新肺疫情下的老药“氯喹”
图1【氯喹、羟氯喹发展历程】
注：在早期使用植物提取物治疗疟疾之后，合成了抗疟药物并随后批准用于医疗。自20世纪40年代以来，氯喹和羟基氯喹已被用于治疗风湿病。
图片来源：Nat Rev Rheumatol. 2020 Mar;16(3):155-166.
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以下文章来源于李斌课题组
李 斌
上海市免疫学研究所研究员，上海交通大学特聘教授，上海市领军人才、上海市优秀学术带头人，中国科协免疫学首席科学传播专家，国家自然科学基金杰出青年项目获得者，荣获国家科技进步奖二等奖、上海医学科技奖二等奖、中华医学科技奖二等奖等奖项。
领导的课题组致力于Treg细胞的稳定性、FOXP3翻译后修饰、FOXP3蛋白复合体调节机制等研究；在Immunity，P Natl Acad Sci USA., Nat Commun., PLoS Pathog.等杂志发表SCI论文50余篇，主持国自然、973子课题等国家级课题10余项。
新年伊始，举国众志成城，抗击SARS-CoV-2。根据命名大家可以猜到，类似病毒造成的大规模感染不止一次：2003年流行的急性呼吸系统综合征（SARS, severe acuterespiratory syndrome）造成26个国家超过8000人感染，774人死亡[1]。从2012年到现在，中东呼吸综合症（MERS, middle eastrespiratory syndrome）导致27个国家2519人感染，866人死亡[2]。三种病毒均属冠状病毒（coronavirus, CoV），其中SARS-CoV已退出舞台，SARS-CoV-2和MERS-CoV仍持续给我们造成暴击。
全国的医疗机构和医药企业正全力围剿SARS-CoV-2，搜索“COVID-19”为关键词的临床试验注册截止3月2日有304项[3]，Clinicaltrials.gov上公布相关的临床试验有20项[4]。2月17日举行的国务院联防联控机制的新闻发布会将氯喹这款老药推到公众面前，下面带大家简单的回顾下这款药。
01
发现及应用
1820年，法国科学家首次从金鸡纳树皮中提炼出了抗疟药物金鸡纳霜，也称奎宁。1934年，德国人Hans Andersag首次根据奎宁结构优化改造，合成了氯喹（Chloroquine）。1949年，FDA批准将氯喹用于临床治疗，自此，氯喹渐渐为人所熟知[5]。磷酸氯喹是氯喹的磷酸盐，而羟氯喹由于副作用更低而更受推崇。
氯喹的抗疟作用主要是使寄生虫食物泡（次级溶酶体） 内的pH值提高，以抑制血红蛋白的酶蛋白溶解的水平, 而血红蛋白的溶解是疟原虫生长所必须的。同时，氯喹可以干扰疟原虫编码的血红素多聚酶, 从而在感染的红细胞中对血红素分子起到解毒作用[6]。另外，氯喹还可以结合疟原虫的核蛋白，影响DNA合成，从而干扰疟原虫繁殖。
图2【氯喹抗疟机制图】
注：寄生在红细胞（erythrocyte）中的疟原虫（parasite）。氯喹(CQ)积累在寄生虫的食物液泡中，主要作用是抑制血红蛋白(Hb)消化过程中释放的血红素（heme）形成血色素(Hz)。游离的血红素（heme）会溶解细胞膜，导致寄生虫死亡。它仅能杀死生活在红细胞中的寄生形式，需要另一种药物来杀死驻留在肝脏中的寄生形式。
图片来源：http://www.tulane.edu/~wiser/protozoology/notes/drugs.html
之后，氯喹在免疫调节中的作用被挖掘出来，作为一种重要的改善病情抗风湿药（DMARDs）登上历史的舞台。其确切的作用机制尚不完全清楚，目前公认的机制包括干扰DNA功能、抑制前列腺素的形成、抑制多形核细胞的趋化作用和吞噬细胞的作用以及调节细胞因子的释放[7]。羟氯喹可以剂量依赖的方式抑制IL-2的释放，以及 IL-1A、IL-1B、IL-6 和TNF-α等促炎因子的产生。临床的回顾性研究也发现，服用抗疟药的患者较单服激素或不治疗患者的可溶性IL-2受体、IL- 6受体和可溶性CD8受体的水平更低[8]。
图3【羟氯喹抗风湿机理图】
注：羟氯喹(HCQ)可通过抑制多种天然和适应性免疫过程，在不同细胞水平上干扰免疫激活。在APCs中，羟氯喹可干扰TLR7和TLR9配体结合和TLR信号，从而抑制TLR介导的细胞激活和细胞因子的产生。该药物还可抑制抗原提呈，阻止T细胞活化、分化和共刺激分子(如CD154)的表达，并减少T细胞和B细胞产生的细胞因子(如IL-1、IL-6和TNF)。
图片来源：Nat Rev Rheumatol. 2020 Mar;16(3):155-166.
免疫调节的机理决定了氯喹在风湿病中的药理作用，首先，氯喹可以调节炎症过程，抑制成纤维细胞的生长及结缔组织的沉积，而起到抑制滑膜增生的作用，这对关节炎性的疾病至关重要，如类风湿关节以及青少年慢性关节炎。其次，它可以调节机体异常组织的紫外线吸收而减轻皮疹，起到日光保护作用，改善盘状红斑狼疮以及系统性红斑狼疮患者的皮肤病变。此外，氯喹在体外有抗凝作用，还可以降低心磷脂抗体阳性患者形成血栓的危险。因此，氯喹在风湿性疾病中被广泛应用。
图4 氯喹类似物的主要抗炎和免疫调节作用
图片来源J Antimicrob Chemother.
