最近几个月在我国武汉确认了一种新型冠状病毒[严重急性呼吸综合征(SARS)-CoV-2]感染的肺炎，并在国内扩散^[1]。随后，日本、美国、澳大利亚、德国、越南等多个国家也出现了旅行相关的输入性病例和人际传播病例^[2,3]。2020年2月11日，世界卫生组织(WHO)将此次病毒感染的新型冠状病毒肺炎命名为"coronavirus disease 2019"，英文简称"COVID-19"。

全球范围内超过4.6亿人患有糖尿病。2013年我国慢性病及其危险因素监测显示，18岁及以上人群糖尿病患病率为10.4%^[4]。糖尿病对人体健康的负面影响范围广泛。从已发表的5篇描述COVID-19病例临床特征的文献可知，糖尿病也是COVID-19出现不良预后的重要危险因素之一：确诊病例中糖尿病患者比例分别为20%、13%、5.3%、10.1%和17%^[5,6,7,8,9]；合并糖尿病的COVID-19患者粗病死率约7.3%，远高于无合并疾病者(0.9%)^[7]；重症监护治疗的患者中合并糖尿病者占22.2%，而非重症监护者中该比例仅为5.9%^[8]；死亡的重症病例中，有糖尿病基础病者占22%，合并高血糖者占34%^[9]。在这一背景下，积极开展糖尿病合并COVID-19的基础和临床研究，为患者找寻和制定有针对性的干预策略，降低其危重率和致死率，其意义不言而喻。

截至此文完成之际，尚无探讨糖尿病负面影响COVID-19病情的具体机制研究。中东呼吸综合征(MERS)是另外一种冠状病毒感染性疾病，最近有文献就其与糖尿病的关系进行了深入的基础研究^[10]。本文对该研究作一简述，并在此基础上就如何借鉴MERS的研究思路和方法，为开展糖尿病影响COVID-19的机制研究提出一些思考性问题。

MERS是一种由MERS-CoV引起的病毒性呼吸道疾病。自2012年沙特阿拉伯首次报道以来，全球范围内确诊病例超过2 400例，死亡800余例，致死率约为35%^[11,12]。MERS-CoV可引起从感冒到急性呼吸窘迫综合征(ARDS)等一系列症状，MERS临床表现和肺炎病理特征与COVID-19相似^[13]。典型症状有发热、咳嗽和气短，绝大多数患者出现肺炎表现，部分病例可有腹泻等胃肠道症状。有报道，在追踪确诊病例接触者的过程中，经实验室检测发现了无临床症状的MERS-CoV感染者。流行病学资料显示，男性、年龄较大和合并基础疾病是MERS发展为重症的危险因素。Garbati等^[14]报道，17例糖尿病合并MERS的患者中，88%(n＝15)需要进重症监护室(ICU)救治或死亡，这一比例远高于未合并糖尿病的MERS患者(39%)。另有多项研究报道，合并糖尿病的MERS患者发生危重症或致死性MERS的风险比值比为2.47～7.2^{[15,16,17,18,19]}。

MERS易感动物模型的建立，为探讨糖尿病在MERS-CoV感染中的作用提供了重要工具。由于MERS-CoV通过结合到宿主细胞的二肽基肽酶4(DPP4)上入侵细胞，研究者将C57BL/6小鼠DPP4基因的2～25外显子序列替换为人类DPP4序列(DPP4H/M)，使其具备在无纤毛上皮细胞和肺泡2型细胞上表达人类DPP4的能力，并使MERS-CoV能够在肺组织中复制。给予DPP4H/M模型注射MERS-CoV(Jordan病毒株)后，小鼠可表现出与人类MERS类似的临床症状和肺部组织病理学改变^[20,21]。

利用上述动物模型，Kulcsar等^[10]就糖尿病对MERS的影响机制展开了系统的研究。分别给予4～5周龄DPP4H/M小鼠正常饮食(对照组)或高脂饮食，持续喂养12～17周。高脂饮食喂养的雄性小鼠血糖浓度和血清胰岛素水平明显高于对照组，而糖耐量明显受损，与人类2型糖尿病相似，成为此实验中的糖尿病组；而高脂饮食喂养的雌性小鼠则仅表现出与肥胖相关的轻度代谢综合征，包括血糖略高和糖耐量轻度受损，在本实验中被定义为高脂组。给3组小鼠(每组12～17只)经鼻注射MERS-CoV，以量表评估病毒感染后小鼠的病情状态；致命性疾病被定义为模型死亡或体重下降达到30%。在感染后第2、4、7、10、14和21天收集小鼠的肺组织，定量测定MERS-CoV的表达水平，进行电子显微镜和组织学病理检查，并检测肺部免疫细胞浸润情况；在感染后第7天采集脑、肾脏、肝脏、脾和全血标本测定病毒水平。

