三年疫情让我们学到，感染呼吸道病毒是否会引发重症的关键不在病毒多可怕、年纪有多大、体格好不好，而在免疫系统启动的发炎反应会不会在清除病毒的过程中失控。根据阳明交通大学林东毅副教授团队日前发表的报告，GMI能在不伤细胞的前提下避免巨噬细胞发炎失控，保护感染动物的肺组织。此研究成果不仅板明GMI的免疫调节作用除了「进可攻」还有「退可守」的一面，也为GMI的抗新冠作用从「保护细胞」、「抑制病毒」拓展到「调节免疫」三路并进。
文／吴亭瑶
发炎不止的免疫风暴（细胞激素风暴）
在免疫系统与病毒交锋的过程中，最不乐见的情况之一就是，本应进退有据的免疫细胞却像失去理智般地不断释出具有促进发炎反应的细胞激素（例如IL-1β、IL-6、IL-12之类的介白素，以及肿瘤坏死因子TNF-α、干扰素IFN-γ等等），因为这些负责在细胞间传递讯息的信号分子，会招来一批又一批的生力军加入战场，把「伤敌一千自损八百」的发炎反应加码到组织器官严重损伤，甚至是无力重建的地步。
以上所述即是俗称免疫风暴的「细胞激素风暴」（cytokine storm），也是感染相同病毒却引发重症而非轻症的关键【图1】。像是流感病毒（如H1N1、H5N1），或是引发新冠肺炎（COVID-19）的新冠病毒（SARS-CoV-2），都是在侵入肺部之後，刺激肺泡巨噬细胞产生强烈的发炎反应，进而卷起细胞激素风暴的。如果有办法让巨噬细胞保持理智，使其不会因为失控而分泌过多促发炎细胞激素，就有机会降低感染後发生重症的风险。
图1 细胞激素风暴引发与否是COVID-19轻症或重症的重要关键
根据疫情初期近四千名患者的临床症状和检查数据，重症者除了有血液中淋巴细胞过少、嗜中性白血球过多的病理特徵之外，还经常伴随单核球／巨噬细胞异常活化（踩不了煞车的发炎反应）和释出过多促发炎细胞激素（细胞激素风暴）等问题。（图片来源：https://doi.org/10.1002/JLB.3COVR0520-272R）
新冠病毒E蛋白 vs. 小孢子灵芝免疫调节蛋白质GMI
今年（2023）五月由国立阳明交通大学传统医药研究所林东毅副教授团队发表在《International Journal of Biological Macromolecules》（国际生物大分子期刊）的研究，即以新冠病毒E蛋白作为发炎刺激物，证明来自小孢子灵芝的免疫调节蛋白GMI【图2】不仅能够调节巨噬细胞的反应模式，调控促发炎细胞激素的分泌量，还能降低实验动物发生急性肺炎的风险。
简称E蛋白（E protein）的封套蛋白（envelope protein）是冠状病毒颗粒的组成结构之一【图3】，可直接刺激巨噬细胞产生发炎反应，很适合用於体外实验和没有人类ACE2受体的小鼠身上，模拟新冠病毒首次入侵（在没有抗体支援的情况下）引发的免疫反应。
图2 小孢子灵芝免疫调节蛋白质GMI的组成和构形
简称GMI的小孢子灵芝免疫调节蛋白质（Ganoderma microsporum immunomodulatory proteins）是由111个胺基酸组成（图右）、具有抗肿瘤活性的纯蛋白质，它在天然状态下是以四个GMI组成四聚的型式体（图左）发挥作用。
图3 新冠病毒颗粒结构示意图