2015;70(6):1608-21. doi: 10.1093/jac/dkv018. Epub 2015 Feb 17.
Fig. 7 在BRCA1-缺陷PDX模型中，SR-4835/伊立替康联合促进肿瘤消退
02
新用途及相应的机理
已有大量研究证实氯喹对病毒具有广泛的抑制作用，如：寨卡病毒、登革热病毒、艾滋病病毒、SARS-Cov等[9]。早在1993年，就有体外试验发现羟氯喹可以抑制原代T细胞和单核细胞中人免疫缺陷病毒 （human immunodeficiencyvirus, HIV）的复制[10]。1995年，Sperber K等人在一项小型临床试中验证了单用羟氯喹在无症状艾滋病患者中的治疗效果，他们发现羟氯喹可以明显降低患者的HIV-RNA水平[11]。随后的临床研究证明，单独使用羟氯喹无法缓解患者的CD4+T细胞水平降低，但羟氯喹与联合抗逆转录病毒疗法（combinedantiretroviral therapy, cART）联合应用可以抑制艾滋病患者体内的免疫反应[12,13]。2016年，Delvecchio等发现氯喹在体外可以抑制人脑血管内皮细胞和神经干细胞对寨卡病毒的胞吞过程[14]；此外，在小鼠模型的研究中发现氯喹可以有效预防寨卡病毒感染导致的新生儿头小畸形和神经系统症状[15]。
冠状病毒属套式病毒病毒目，为线性单股正链的RNA病毒，因其在电镜下外观呈皇冠状而得名。1984年Krzystyniak K等人发现，氯喹可以改变内吞体的pH值，抑制小鼠肝炎病毒（属冠状病毒）通过内吞体进入细胞[16]。2003年，非典爆发后，A. Savarino提出氯喹可能对治疗SARS有一定作用。随后的研究发现，氯喹在体外对冠状病毒有一定抑制作用：氯喹可抑制细胞表面的血管紧张素转化酶2（Angiotensin-converting enzyme, ACE2）受体的糖基化，使其无法与冠状病毒结合，而阻止病毒进入细胞[17, 18]。小鼠实验证明，氯喹虽然无法降低SARS感染小鼠体内的病毒载量，但对于病毒感染引起的炎症反应有一定的抑制作用[19]。此外，氯喹对另一种引起中东呼吸综合征（MERS）的冠状病毒——MERS-CoV在体外也有一定的抑制作用[20]。
图5【氯喹抗病毒机理图】
注：当添加到细胞外时，氯喹的非质子化部分进入细胞，在细胞质中质子化并浓缩在酸性、低pH的细胞器中，例如内体，高尔基囊泡和溶酶体。 氯喹可以多种方式影响病毒感染，抗病毒作用部分取决于病毒利用内体进入的程度。
图片来源：Pharmacol Res Perspect. 2017 Jan 23;5(1):e00293. doi: 10.1002/prp2.293. eCollection 2017 Feb.
此次新型冠状肺炎传播速度快、患者病情严重，目前尚无特效药。而新药的研发需要经过药物筛选、临床前研究、临床试验一系列繁琐的过程，难以解决燃眉之急。因此，“老药新用”无疑是一个不错的选择。正如前面我们介绍过，氯喹对多种病毒都有一定的抑制作用，并且在临床已经有了广泛应用，其安全性有一定的保障，因此氯喹被纳入了候选用药范围。那么羟氯喹能否抑制此次的新型冠状病毒（SARS-CoV-2）呢？我国学者发现，磷酸氯喹能够抑制新型冠状病毒进入Vero E6细胞和复制[21]。2020年2月17日，中国国务院举行新闻发布会宣布，目前进行的多中心临床试验观察到磷酸氯喹在治疗COVID-19相关性肺炎方面具有一定的疗效和良好的安全性。结果显示，磷酸氯喹用药组患者重症化率、肺部的影像好转时间、病毒核酸的转阴时间和转阴率等一系列指标均优于对照组。药物安全性方面，用药组患者未发现和药物相关的、明显的严重不良反应。
图6 2月17日，国务院召开新闻发布会，宣布磷酸氯喹治疗新冠肺炎具有疗效。
图片来源：http://www.xinhuanet.com/politics/2020-02/17/c_1125587968.htm
2月18日，磷酸氯喹被纳入了国家《新型冠状病毒肺炎诊疗方案（试行第六版）》。目前，专家已经达成共识，建议磷酸氯喹用于治疗新型冠状肺炎[22]。中国临床试验注册中心网站显示，截止2020年2月29日，氯喹及其相关衍生物治疗新型冠状病毒相关肺炎已注册的临床试验有15项，将对于其安全性和有效性进行进一步研究。
参考资料：
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[3]http://www.chictr.org.cn/searchproj.aspx?title=COVID-19
[4]https://clinicaltrials.gov/ct2/results?cond=COVID&term=&cntry=&state=&city=&dist=
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注：本文转载自LabInOne。
