年度综述：细胞因子风暴综合征

细胞因子风暴综合征（CSS）常常会导致死亡，随着冠状病毒爆发而引起了广泛关注。本篇综述发表于《Annual Review of Medicine》，重点介绍了与多器官系统衰竭相关的各种高炎症性疾病CSS，它包括家族性噬血细胞淋巴组织细胞增生症（HLH）和由感染、肿瘤以及自身免疫性疾病等多种诱因所致的严重炎症反应综合征相关的继发性HLH，也被称为巨噬细胞活化综合征（MAS）。CSS有各种分类和诊断标准，包括临床标准、实验室标准、病理学和遗传学特征。细胞毒性CD8 T淋巴细胞和自然杀伤（NK）细胞采用穿孔素（perforin）通路对异常细胞进行杀伤和清除，家族性HLH即由perforin通路纯合遗传缺陷所致。同样，NK细胞功能障碍经常出现在继发性HLH和MAS中，而家族性HLH基因总是存在杂合子突变。用依托泊苷和糖皮质激素靶向过于活跃的淋巴细胞和巨噬细胞，是治疗HLH的标准方法；但是，抗细胞因子（例如，抗白细胞介素-1、-6）方法，作为一种新型的、有效的替代方法也受到越来越多的重视，因为它具有针对性更强，安全性更高的特点。

细胞因子风暴综合征（CSS）是一个总括术语，涵盖了一系列相关但不完全相同的过度炎症状态。CSS 的一种定义是一种危及生命的全身性炎症状态，其特征是循环细胞因子水平升高和免疫细胞过度激，可由感染性病原体、恶性肿瘤以及自身免疫和自身炎症性疾病触发。由严重急性呼吸系统综合症冠状病毒-2（SARS-CoV-2）引起的2019冠状病毒病（COVID-19）持续爆发提醒我们，感染可在易感宿主中引发致命的 CSS。除了治疗潜在的诱因（如感染）外，采用广泛的（如糖皮质激素）和靶向的（如抗细胞因子）方法来治疗过于旺盛的免疫反应以帮助降低CSS引起的死亡率也是至关重要的。

临床上，CSS表现为发热、血细胞减少、噬血细胞症、肝功能障碍、凝血病、中枢神经系统（CNS）紊乱和需要重症监护的多器官功能衰竭。虽然CSS在医学界还是一个新生事物，但基础、转化和临床研究工作已逐步开展。

需要重点了解并认识到的是CSS并不是一种排除性诊断，而是一种可并发多种炎症性疾病的复杂化病症，从感染到风湿性疾病再到血液恶性肿瘤都是潜在诱因。由于各种潜在条件都与CSS有关，因此对CSS下的许多不同实体有不同分类和诊断标准。首先是针对家族性CSS（噬血细胞性淋巴组织增生症（HLH））制定的HLH-04标准（表1）。这些标准是为诊断细胞毒性CD8 T淋巴细胞和自然杀伤（NK）细胞采用的穿孔素介导的溶细胞途径中纯合缺陷的婴儿而制定的。尽管HLH-04标准经常用于继发性HLH，但在诊断上不够敏感。因此，针对一些更常见的风湿性疾病制定了单独的标准，称之为巨噬细胞活化综合征（MAS）。MAS是CSS的一种形式，也是系统性幼年特发性关节炎（sJIA）和成人型Still病（AOSD）的常见并发症。对于各种CSS标准来说，一个至关重要的特征就是存在高铁蛋白血症。

“HScore”的开发是为了反映儿童和成人都可患CSS（表1）。它主要基于患有血液系统恶性肿瘤（如白血病和淋巴瘤）的成年人，并且与许多CSS标准一样，依赖唯一数据元素（临床、实验室、病理学）的可用性来辅助诊断。虽然HScore旨在广泛涵盖各种类型的CSS，但它依赖于所有数据元素的可用性来帮助确定噬血细胞综合征的概率。嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）与难治性恶性肿瘤的相关治疗也会导致CSS，这种情况被称为细胞因子释放综合征（CRS）。

表1各种细胞因子风暴综合征标准

与COVID-19相关的CSS在许多方面都是独一无二的，较其他类型的CSS，其更倾向于早期急性呼吸窘迫综合征，并且炎症标志物（如铁蛋白）水平较低。因此，有人试图定义与COVID-19相关的CSS。虽然儿童比成人更不容易患上严重的COVID-19，但他们有患新型 SARS-CoV-2 相关感染后 CSS 的风险，称为儿童多系统炎症综合征（MIS-C）。虽然MIS-C与川崎病（KD）相关的MAS具有共同的特征，但各种CSS标准并没有涵盖儿童MIS-C或COVID-19潜在的全部疾病过程。

