很好的问题。
根据问题中给出的两篇参考文献,SARS[1]与MERS[2]中,产生的“细胞因子风暴”主要的细胞因子确实是不同的,SARS中升高的主要是IL-4、IL.-6等Th2细胞相关的细胞因子,而MERS中主要是IL-8。
不过题目中“SARS/MERS感染中对Th1细胞/Th2细胞激活作用为什么是相反”这一描述的不准确的。找到了一篇更详细的论文[3],准确来说,SARS与MERS对全群Th细胞的作用都是抑制性的,这与这两种冠状病毒对巨噬细胞等感染密切相关,关键的区别是:
MERS冠状病毒感染会杀死巨噬细胞并复制出新的病毒导致Th1与Th2的分化全部受到抑制,IL-8升高正是死亡的巨噬细胞释放的,导致中性粒细胞浸润[3];
而SARS只是感染巨噬细胞而不能有效复制,杀死巨噬细胞的能力较弱,对巨噬细胞的影响主要是干扰性其细胞因子释放的功能,只影响Th1的分化,而不影响Th2的分化,这样感染的组织和血液中Th2的比例就相对高了,导致IL-4、IL-6为主的细胞因子风暴,进而产生广泛的自体免疫攻击[1],也有文献报道认为如果SARS出现IL-8升高、血巨噬细胞低(说明有巨噬细胞大量死亡),提示属于急重症型,预后要更差。
在别的动物的冠状病毒感染,例如鼠冠状病毒性肝炎、猫传染性腹膜炎中,感染巨噬细胞也是和冠状病毒在体内进一步传染和导致自体免疫的关键步骤[1],其它一些病毒 例如埃博拉[4]、狂犬病,也通过感染巨噬细胞促进病毒在体内的传播。
至于为什么MERS可以在巨噬细胞内有效复制出新病毒、而SARS不能在巨噬细胞内有效复制,这可能与两个病毒的酶系统有关。MERS通过DPP4进入细胞,SARS通过ACE2进入细胞,而DPP4与ACE2两个蛋白本身也参与免于调节,所以病毒复制情况以及对Th2细胞作用的差异也有可能与这两个蛋白本身的作用机制有关。
这里也就涉及到了 @Vigorous Cooler 学长提到过的另一个问题,即抗体依赖的增强作用(ADE),体内产生的抗病毒Spike蛋白IgG抗体在冠状病毒感染巨噬细胞的过程中起重要作用。中等浓度的抗体不仅不能清楚体内的病毒,并且还可以帮助病毒感染巨噬细胞加速病情加重!
所以冠状病毒疫苗进入临床大规模应用一定要慎重,一定要在前期的临床试验确定可以在人体内较长时间(例如6个月以上)产生不会引起AED效应的高效价抗体才能大规模用于预防接种。
答案的最后,以主角之一巨噬细胞大姐姐作为结尾:
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另外我之前想出了两个方案:
杜比单抗(抗IL-4)和已进入临床3期的吸入型p38 MAPK抑制剂ARRY-371797或许可以用于治疗COVID-19新型冠状病毒肺炎中的细胞因子风暴:
已经@了赛诺菲和辉瑞,目前还没回信。
参考文献:
[1] Dandekar, Ajai A., and Stanley Perlman. "Immunopathogenesis of coronavirus infections: implications for SARS." Nature reviews immunology 5.12 (2005): 917-927.
[2] Mahallawi W H, Khabour O F, Zhang Q, et al. MERS-CoV infection in humans is associated with a pro-inflammatory Th1 and Th17 cytokine profile[J]. Cytokine, 2018, 104: 8-13.
[3] Alosaimi B, Hamed M E, Naeem A, et al. MERS-CoV infection is associated with downregulation of genes encoding Th1 and Th2 cytokines/chemokines and elevated inflammatory innate immune response in the lower respiratory tract[J]. Cytokine, 2020, 126: 154895.
[4] Simmons G, Reeves J D, Grogan C C, et al. DC-SIGN and DC-SIGNR bind ebola glycoproteins and enhance infection of macrophages and endothelial cells[J]. Virology, 2003, 305(1): 115-123.