和IL-8等，EV71感染并發腦炎和肺水腫的患者腦脊液中γ干擾素誘導IL-10和IL-8的水平顯著高于未感染的對照者[20]。有研究表明，腦炎患者或沒有并發癥的患者與正常兒童的細胞因子水平比較差異無統計學意義,而EV71相關性腦炎合并肺水腫患者血清中的炎癥因子水平顯著升高，且這種復雜情況的最佳預測因子為血清IL-6，IL-6>70 pg/mL時預測EV71相關性腦炎合并肺水腫的靈敏度、特異度、陽性和陰性預測值均為100%[21]。同時在存在嚴重的神經系統并發癥的病例中腦脊液中的IL-6水平也顯著升高，所以腦脊液中的IL-6水平被認為與EV71感染中疾病的嚴重程度相關[21]。合并腦炎和肺水腫的患者腦脊液中的促炎細胞因子水平高于血清[22]。在EV71感染的新生小鼠模型中也觀察到IL-6水平顯著升高[22]。這表明，IL-6在EV71誘導的免疫發病機制中起主要作用，且與疾病嚴重程度密切相關。所以，在手足口病進展成重癥腦炎與神經源性肺水腫的過程中，炎癥因子發揮了重要作用[23]。另外，肺水腫患者還具有較低的循環CD4(T細胞)、CD8(T細胞)和自然殺傷細胞。因此，顯著增加的細胞因子(IL-6、IL-10、IL-13、TNF-α等)以及淋巴細胞免疫調節活性的特定降低可能參與了EV71相關性肺水腫的發病。

1.3病毒受體 EV71的受體為P選擇素糖蛋白配體1(P-selectin glycoprotein ligand-1,PSGL-1)和人清道夫受體B2(scavenger receptor B2，SCARB2)[21，24]。其中，PSGL-1主要分布于中樞神經系統的大腦、小腦和腦干；呼吸系統的喉、氣管、支氣管，細支氣管和肺泡細胞；少量分布于腸黏膜上皮和腺上皮細胞，在脾臟、肝臟和心臟細胞中無表達或偶爾表達。SCARB2在中樞神經組織、呼吸系統和腸道組織中呈陽性表達，在少數手足口病患兒的肝細胞呈陽性表達[25-26]。此外，所有病毒抗原陽性細胞均表達SCARB2。Gu等[27]和劉巖等[28]研究結果顯示，在所有手足口病患者、健康兒童和成人三組人群中，SCARB2在肺支氣管、支氣管上皮細胞、炎癥細胞和肺泡上皮細胞上的分布差異無統計學意義。然而，PSGL-1并不是在所有兒童的細胞中表達，PSGL-1僅分布于手足口病患者的炎癥細胞，健康對照者未見表達[25,27-28]。有學者認為，在兒童中，EV71作用于SCARB2受體后患兒更容易受到感染，從而導致手足口病，提示EV71受體PSGL-1可能在致死性手足口病的發病機制中起重要作用，但該假說有待進一步研究[28]。

1.4非結構病毒3C蛋白 研究顯示，EV71通過非結構病毒3C蛋白激活胱天蛋白酶-3(caspase-3)以誘導宿主細胞凋亡，3C蛋白的水解活性是caspase-8、caspase-9和caspase-3活化所必需的，然而3C蛋白不直接結合激活caspase-3而是結合caspase-8和caspase-9[29]。另外，抑制caspase-3活性或使用caspase-3抑制劑可減弱3C蛋白轉染細胞的凋亡及保護宿主細胞免受EV71感染的細胞病變效應并防止細胞周期停滯，進一步證實caspase-3的活化參與手足口病死亡進程，然而目前3C蛋白激活caspase-3以及caspase-3激活影響病毒復制的機制尚不清楚。