表2与细胞因子风暴综合征相关的病症

细胞因子风暴综合征的分类

家族性噬血细胞性淋巴组织增生症

由于CSS的范围很广，因此存在许多与严重过度炎症相关的疾病类别，以家族性HLH为原型，是定义和分析最明确的CSS（表2）。家族性HLH是一种罕见的遗传疾病，它通常在出生后几天、几周或几个月内出现。受影响的婴儿病情严重，伴有发热、血细胞减少、凝血功能障碍、中枢神经系统紊乱和多器官功能衰竭。未经治疗的家族性HLH均是致命的。直到现在，这种疾病也仅仅是通过化疗（依托泊苷）来缓解CSS并使婴儿过渡到造血干细胞移植（HSCT）。即使在最有经验的医疗中心，家族性HLH的死亡率仍高达40%。

家族性HLH是由于细胞毒性CD8 T细胞和NK细胞通过穿孔素介导的溶细胞通路有效裂解靶细胞（通常是病毒感染的抗原呈递细胞（APC））的几个基因之一的双等位基因缺陷所致。穿孔素与诱导细胞凋亡的颗粒酶一起存在于溶细胞颗粒中，一旦识别到靶细胞，它就会沿着肌动蛋白细胞骨架运输到裂解淋巴细胞与APC之间的免疫突触（图1）。其他多种基因产物（表3）对于颗粒分选、极化/运输、对接、引发和将含有穿孔素的溶细胞颗粒融合到裂解细胞膜至关重要。这个过程允许穿孔素释放到突触中，以便在裂解淋巴细胞与其靶细胞之间形成信道/孔，并通过颗粒酶B 进入靶细胞来传递细胞凋亡的致命一击 。

图1参与穿孔素介导的细胞溶解的家族性HLH基因

表3影响穿孔素溶细胞途径的家族性噬血细胞性淋巴组织细胞增生症基因

家族性HLH的鼠类模型（即穿孔素缺陷型小鼠）在受到淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒触发时，重现了HLH的表型和一致的致死率。与野生型小鼠不同，穿孔素缺陷型动物无法清除病毒，但如果清除CD8 T细胞或阻断促炎细胞因子干扰素-γ（IFN-γ），它们就能存活。这一结果有力地证明了尽管病毒触发了CSS，但真正导致宿主死亡的是过度活跃的免疫反应。后来的一项研究巧妙地证明,穿孔素缺陷的裂解淋巴细胞虽然不能在识别后杀死靶细胞，但与能够通过穿孔素通路杀死的细胞相比，保持与靶细胞结合的时间要长五倍。淋巴细胞和APC之间的这种长时间的接触和相互作用导致促炎细胞因子（包括IFN-γ）的产生显著增加，这些细胞因子被认为是导致随后的CSS的原因。最近，一项临床试验证明，中和性抗IFN-γ单克隆抗体（mAb）治疗对家族性HLH婴儿有生存益处（表4）。

当继发性HLH（MAS）患者的家族性HLH基因杂合部分显性阴性突变导致穿孔素介导的淋巴细胞溶细胞减少时，体外也报道了IFN-γ的类似增加，这是由于免疫突触的溶细胞颗粒极化延迟。在家族性HLH基因中鉴定出导致晚年继发性HLH的杂合缺陷，模糊了家族性和继发性HLH之间的区别。宿主通常耐受家族性HLH基因中的这些杂合遗传缺，直到发生越来越严重的炎症（如sJIA）和/或环境触发因子（通常是细胞内病原体）导致CSS，使用疾病的阈值模型可以很好地理解这一点。因此，许多个体可能在家族性HLH基因中携带杂合功能缺陷，但直到与病原体交叉感染时才会引发CSS。

表4细胞因子风暴综合征的治疗药物

感染相关细胞因子风暴综合征：触发病原体

在COVID-19爆发之前，包括爱泼斯坦-巴氏病毒（EBV）、巨细胞病毒（CMV）和单纯疱疹病毒在内的疱疹病毒是最常被确定为CSS触发因素的病毒病原体（表2）。常见的临床特征包括高铁蛋白血症、C-反应蛋白（CRP）升高、肝胆功能障碍和凝血功能障碍伴血小板减少症，与乳酸脱氢酶和D-二聚体升高相关。在2000年埃博拉病毒爆发期间，宿主反应的更广泛特征突出了对出血热病毒的反应和CSS的反应之间的相似性。可能部分是由于对过去十年中进化的病毒触发的过度炎症的高度认识，研究人员在 SARS-CoV-2 最初爆发期间识别到了 CSS 的特征，并进行了免疫调节以减轻与感染相关的高死亡率。