研究结果显示：(1)糖尿病DPP4H/M小鼠在MERS-CoV感染后重症持续时间长，其特点是21 d时仍存在明显的体重下降和持续的呼吸困难。(2)在感染后多个时间点上，糖尿病和对照组小鼠肺部MERS-CoV基因组RNA和mRNA的含量无差异。感染后第7天，3组小鼠血液、肝脏和脾脏中均可检测到较少的病毒组RNA，表达水平远低于肺；作为病毒复制活性的标志物，MERS-CoV mRNA仅发现于小鼠的肺和血液(较少)中；肺外组织或血液中观察到的MERS-CoV含量在3组间无差异。这些数据表明，感染MERS-CoV后的长病程并非病毒复制增加、病毒清除延迟或病毒肺外传播增加所致。(3)糖尿病小鼠在感染2 d后，肺部炎症评分和病理炎症改变情况较对照组轻；感染4～7 d后与对照组类似；感染21 d后，对照组肺部炎症较前缓解，而糖尿病DPP4H/M小鼠肺部仍有明显的炎症病理改变。这些结果提示，糖尿病会造成对MERS-CoV的免疫反应延迟，但炎症发生后持续不能缓解，导致长期重度肺部病理改变。(4)MERS-CoV感染后，糖尿病组与对照组相比，肺部CD8^＋T细胞、NK细胞和中性粒细胞数量无差异；感染后第7天，糖尿病小鼠肺部CD45^＋细胞与炎性单核细胞和巨噬细胞明显低于对照组，CD4^＋T细胞和B细胞数量较对照组也降低，但差异无统计学意义。这些数据提示，糖尿病小鼠对MERS-CoV感染出现免疫反应失调。(5)糖尿病小鼠在病毒感染后第2天和第7天，肺部趋化因子Ccl2和Cxcl10的表达水平明显降低，这种感染早期趋化因子的表达变化可能引发免疫细胞延迟聚集到感染部位。(6)糖尿病小鼠肺部的白细胞介素-17α表达于病毒感染后7 d时开始明显升高并可持续到感染后第21天，Foxp3表达在感染后21 d时明显升高，表明糖尿病通过改变CD4^＋T细胞数量及其对感染的反应(辅助性T细胞17和调节性T细胞反应增强且持续时间长)促使疾病加重。(7)糖尿病小鼠在MERS-CoV感染2 d后，肺部浸润M1型巨噬细胞相关基因肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-6上调幅度较对照组明显减低；感染7 d后，TNF-α上调仍不足。糖尿病小鼠M2型巨噬细胞相关基因Arg1在感染后第7和10天，表达明显低于对照组。这提示，对抗MERS-CoV的巨噬细胞在糖尿病背景下反应减弱，进而影响肺组织感染和损伤的缓解。(8)总体而言，高脂组小鼠尽管出现了轻度代谢综合征表现，但对MERS的临床病程和肺部病理的影响不大，也未使肺组织细胞因子和趋化因子表达及免疫细胞浸润状态发生明显改变，表明糖尿病或血糖控制不良可能更容易引发MERS-CoV感染并导致更危重的病情。

根据流行病学资料，尽管MERS的致死率远高于COVID-19，但仍与COVID-19有诸多类似的临床特征，二者的肺部病理也均表现为弥漫性肺泡损伤和肺透明膜形成，符合ARDS表现^[13]；因此，MERS发生发展相关机制研究可为COVID-19所借鉴。而且，Kulcsar等^[10]的研究设计了糖尿病、轻度代谢综合征和正常对照这3组间的比较，除了强调对免疫系统的研究，还阐述了肺脏病理和肺外组织表现，尽管部分研究结果为阴性，但其研究策略的全面性、完整性和严密性，依然值得借鉴，能够给出下述启示。

第一，免疫失衡是糖尿病加重MERS病情的重要机制。面对MERS-CoV感染，糖尿病通过影响肺部免疫细胞、趋化因子和细胞因子的数量和类别比例，造成免疫应答反应延迟以及炎症损伤修复缓慢，导致肺部损伤持续加重并长期存在。这种详细机制的阐述，进一步说明了"糖尿病患者免疫功能低下，容易合并或加重感染"。全面揭示免疫失衡的具体表现和发生过程，也将是糖尿病对COVID-19影响机制研究的重要组成部分。

