三年疫情讓我們學到，感染呼吸道病毒是否會引發重症的關鍵不在病毒多可怕、年紀有多大、體格好不好，而在免疫系統啟動的發炎反應會不會在清除病毒的過程中失控。根據陽明交通大學林東毅副教授團隊日前發表的報告，GMI能在不傷細胞的前提下避免巨噬細胞發炎失控，保護感染動物的肺組織。此研究成果不僅闆明GMI的免疫調節作用除了「進可攻」還有「退可守」的一面，也為GMI的抗新冠作用從「保護細胞」、「抑制病毒」拓展到「調節免疫」三路並進。
文／吳亭瑤
在免疫系統與病毒交鋒的過程中，最不樂見的情況之一就是，本應進退有據的免疫細胞卻像失去理智般地不斷釋出具有促進發炎反應的細胞激素（例如IL-1β、IL-6、IL-12之類的介白素，以及腫瘤壞死因子TNF-α、干擾素IFN-γ等等），因為這些負責在細胞間傳遞訊息的信號分子，會招來一批又一批的生力軍加入戰場，把「傷敵一千自損八百」的發炎反應加碼到組織器官嚴重損傷，甚至是無力重建的地步。
以上所述即是俗稱免疫風暴的「細胞激素風暴」（cytokine storm），也是感染相同病毒卻引發重症而非輕症的關鍵【圖1】。像是流感病毒（如H1N1、H5N1），或是引發新冠肺炎（COVID-19）的新冠病毒（SARS-CoV-2），都是在侵入肺部之後，刺激肺泡巨噬細胞產生強烈的發炎反應，進而捲起細胞激素風暴的。如果有辦法讓巨噬細胞保持理智，使其不會因為失控而分泌過多促發炎細胞激素，就有機會降低感染後發生重症的風險。
今年（2023）五月由國立陽明交通大學傳統醫藥研究所林東毅副教授團隊發表在《International Journal of Biological Macromolecules》（國際生物大分子期刊）的研究，即以新冠病毒E蛋白作為發炎刺激物，證明來自小孢子靈芝的免疫調節蛋白GMI【圖2】不僅能夠調節巨噬細胞的反應模式，調控促發炎細胞激素的分泌量，還能降低實驗動物發生急性肺炎的風險。
簡稱E蛋白（E protein）的封套蛋白（envelope protein）是冠狀病毒顆粒的組成結構之一【圖3】，可直接刺激巨噬細胞產生發炎反應，很適合用於體外實驗和沒有人類ACE2受體的小鼠身上，模擬新冠病毒首次入侵（在沒有抗體支援的情況下）引發的免疫反應。
簡稱GMI的小孢子靈芝免疫調節蛋白質（Ganoderma microsporum immunomodulatory proteins）是由111個胺基酸組成（圖右）、具有抗腫瘤活性的純蛋白質，它在天然狀態下是以四個GMI組成四聚的型式體（圖左）發揮作用。
攜帶病毒遺傳訊息的RNA由N蛋白（衣殻蛋白／核鞘蛋白）包裹，再由雙層脂質和其它結構蛋白密封，包括：負責與ACE2受體結合並入侵細胞的S蛋白（棘蛋白／刺突蛋白），驅動病毒顆粒組裝和形狀維持的M蛋白（膜蛋白），以及參與病毒複製和發炎致病的E蛋白（封套蛋白／包膜蛋白／外套膜蛋白／套膜蛋白）。（左圖來源：https://doi.org/10.3389/fviro.2021.815388；右圖來源：https://doi.org/10.1038/s41467-022-32019-3）
體外實驗結果顯示，新冠病毒E蛋白可刺激小鼠肺泡巨噬細胞（MH-S）釋放能夠毒殺病毒的一氧化氮（NO），並分泌促發炎細胞激素TNF-α、IL-6和IL-12；如果在這過程中同時有GMI（0.12～1.2 μM）一起作用，則可對這些發炎反應產生抑制，而且效果和劑量有正相關，所需有效劑量也遠低於臨床上常用來抑制發炎反應和細胞激素風暴的地塞米松DXT（Dexamethasone，類固醇的一種，其在本實驗的使用劑量為2.5～20 μM）【圖4】。
由於IL-6是新冠病毒造成細胞激素風暴的首要指標，其在血液中的濃度多寡與發炎程度、肺部損傷、預後不良、重大後遺症、呼吸衰竭（因氣體交換不足導致動脈中氧氣過低或二氧化碳過高）、急性呼吸窘迫症候群（ARDS，因肺泡大面積損傷影響呼吸功能而無法正常供氧給全身器官）均有密切相關性，因此GMI抑制小鼠肺泡巨噬細胞分泌IL-6的作用，對於預防免疫風暴導致COIVD-19重症具有特殊的意義。
更重要的是，GMI的安全性很高，它在抑制發炎的有效劑量，並不像地塞米松會對小鼠肺泡巨噬細胞產生細胞毒性【圖5】，也不會加重新冠病毒E蛋白對細胞的毒殺作用【圖6】。
研究團隊還將同樣的實驗過程和實驗劑量套用在小鼠巨噬細胞（RAW264.7）和人類單核球（THP-1）轉變來的巨噬細胞，觀察到的結果也都和前述類似，這說明GMI的安全性，以及透過抗發炎預防細胞激素風暴的活性，普遍適用於不同來源、不同特性的巨噬細胞。