尽管SARS-CoV-2与相关的CSS重症病例的临床特征非常相似，但与CSS的其他病毒触发因素相比，SARS-CoV-2中最常见的炎症过度综合征的独特之处在于，从最初的呼吸道或肠道感染症状出现到CSS特征的发展，其可预测的滞后时间为7-14天，血清铁蛋白略有升高（罕见地超过2,000ng/mL），常见为无发热，淋巴细胞减少明显。此外，在相对无症状的患者中，可能会出现高D-二聚体水平和非常高的 CRP 水平的凝血病。值得注意的是，SARS-CoV-2感染患者的细胞因子分析显示，血IL-1β、IFN-γ、MCP-1和IP-10以及IL-4和IL-10水平升高。在病情较严重的患者（需要重症监护的患者与不需要重症监护的患者相比）中也观察到IL-6、TNF、MCP-1、G-CSF、MIP-1α和可溶性IL-2受体α（sIL2-Rα）水平升高，这支持CSS是SARS-CoV-2严重并发症的基础这一观点。儿童无论有无症状的前期病毒性疾病，在感染SARS-CoV-2后2-6周内可能出现迟发性多系统炎症综合征（MIS-C）。MIS-C与KD和sJIA相关的CSS具有许多临床和实验室特征，包括发烧，心包、心内膜或心肌炎症，冠状动脉瘤，肠炎，肝炎，高CRP水平，D-二聚体升高的凝血病，高铁蛋白血症。

越来越多的非病毒性（主要是细胞内）病原体被报道为CSS。这些包括分枝杆菌、埃利希氏体、组织胞浆菌和立克次氏体（表2）。原生动物寄生虫，如利什曼原虫，也越来越多地被认为是感染诱因。除了适当的抗菌治疗外，针对IL-1或IL-6的辅助皮质类固醇或抗细胞因子治疗可能加速恢复和/或提高生存率。

风湿病相关细胞因子风暴综合征

与sJIA和AOSD相关的CSS（表2）基本相同，与越来越多地认识到这些疾病是跨年龄组的单一实体。过度炎症主要由失调的IL-1炎性体驱动，导致IL-1和IL-18过度释放与表达。CSS在AOSD中的特点是高IL-1α、IL-1β、IL-1受体拮抗剂、sCD25、IL-6、IL-10、IL-17A、IFN-γ、G-CSF、MCP-1、MIP-1α、干细胞因子，较高水平的铁蛋白，IFN-γ和IL-10是最好的区分活动期AOSD或sJIA患者的CSS/MAS。升高的IL-18水平可以区分AOSD或sJIA相关的CSS。

在SLE严重发作的情况下可以观察到CSS的特征（表2），特别是在具有抗磷脂抗体和SLE疾病活动指数评分在13以上的SLE患者中。在有疾病爆发迹象的SLE患者中，发热、高铁蛋白血症、白细胞减少和肝胆功能障碍的结合可能是识别CSS的最佳方法。KD患者可能出现CSS的临床特征（表2），除了存在冠状动脉病变外，其表现可能与sJIA相关CSS患者难以区分。

恶性肿瘤相关的噬血细胞性淋巴组织增生症

恶性肿瘤相关HLH（M-HLH）是一种独特的CSS类型，M-HLH最常见于淋巴瘤（发病率2.8%），特别是T细胞淋巴瘤，其次是弥漫性大B细胞淋巴瘤和霍奇金淋巴瘤。M-HLH也被报道在遗传性免疫缺陷（x连锁淋巴细胞增生性疾病、MAGT1缺乏、HAVCR2突变等）的背景下，可使患者易患HLH和淋巴瘤。此外，家族性HLH谱中PRF1和相关基因的亚型突变在不到5%的淋巴瘤和HLH患者中被报道。然而，大多数剩余的M-HLH病例的发病机制尚未完全阐明。它被认为与肿瘤细胞持续的抗原刺激和促炎细胞因子的高分泌有关。

抗癌治疗也是血液系统或实体器官恶性肿瘤患者HLH的已知原因。HLH发生在9%急性髓性白血病患者的病例中，主要与侵袭性真菌感染有关。HLH在同种异体HSCT后也有报道，并且与不良预后有关。在过去十年中，免疫检查点抑制剂的使用导致了T细胞活化导致HLH的报道。HLH与使用抗PD-1、抗PD-L1或CTLA-4抗体治疗各种实体器官和血液系统恶性肿瘤有关。同样，CAR-T疗法等新型细胞疗法也与HLH样表现有关，这与经典的IL-6驱动的CRS有些不同，CAR-T相关HLH的特征是严重高铁蛋白血症（>100,000ng/mL），并且与肾/肝功能障碍有关。据报道，双特异性T细胞结合抗体可能通过活化的T细胞分泌IFN-γ引起HLH。