携带病毒遗传讯息的RNA由N蛋白（衣殻蛋白／核鞘蛋白）包裹，再由双层脂质和其它结构蛋白密封，包括：负责与ACE2受体结合并入侵细胞的S蛋白（棘蛋白／刺突蛋白），驱动病毒颗粒组装和形状维持的M蛋白（膜蛋白），以及参与病毒复制和发炎致病的E蛋白（封套蛋白／包膜蛋白／外套膜蛋白／套膜蛋白）。（左图来源：https://doi.org/10.3389/fviro.2021.815388；右图来源：https://doi.org/10.1038/s41467-022-32019-3）
证明GMI能够安全抗发炎的体外实验
体外实验结果显示，新冠病毒E蛋白可刺激小鼠肺泡巨噬细胞（MH-S）释放能够毒杀病毒的一氧化氮（NO），并分泌促发炎细胞激素TNF-α、IL-6和IL-12；如果在这过程中同时有GMI（0.12～1.2 μM）一起作用，则可对这些发炎反应产生抑制，而且效果和剂量有正相关，所需有效剂量也远低於临床上常用来抑制发炎反应和细胞激素风暴的地塞米松DXT（Dexamethasone，类固醇的一种，其在本实验的使用剂量为2.5～20 μM）【图4】。
由於IL-6是新冠病毒造成细胞激素风暴的首要指标，其在血液中的浓度多寡与发炎程度、肺部损伤、预後不良、重大後遗症、呼吸衰竭（因气体交换不足导致动脉中氧气过低或二氧化碳过高）、急性呼吸窘迫症候群（ARDS，因肺泡大面积损伤影响呼吸功能而无法正常供氧给全身器官）均有密切相关性，因此GMI抑制小鼠肺泡巨噬细胞分泌IL-6的作用，对於预防免疫风暴导致COIVD-19重症具有特殊的意义。
更重要的是，GMI的安全性很高，它在抑制发炎的有效剂量，并不像地塞米松会对小鼠肺泡巨噬细胞产生细胞毒性【图5】，也不会加重新冠病毒E蛋白对细胞的毒杀作用【图6】。
研究团队还将同样的实验过程和实验剂量套用在小鼠巨噬细胞（RAW264.7）和人类单核球（THP-1）转变来的巨噬细胞，观察到的结果也都和前述类似，这说明GMI的安全性，以及透过抗发炎预防细胞激素风暴的活性，普遍适用於不同来源、不同特性的巨噬细胞。
图4 GMI对新冠病毒E蛋白诱导小鼠肺泡巨噬细胞发炎反应的抑制作用
在小鼠肺泡巨噬细胞（MH-S）中加入新冠病毒E蛋白（1 μg/mL）和不同剂量的GMI或DXT（地塞米松）一起培养24小时，并以细菌脂多醣LPS（细菌细胞壁的主要成分）刺激小鼠肺泡巨噬细胞产生的发炎反应（LPS组）作为对照基准，展示细胞释出NO、TNF-α、IL-6和IL-12的水平高低，以此作为发炎反应强弱的依据。结果显示，GMI可显着抑制小鼠肺泡巨噬细胞的发炎反应（***P < 0.001），其抑制作用有剂量相关性，而且有效剂量也比DXT来得低。
图5 GMI对小鼠肺泡巨噬细胞没有毒性作用
将小鼠肺泡巨噬细胞各别与不同剂量的GMI或DXT一起培养24小时，与未经GMI和DXT处理的控制组（CTL）比较细胞存活数。结果显示，GMI各组与控制组均无统计学上的显着差异（N.S.），但DXT各组存活的细胞数则比控制组少了四成，与控制组有显着差异（***P < 0.001）。
图6 GMI不会加重新冠病毒E蛋白对小鼠肺泡巨噬细胞的毒性作用
在小鼠肺泡巨噬细胞中加入新冠病毒E蛋白（1 μg/mL）和不同剂量的GMI或DXT一起培养24小时，并与未做任何处理的小鼠肺泡巨噬细胞（CTL组），以及与细菌脂多醣LPS一起培养的小鼠肺泡巨噬细胞（LPS组）进行比较。结果显示，新冠病毒E蛋白对小鼠肺泡巨噬细胞有细胞毒性，其毒性和LPS相当，但不会因为与GMI或DXT并用而受到影响。
证明GMI能预防免疫风暴和保护肺部的动物实验