1.5氧化應激 決定傳染病結果的重要因素為宿主的氧化還原穩態。過度的氧化應激可以促進病毒復制，同時病毒在宿主細胞中可以進一步誘導氧化應激反應。但對于感染細胞中活性氧類生成的詳細機制仍不明確。在目前的研究中，EV71感染可誘導線粒體活性氧類產生，這對病毒復制必不可少，在EV71感染細胞后，細胞中的線粒體可經歷一系列形態學變化并表現出功能異常，如線粒體電化學電位的降低和寡霉素不敏感的氧消耗增加、呼吸控制率明顯低于正常，這導致感染細胞的總腺嘌呤核苷酸庫和ATP含量顯著減少，然而線粒體質量可能有補償性增加，消耗了有效的能量產生，且感染的細胞上調線粒體的生物發生以補償它們的功能缺陷，進一步證實線粒體是EV71感染細胞中的主要活性氧類來源[30]。

1.6其他 有研究發現，在膿毒癥和缺血再灌注的情況下外源性和內源性一氧化氮的形成可能誘導肺水腫的發展[31]。Kao等[11]在肺出血的手足口病患者中發現一氧化氮合酶信使RNA表達增加，一氧化氮合酶表達增加是否表明一氧化氮的形成對肺臟有害目前尚不明確。因此，肺水腫的發生機制可能涉及誘導型一氧化氮合酶和一氧化氮。另外，在死亡病例的肺部尸檢中發現，雖然Na+，K+-ATP酶染色沒有增加，但大部分病例的肺水通道蛋白-4染色明顯減少，這種減少可能導致致命性肺水腫的發生[32]。

2 重癥手足口病的監護及治療

重癥手足口病治療的難點為早期缺乏特異性，臨床不容易識別，同時病情進展較快，因目前尚無特效抗腸道病毒藥物，故以控制高熱、止驚、降顱壓等對癥、生命支持治療為主。

2.1抗病毒 臨床研究及指南中均提示在手足口病早期使用利巴韋林及干擾素可能有一定療效，但同時應考慮其療程及相關不良反應。另外，一些有潛在抗病毒作用的藥物正在進一步探索及嘗試中，如槲皮素有效抑制EV71 3C蛋白活性，從而阻斷EV71復制，能有效治療EV71感染[33]。氯喹可能是一種對抗手足口病相關腸道病毒的廣譜抗病毒藥物[34]。有研究建議，穿心蓮內酯可在進行臨床試驗后進一步評估是否可以治療EV71感染[35]。另外，訶子酸(一種可水解單寧)在體外和體內對EV71呈現抗病毒活性[36]。

2.2降顱壓 有頭痛、嘔吐、視神經盤水腫等顱內壓升高表現的危重病例可給予甘露醇1 g/kg，2～3 h一次，同時并用呋塞米，或給予白蛋白后使用呋塞米。甘露醇的頻繁使用可造成腎功能受損，為避免腎功能損害，對于一些連續使用甘露醇3～4 d后仍需每4小時使用1次脫水劑的患兒，可改為甘露醇與甘油果糖4 h交替使用。對于顱內壓異常升高或存在低鈉血癥的患者，可考慮使用濃氯化鈉溶液(3%)[37]。

2.3呼吸及心血管功能支持 保持呼吸道通暢的同時監測生命體征，出現血性泡沫痰、發紺、呼吸困難、肺部啰音等肺出血、肺水腫表現時應及時給予機械通氣，進行呼氣末正壓通氣。對于危重癥患兒早期給予氣管插管呼吸機輔助通氣等呼吸支持，可以減輕肺部滲出，改善通氣和提高脈搏血氧飽和度，阻止病情惡化而出現肺水腫、肺出血等，可明顯降低病死率。心血管方面，多巴胺、多巴酚丁胺、米力農等血管活性藥物可有效糾正血壓，改善循環，尤其是危重癥病例出現低血壓及循環障礙時應及時應用。若應用多巴胺、多巴酚丁胺治療后仍不能糾正低血壓，可給予去甲腎上腺素維持靜脈滴注。米力農具有增強心肌收縮力，降低周圍血管阻力的作用，危重癥手足口病患兒合并高血壓時，血流動力學表現為高排血量高血管阻力型，可給予米力農治療。若效果欠佳，可給予硝普鈉等血管活性藥物擴張外周血管，通過減輕心臟后負荷來降低血壓[37-39]。有學者提出對血管活性藥物和機械通氣治療均無反應的患兒需要借助體外膜肺氧合技術、體外左心支持或體外膜肺氧合+左心減壓，但需注意嚴重腦功能衰竭的患兒不建議使用體外膜肺氧合+左心減壓[37]。