值得注意的是，EBV病毒血症的存在并不排除M-HLH，因为EBV可导致淋巴瘤和HLH。M-HLH的诊断具有挑战性，因为HLH-04标准中列出的许多标志物（例如发烧、脾肿大、双血细胞减少症）在患有血液系统恶性肿瘤的患者中可能异常。在血液系统恶性肿瘤中也可以观察到高铁蛋白血症和sCD25升高。无论是否符合HLH-04标准，OHI指数都与血液系统恶性肿瘤患者的死亡率独立相关。因此，对于血液系统恶性肿瘤患者，如果其表现出OHI标志物，则使用HLH-04标准诊断HLH可能不是很重要。由于难以诊断、疾病异质性和器官功能障碍程度导致无法及时纳入研究，因此缺乏定义M-HLH管理的随机对照临床试验。

如果已知存在潜在的血液系统恶性肿瘤，一般原则是应用肿瘤导向疗法，最好结合依托泊苷。然而，使用全剂量联合化疗治疗细胞因子风暴中的急性病患者可能不成功，在某些情况下甚至会致命。因此，建议指南考虑“前期”治疗，旨在通过抗T细胞疗法（如皮质类固醇和依托泊苷）平息细胞因子风暴。对于对前期治疗无反应的病例，可以使用DEP（阿霉素、依托泊苷、甲基强的松龙）方案或其他细胞因子导向疗法。尽管利妥昔单抗已成功用于EBV-HLH病例，但其在存在病毒血症的M-HLH中的作用尚不清楚，尤其是当潜在恶性肿瘤是T细胞淋巴瘤时。尽管如此，它可以被视为与病毒载量监测一起的辅助疗法。造血干细胞移植在M-HLH中的作用尚不确定，但根据治疗标准，可以考虑在T细胞淋巴瘤的第一次缓解期进行自体造血干细胞移植。

难治性M-HLH的预后较差，治疗方案多借鉴非恶性相关的HLH研究。芦可替尼是一种Janus激酶1/2（JAK1/2）抑制剂（JAKi），作为单一药物对其他形式的继发性HLH（尤其是EBV-HLH）有效。靶向IL-1、IL-6、IL-18和IFN-γ的抗细胞因子疗法对M-HLH的活性尚不清楚，但用IL-1受体拮抗剂阿那白滞素阻断IL-1可能使一些M-HLH患者受益。对于能够达到部分或完全缓解的难治性M-HLH病例，同种异体造血干细胞移植是强烈推荐的。

我们对CAR-T治疗相关HLH的了解正在不断发展。大多数患者会发展成接受以抗IL-6为基础的治疗后的HLH，最近的研究报告了对阿那白滞素和皮质类固醇的反应，尽管在某些情况下可能会添加依托泊苷。

除了更常见的诱因和疾病关联（例如细胞内病原体、风湿性疾病和血液系统恶性肿瘤）外，CSS还伴有各种其他疾病，包括妊娠、医源性或药物性CSS、体外循环手术和移植相关CSS。与家族性HLH、自身免疫性或自身炎症性疾病相比，这些疾病的病理生理学尚不清楚。

CSS（或HLH）作为妊娠并发症，可在妊娠期间的任何时间出现。妊娠期CSS与HELLP具有共同特征（溶血、肝酶升高、血小板计数低），因此可能无法识别。治疗通常包括GC和静脉注射免疫球蛋白，但有时需要钙调磷酸酶抑制剂，甚至需要依托泊苷，这些抑制剂会穿过胎盘，甚至对胎儿有毒，尤其是在妊娠早期（表4）。据推测，母体T细胞可能被“外来”物质/抗原激活，从而促进CSS。这种抗原触发的免疫激活也可能解释为什么终止妊娠可以缓解CSS。

最近，人们担心靶向IL-1和IL-6治疗sJIA的生物制剂会触发MAS患者的DRESS。甚至在MAS成为一种已知疾病之前，sJIA患儿要通过接受肌肉注射来治疗。最近，TNF抑制剂被认为是MAS的触发因素和有效疗法。虽然在确定药物是CSS的病因时通常很难确定因果关系，但消除诱发因素对于治疗至关重要。