为了确认GMI的抗发炎活性也能在体内展现，研究团队还做了动物实验：先以喷雾方式让小鼠吸入新冠病毒E蛋白引起发炎反应，再於隔天以喷雾方式让小鼠吸入GMI进行治疗（图7A；编按：总计吸入24.75 µg/kg的病毒E蛋白後，再吸入61.875 µg/kg的GMI），结果发现，最多只需6小时的时间，GMI就能让小鼠肺组织和血液里的IL-6，以及肺组织里的IL-1β、IL-6、IL-12、TNF-α、IFN-γ降至健康小鼠的水平（图7B）。
换句话说，被吸入的GMI可以直接与呼吸道组织细胞和免疫细胞作用，缓和新冠病毒E蛋白引起的发炎反应。由於吸入同样剂量GMI的健康小鼠，肺组织和血液里的细胞激素仍维持在正常水平并未降低，因此可以推测，GMI的抗发炎作用可能和类固醇不尽相同。
图7 被小鼠吸入呼吸道的GMI能缓和新冠病毒E蛋白诱导的发炎反应
被小鼠吸入的新冠病毒E蛋白（图中简称为新冠E蛋白）会使肺组织和血液里的促细胞激素显着增加（E组），此为发炎反应的表现。不过如果能在隔天以GMI喷雾治疗30分钟（EG组），那麽6小时後这些促发炎细胞激素即可降至健康小鼠（CTL组）的水平；同样接受GMI治疗的健康小鼠（G组）其相关的发炎指标则不受影响。*p < 0.05，***p < 0.001，#p < 0.05，##p < 0.01，###p < 0.001，代表两组相比有显着差异；N.S.代表两组相比无显着差异。
GMI不是单向抑制免疫，而是双向调节免疫
台面上具有食品安全性且已实际投入应用的天然成分中，有办法刺激免疫细胞、促进发炎反应（提升免疫力）的可说比比皆是，但能够有效hold住免疫细胞不被搞到抓狂的可就很少见了，更遑论两种作用兼而有之。
GMI被发现之初即被证明能够活化T细胞（促进T细胞增殖和分泌有助抗感染、抗肿瘤的促发炎细胞激素）；尔後又被证明既能抑制肺癌、乳癌、肠癌、脑癌、恶性黑色素瘤等肿瘤生长，且能调节肿瘤微环境中的发炎反应；如今再被证明可以透过巨噬细胞调节新冠病毒相关的发炎反应，降低细胞激素风暴的风险，在在突显出GMI是一个「进可攻、退可守」的免疫调节者。
临床上对於病毒性发炎反应的压制，经常面临到毒重整旗鼓不易清除的後续难题，甚至还会把已经平衡失灵的免疫系统搞得更加失衡。GMI双向调节免疫的特性，也许就是突破治疗瓶颈的契机。
其实GMI除了能够通过免疫调节抗发炎，还能经由鼻腔吸入的方式减少ACE2受体保护肺部细胞，使新冠病毒不得其门而入；也能直接针对多种新冠病毒株和染疫细胞，降低它们感染正常细胞的能力。前者（本研究）主要用於感染後，旨在预防重症；後两者则是用於感染前，着眼於预防感染。
从双向调节免疫，到一箭三雕抗新冠，再到集防病和治病於一体，GMI为我们带来了过去无法想像的新视野。身处新旧病毒交杂的後疫情时代，最简单而全面的自保之道也许就近在眼前；轻症或重症的一线之间，也许就看我们有没有对机会视而不见。
〔资料来源〕Zhi-Hu Lin, et al. GMI, a Fungal Immunomodulatory Protein, Ameliorates SARS-CoV-2 Envelope Protein-Induced Inflammation in Macrophages via Inhibition of MAPK Pathway. Int J Biol Macromol. 2023 Jun 30;241:124648.
