压垮新冠重症患者的最后一根稻草！细胞因子风暴究竟是什么？

2020

03/10

思宇研究院官方

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细胞因子风暴综合征，他是谁？

前言

细胞因子(cytokine，CK)作为细胞分泌的信号分子，正常状态下其含量甚微，受到病原体刺激过度激活免疫细胞时，分泌的细胞因子急剧升高会攻击自身器官。在近20年针对细胞因子的临床研究中，“细胞因子风暴(CSS）”被高频提起。从2003年的SARS-CoV、2012年的MERS-CoV、到2020年的COVID-19，临床专家认为CSS可能是埃博拉病毒感染最后阶段的夺命杀手，可能是压垮新冠重症患者的最后一根稻草。

一、细胞因子风暴综合征，他是谁？

细胞因子风暴综合征（CSS）是指机体感染微生物后引起淋巴细胞和巨噬细胞的持续激活和扩增，体液中多种细胞因子如TNF-α、IL-1、IL-6、IL-12、IFN-α、IFN-β、IFN-γ、MCP-1和IL-8等迅速大量产生的现象。CSS是机体对外界刺激的一种过度免疫现象，是引起急性呼吸窘迫综合症和多器官衰竭的重要原因。其临床特点表现为全身炎症、高铁蛋白血症、血流动力学不稳定和多器官功能衰竭，致死率极高。不仅病原体感染可以引发细胞因子风暴，疾病本身（风湿性疾病、血液病、移植物抗宿主病）、医源性肿瘤治疗如CART疗法和免疫检查点抑制剂等均可能导致细胞因子风暴的发生。

细胞因子风暴综合征示意图

2020年2月14日，国家卫生健康委员会发布了《新型冠状病毒肺炎重型、危重型病例诊疗方案（试行第二版）》，其中关于重症患者诊疗的临床预警指标中提到：“外周血炎症因子如IL-6、C反应蛋白进行性上升。”2020年2月19日，国家卫生健康委员会又发布了《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（第六版）》，其中关于重症、危重症患者诊疗的临床预警指标中提到：“重型、危重型患者常有炎症因子升高”。从这些临床指标可以看出，在多数冠状病毒感染患者中，细胞因子风暴在疾病向重症和危重症转变中起到了关键的作用。发表于知名期刊《柳叶刀》的一篇论文表明从2019年12月16日至2020年1月2日首批确诊的中南医院41例新冠病毒感染者，其免疫系统均出现致命的“细胞因子风暴“现象，ICU组的患者细胞因子升高明显高于非ICU组。

二、细胞因子风暴为何如此可怕？

在正常情况下，当外来病原体入侵及自身细胞衰老病变时，免疫系统往往会启动免疫应激机制。免疫细胞在清除这些有害物质的同时会释放促炎细胞因子（包括干扰素（IFN）、白细胞介素（IL）、肿瘤坏血因子（TNF）等），作为信号来号令更多的免疫细胞加入这场战争，形成正向级联反应。最终控制住入侵的病原体后，细胞因子又会减少，进而减弱炎症反应。

当免疫系统因感染、药物、自身免疫疾病等因素过度激活时，过多的细胞因子会让炎症加剧，最终形成细胞因子风暴。此时火力全开而又不受控制的免疫系统相当于一场自杀式的恐怖袭击，无差别地攻击包括病原体在内的一切细胞，进而引发全身炎症，多器官衰竭乃至死亡。

细胞因子风暴导致器官衰竭甚至死亡

三、如何实现细胞因子的定量？

由于细胞因子在人体健康情况下也会存在于身体中，因此判断是否过度免疫就需要对细胞因子进行定量分析。目前临床上较为常见为细胞因子检测项目包括IL-1β、IL-2、IL-4、IL-5、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12、IL-17 、TNF-α、IFN-α、IFN-γ等指标。其中，对于可诱发细胞因子风暴的疾病来说，IL-6是新冠病毒感染诱发炎症风暴的重要通路，其表达的时间也比其他细胞因子（TNF和IL-1）更长。因此，IL-6一个非常优异的CSS程度预测和预后指标。

细胞因子的检测包括传统的酶联免疫吸附测定法（ELISA）、化学发光﹑流式微球技术检测（CBA）等。 ELISA方法最常用，成本较低。但具有灵敏度较低，且一次只能检测一种细胞因子等局限。后来在ELISA方法学上发展了液相悬浮芯片Luminex技术以代替人为操作，通过双抗体选择具有高特异性,一次检测多种细胞因子。

多因子检测方法总结

四、细胞因子检测主要产品

由于细胞因子含量极低，灵敏度高﹑特异性强的细胞因子检测产品成为临床急需。

1、流式细胞仪

流式细胞术工作原理是在细胞分子水平上通过抗体对单个细胞或其他生物粒子进行多参数、快速的定量分析。它可以高速分析上万个细胞，并能同时从一个细胞中测得多个参数，具有速度快、精度高、准确性好的优点，是当代最先进的细胞定量分析技术之一。流式细胞仪在临床中主要进行外周血白细胞、骨髓细胞以及肿瘤细胞等的检测，在科研工作中，主要应用于淋巴细胞免疫表型分析、细胞周期分析、细胞凋亡检测及细胞因子检测等方面。

目前市场上主要提供流式细胞仪检测的厂家保活BD的FACSCanto II ，Beckman的CytoFLEX﹑Navios流式细胞分析仪等产品。美国BD与Beckman依旧占据流式细胞仪市场主要份额。国产厂商市场占有率较高的为迈瑞医疗﹑艾森生物。2018年9月份艾森生物被安捷伦收购。

BD FACSCanto II以及Beckman CytoFLEX流式细胞分析仪

2、生物芯片检测

芯片检测厂家包括Luminex液相悬液芯片﹑RANDOX细胞因子芯片等。目前，在液相芯片领域Luminex公司处于龙头地位。液相悬液芯片是20世纪90年代中期发展起来的，是流式细胞技术、激光技术、数字信号处理技术、化学技术为一体的新型生物分子技术，又称为xMAP技术。Luminex是全球首家研发出液相悬液芯片的公司，其他的知名厂商包括Bio-Rad、PE、Qiagen、Zeus等均在推广该项技术平台，但都是Luminex公司的合作伙伴，仪器采用贴牌的方式进行销售。国内最早引进该项技术平台的公司为透景生命，其基于流式荧光技术平台独立开发并推出多款相关产品，已成功占据了相关市场。

生物芯片为基于ELISA(酶联免疫反应)原理，采用了夹心和竞争的免疫检测方法。在生物芯片的预定独立检测区域上固定了多种特异捕获配合基，样本中分析物可与辣根过氧化物酶标记的抗原结合，加入信号试剂后，产生光信号，其细胞因子模板的每一张芯片可同时定量测定12种不同的细胞因子项目，作为评价机体免疫功能的一组指标，具有潜在应用价值。RANDOX朗道公司EVIDENCE全自动分析仪是一全自动生物芯片排列系统，其核心技术Evidence生物芯片，是含有一排离散检测区域的9平方毫米固体底物，可同时完成一位患者样品中多个被分析物的定量检测。因此，完成样品分析比常规实验室分析仪速度更快、效率更高。九强生物于2010年获得了朗道公司EVIDENCE全自动分析仪及生物芯片在国内的代理权，全权代理其在国内的市场推广、销售、服务等工作。