无论是由药物、感染、风湿性疾病还是恶性肿瘤引发，当CSS发生时，可能需要体外膜肺氧合（ECMO）绕过衰竭的心脏和/或肺。与ECMO和其他形式的体外循环相关的回路会触发危险的细胞因子释放并伴有多器官功能障碍。如上所述，在家族性HLH的背景下，CSS发展的另一种与移植相关的情况是在HSCT之后。此外，HSCT引起的移植物抗宿主病可触发CSS，并且可能对JAKi有反应。虽然触发CSS的病因的鉴别诊断很广泛，包括罕见的代谢紊乱和血管滤泡性淋巴组织增生，但存在通用的抗炎治疗方法。

治疗家族性HLH和M-HLH的广泛免疫抑制方法是HLH-04方案，其中包括拓扑异构酶II抑制化疗依托泊苷和CNS穿透性GC地塞米松，然后是HSCT（表4）。淋巴细胞靶向钙调磷酸酶抑制剂环孢菌素A以前是该方案的一部分，但已失宠，因为它不能提高生存率并且存在副作，包括感染、高血压和可逆性后部脑病综合征的风险。

GCs不像依托泊苷那样具有细胞毒性，但具有广泛的免疫抑制作用，并广泛应用于CSS。GC地塞米松是HLH-04治疗方案不可或缺的一部分，因为它具有良好的中枢神经穿透力。作为HLH-04的一部分，风湿病学家常使用甲泼尼龙，GCs有许多潜在的并发症，包括继发性并发症感染、糖尿病和高血压。尽管如此，GCs是治疗大多数病因的CSS的有力工具。

关于COVID-19 CSS，IL-6的抑制引起了广泛关注。虽然改善COVID-19生存率的数据不如GC令人信服，但确实揭示了益处，尤其是在GC联合给药的情况下。尽管如此，IL-6阻断已获得FDA的批准，用于治疗与难治性血液系统恶性肿瘤治疗相关的医源性CRS（图2）。然而，最近，IL-1抑制剂的使用已被倡导用于难治性CRS，尤其是CNS所导致的的CRS。

COVID-19 CSS也探索了阿那白滞素对IL-1的抑制作用，据报道，用阿那白滞素进行CSS治疗对多种CSS有益（图2）。阿那白滞素的好处包括其具有较大的治疗窗口、安全性以及阻断IL-1α和IL-1β信号传导的及时有效性。IL-1是炎性小体激活的原型产物，但最近通过炎性小体激活的另一个IL-1家族成员IL-18在MAS中被证明显著升高。报告表明，阻断IL-18有益于与自身炎症相关的CRS（图2），研究人员正在探索使用IL-18抑制治疗更广泛的CSS疾病。

虽然IL-1阻断使与自身炎症性疾病sJIA相关的MAS儿童受益匪浅，但最近的临床试验也一直在探索IFN-γ阻断sJIA MAS。这些研究建立在抗IFN-γ mAb emapalumab所证明的益处之上，该药可提高未经治疗和难治性原发性HLH患者的生存率（图2）。Emapalumab与器官毒性无关，并且可能比基于依托泊苷的方法毒性小得多。阻断IFN-γ的另一种方法是JAK抑制（图2）。许多抑制剂靶向与CSS相关多种细胞因子（包括IFN-γ、IL-6和TNF）共有的各种受体组分相关的不同JAK。由于JAKi抑制多种细胞因子的信号传导，因此这种治疗介于广泛免疫抑制GC和单独靶向细胞因子方法之间。JAK抑制也被证明对COVID-19 CSS有益。其他去除细胞因子的中间方法，例如血浆置换和细胞因子吸收过滤技术，也正在探索用于CSS，包括在COVID-19中。未来为治疗CSS患者的精准医学方法带来了希望。

图2阻断CSS中细胞因子的潜在疗法

临床医生和科学家在了解CSS的广度、临床特征、遗传风险因素、病理生理学和治疗方面取得了重大进展。虽然家族性HLH很少见，但从对这些疾病的研究中已经学到了很多东西。除了婴儿家族性CSS，受某些传染病（包括COVID-19）、风湿病和恶性疾病影响的住院发热大龄儿童和成人越来越多地被认为是患有CSS，尤其是在多器官功能障碍的情况下。虽然广义免疫抑制治疗（如GCs）和化疗药物（如依托泊苷）是传统疗法，但更多靶向性的、毒性较小的抑制促炎细胞因子的方法也被认为是有效方法。这个相对新型、不断发展的医学领域的前景一片光明，希望在未来更广泛地被认可和获得更多精准医学治疗的数据和信息。