在小鼠肺泡巨噬細胞（MH-S）中加入新冠病毒E蛋白（1 μg/mL）和不同劑量的GMI或DXT（地塞米松）一起培養24小時，並以細菌脂多醣LPS（細菌細胞壁的主要成分）刺激小鼠肺泡巨噬細胞產生的發炎反應（LPS組）作為對照基準，展示細胞釋出NO、TNF-α、IL-6和IL-12的水平高低，以此作為發炎反應強弱的依據。結果顯示，GMI可顯著抑制小鼠肺泡巨噬細胞的發炎反應（***P < 0.001），其抑制作用有劑量相關性，而且有效劑量也比DXT來得低。
將小鼠肺泡巨噬細胞各別與不同劑量的GMI或DXT一起培養24小時，與未經GMI和DXT處理的控制組（CTL）比較細胞存活數。結果顯示，GMI各組與控制組均無統計學上的顯著差異（N.S.），但DXT各組存活的細胞數則比控制組少了四成，與控制組有顯著差異（***P < 0.001）。
在小鼠肺泡巨噬細胞中加入新冠病毒E蛋白（1 μg/mL）和不同劑量的GMI或DXT一起培養24小時，並與未做任何處理的小鼠肺泡巨噬細胞（CTL組），以及與細菌脂多醣LPS一起培養的小鼠肺泡巨噬細胞（LPS組）進行比較。結果顯示，新冠病毒E蛋白對小鼠肺泡巨噬細胞有細胞毒性，其毒性和LPS相當，但不會因為與GMI或DXT併用而受到影響。
為了確認GMI的抗發炎活性也能在體內展現，研究團隊還做了動物實驗：先以噴霧方式讓小鼠吸入新冠病毒E蛋白引起發炎反應，再於隔天以噴霧方式讓小鼠吸入GMI進行治療（圖7A；編按：總計吸入24.75 µg/kg的病毒E蛋白後，再吸入61.875 µg/kg的GMI），結果發現，最多只需6小時的時間，GMI就能讓小鼠肺組織和血液裡的IL-6，以及肺組織裡的IL-1β、IL-6、IL-12、TNF-α、IFN-γ降至健康小鼠的水平（圖7B）。
換句話說，被吸入的GMI可以直接與呼吸道組織細胞和免疫細胞作用，緩和新冠病毒E蛋白引起的發炎反應。由於吸入同樣劑量GMI的健康小鼠，肺組織和血液裡的細胞激素仍維持在正常水平並未降低，因此可以推測，GMI的抗發炎作用可能和類固醇不盡相同。
被小鼠吸入的新冠病毒E蛋白（圖中簡稱為新冠E蛋白）會使肺組織和血液裡的促細胞激素顯著增加（E組），此為發炎反應的表現。不過如果能在隔天以GMI噴霧治療30分鐘（EG組），那麼6小時後這些促發炎細胞激素即可降至健康小鼠（CTL組）的水平；同樣接受GMI治療的健康小鼠（G組）其相關的發炎指標則不受影響。*p < 0.05，***p < 0.001，#p < 0.05，##p < 0.01，###p < 0.001，代表兩組相比有顯著差異；N.S.代表兩組相比無顯著差異。
檯面上具有食品安全性且已實際投入應用的天然成分中，有辦法刺激免疫細胞、促進發炎反應（提升免疫力）的可說比比皆是，但能夠有效hold住免疫細胞不被搞到抓狂的可就很少見了，更遑論兩種作用兼而有之。
GMI被發現之初即被證明能夠活化T細胞（促進T細胞增殖和分泌有助抗感染、抗腫瘤的促發炎細胞激素）；爾後又被證明既能抑制肺癌、乳癌、腸癌、腦癌、惡性黑色素瘤等腫瘤生長，且能調節腫瘤微環境中的發炎反應；如今再被證明可以透過巨噬細胞調節新冠病毒相關的發炎反應，降低細胞激素風暴的風險，在在突顯出GMI是一個「進可攻、退可守」的免疫調節者。
臨床上對於病毒性發炎反應的壓制，經常面臨到毒重整旗鼓不易清除的後續難題，甚至還會把已經平衡失靈的免疫系統搞得更加失衡。GMI雙向調節免疫的特性，也許就是突破治療瓶頸的契機。
其實GMI除了能夠通過免疫調節抗發炎，還能經由鼻腔吸入的方式減少ACE2受體保護肺部細胞，使新冠病毒不得其門而入；也能直接針對多種新冠病毒株和染疫細胞，降低它們感染正常細胞的能力。前者（本研究）主要用於感染後，旨在預防重症；後兩者則是用於感染前，著眼於預防感染。
從雙向調節免疫，到一箭三雕抗新冠，再到集防病和治病於一體，GMI為我們帶來了過去無法想像的新視野。身處新舊病毒交雜的後疫情時代，最簡單而全面的自保之道也許就近在眼前；輕症或重症的一線之間，也許就看我們有沒有對機會視而不見。
〔資料來源〕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.
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