第二，糖尿病加重MERS病情的机制中，肥胖和胰岛素抵抗相关通路似乎参与度不高。在Kulcsar等^[10]的研究中，高脂喂养组出现了肥胖和胰岛素抵抗等代谢异常，但对MERS的严重程度影响不大。COVID-19中是否也会存在类似现象需要关注。

第三，糖尿病组和高脂组小鼠的不同病情预后，提示血糖控制不良很可能是MERS-CoV感染后触发一系列免疫失调和病情恶化的源头。因此，无论是MERS还是COVID-19，从血糖控制不良到免疫失衡发生，中间存在何种机制，需要进一步研究。

第四，MERS-CoV的宿主细胞结合受体为DPP4，除肺部以外，DPP4也表达于肠道、肝脏和胰腺等。SARS-CoV-2的宿主细胞结合受体为血管紧张素转化酶2(ACE2)^[22]。除肺部以外，ACE2也表达于肾脏、心脏、胃肠道、脑和胰腺。在MERS研究中，没有发现糖尿病可通过肺外组织加重MERS病情。但是，多器官(特别是心脏、肾脏)受累在COVID-19中常见且与预后不良密切相关，故不能忽视对糖尿病和非糖尿病状态下肺外组织SARS-CoV-2的表达水平和活性的研究。

第五，小鼠模型的建立对探索糖尿病影响MERS的具体机制至关重要。有条件的机构应尽快建立COVID-19动物模型。尽管通过临床病例也可以了解糖尿病对COVID-19患者免疫失衡和肺外损伤等的影响，但详尽、深入的机制探讨离不开合适的动物模型。

鉴于COVID-19和MERS虽有类似的病原学属别和临床特点，但毕竟是两种病毒，宿主细胞结合受体不同，致死率差异很大。因此，在MERS的研究所提供的启示之外，也要考虑其他可能的机制研究切入点。例如：(1)既往研究发现，糖尿病可使机体控制结核分枝杆菌和假单胞菌复制的能力明显降低^[23]。因此，可以探讨不同高血糖状态是否影响SARS-CoV-2在体内的复制状态。(2)树突细胞(DC)是连接天然免疫和获得免疫的重要因子。已有报道显示，糖尿病可通过显著降低DC亚群数量和作用促进肺结核的进展^[24]；故DC也可作为糖尿病合并COVID-19机制研究的靶点之一。(3)SARS-CoV-2的细胞受体ACE2在胰腺中也有表达。曾有学者发现，SARS-CoV可通过与ACE2结合导致胰腺损伤，诱发或加重血糖异常^[25]。应当就SARS-CoV-2是否也能通过此途径加重糖尿病对COVID-19病情的负面影响进行研究。

其次，很多糖尿病患者还使用多种其他治疗药物，这些常用药物对COVID-19的影响也值得思考和研究。例如，血管紧张素转化酶抑制剂(ACEI)和血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂(ARB)类药物是糖尿病合并高血压或肾脏病患者的推荐用药，这些药物对肺组织中ACE2表达和活性的影响尚无定论。一项ACEI/ARB与肺炎风险的meta分析提示，ACEI可能降低人群(特别是亚洲人群)的肺炎风险，并与减少肺炎相关病死率有关^[26]。再如，近年来有体内和体外研究提示，二甲双胍和他汀类药物可能具有免疫调节和抗炎症作用^[27,28,29]；糖尿病小鼠经胰岛素干预后，肺部组织的ACE2蛋白表达可显著下降而活性无明显变化^[30]。由此可见，探讨这些药物在糖尿病和非糖尿病患者中对COVID-19病情的影响及其机制的异同很有必要。

随着对COVID-19本身发生发展机制的深入研究，可能会发现影响疾病进展的关键因子。届时，探讨糖尿病是否及如何影响这些关键因子有助于阐明糖尿病对COVID-19影响的更多机制。

综上所述，临床流行病学已经发现糖尿病对COVID-19的发生和病情进展有负面影响。对糖尿病影响COVID-19的机制展开深入、全面的探索，将有助于更好地认识COVID-19，指导对糖尿病合并COVID-19患者的临床管理和如何降低COVID-19所致重症率和病死率。MERS研究为我们提供了很好的范例。他山之石，可以攻玉。我们应该以转化医学"从病床边到实验室(bedside to bench)以及从实验室到病床边(bench to bedside)"的理念，更多更好地开展相关基础和临床研究。