2.4生物制品和激素療法 由于丙種球蛋白和糖皮質激素可以調節宿主自身異常的免疫反應，危重癥手足口病患兒以及有腦脊髓炎和持續高熱等表現者可酌情給予丙種球蛋白、激素輔助治療，丙種球蛋白及激素的應用可改善由宿主自身異常的免疫反應所致的炎癥因子風暴及患兒腦損傷情況，提高治療效果。一般丙種球蛋白劑量為1.0 g/(kg·d)，連用2 d。激素可選用甲潑尼龍1～2 mg/(kg·d)，或氫化可的松3～5 mg/(kg·d)或地塞米松0.2～0.5 mg/(kg·d)，療程為3～5 d[37]。另外，有研究顯示抑制caspase-3活性可減少EV71病毒蛋白表達和病毒產生，表明caspase-3抑制劑可能是治療和預防手足口病的新型治療方法[29]。

2.5血液濾過療法及其他 血液濾過能有效降低重癥手足口病患兒血清中的炎癥細胞因子以及兒茶酚胺水平，從而降低免疫炎癥反應，調節水、電解質平衡、維持腎功能、逆轉心功能障礙，從而減輕危重型病例的臨床癥狀，促進恢復。臨床回顧性研究發現，重癥手足口病患兒經血液濾過后血管活性物質水平明顯降低,心功能和循環功能指標改善,但由于接受血液濾過的病例較少，目前對于血液濾過的救治效果仍缺乏有力證據[40-42]。有研究發現,阿片類受體拮抗劑納洛酮因可阻斷神經免疫調節紊亂所導致的中樞神經系統損害，故可以延緩重癥手足口病的疾病進展[43]。

3 手足口病的疫苗預防

自2016年3月起，EV71滅活疫苗(人二倍體細胞)逐漸在國內開始進行接種。疫苗接種后EV71感染較前減少，重癥手足口病的發病率及病死率明顯降低[44-45]。隨著EV71疫苗的使用，手足口病的病原學也發生了改變，持續的病原學監測發現，其他腸道病毒感染包括CVA6和CVA10呈暴發性增加，導致手足口病的發病率并沒有明顯下降[46-47]。因此，手足口病的防治需要針對多種病原體廣泛保護的多價疫苗。有研究表明，CVA10-病毒樣顆粒(virus-like particles,VLP)、EV71-VLP、CVA16-VLP、CVA6-VLP組合配制的四價病毒樣顆粒疫苗，成為廣譜手足口病候選疫苗之一；另外還有學者設計了手足口病和水痘的聯合疫苗、EV71/CVA16二價疫苗和EV71、CVA16、CVA6三價疫苗等[48-51]。

4 小 結

重癥手足口病的致死機制復雜，可能與宿主自身的免疫應答、體液調節、神經內分泌紊亂等因素相關。目前對于重癥手足口病患兒的處理，早期診斷以及早期臨床干預是降低病死率的關鍵。臨床上由于缺乏特異的抗腸道病毒藥物，故對重癥手足口病的治療以對癥支持為主。對危重癥手足口病患兒的治療應在常規治療的基礎上嘗試新的治療方法，如血液濾過，體外膜肺氧合等。隨著手足口病疫苗的上市及接種率的提高，重癥手足口病的患病率較前大幅下降，其免疫原性和保護效力值得肯定。未來對于重癥手足口病所帶來的疾病負擔和公共衛生安全問題仍存在很多挑戰，應考慮年齡、地區差異、病毒變異血清型不同等問題，致力于闡明其發病機制、流行病學，病原體譜和免疫模式，并在隨后的研究中優化干預措施。