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免疫系统是埃博拉病毒的帮凶?

2019-09-13文//胖

科学24小时 2019年9期
关键词:博拉细胞因子免疫系统

文//胖 叔

2016年,一本名为《血疫:埃博拉的故事》的图书异常畅销,很多看过该书的人都会被书中血腥的故事所震撼。但其实这不是一本科幻小说,更不是一本恐怖小说,而是一本对真实事件进行解读的科普书。而这本书早在1989年就出版了,之所以直到2016年才畅销,是和埃博拉病毒再次肆虐非洲有关。

书中有这样一段描述:“莫内感到眩晕,极度虚弱,他的脊梁塌下来,松弛无力,他失去了所有平衡感,感觉房间不停旋转。他进入了休克状态,俯下身,头部搁在膝盖上。随着一声痉挛般的呻吟,胃里涌出巨量血液,泼洒在地上。他失去知觉,向前倒在地上。房间里只听得见他喉咙里发出的哽咽声,他已经昏迷,但还在继续呕出血液和黑色物质。这时响起了床单撕裂的声音,那是大肠完全打开,血液从肛门向外喷射,血液里混夹着肠壁组织。他排泄出自己的内脏。莫内已经崩溃,血液正在流尽。”这段透着血腥味的文字正是一个确诊了的埃博拉出血热患者发病时的真实写照。

什么是埃博拉病毒

埃博拉病毒的命名源于最初发病地区一条河流的名字,默默无闻的河流却因这一恐怖的病毒而闻名。

埃博拉病毒呈长短不一的线状体,而非常见的颗粒型,其直径约70~90纳米,长约0.5~1400纳米,内含直径40纳米的内螺旋壳体,大多呈分枝形。病毒基因组为单股负链RNA,约长 19kb,能编码 VP35、VP40、VP30、VP24、糖蛋白(GP)、核蛋白及RNA聚合酶等7个结构蛋白,其中GP基因对EBOV复制有独特的编码和转录功能。埃博拉病毒是一类囊膜病毒,外膜由脂蛋白组成,膜上有10纳米长的呈刷状排列的突起,此为病毒的糖蛋白。

埃博拉病毒有多可怕

提起埃博拉病毒,很多人更喜欢与2003年发生的非典病毒(SARS病毒)相比,毕竟SARS病毒的可怕程度早已深入人心。其实,埃博拉病毒更可怕,世卫组织将它列为对人类危害最严重的病毒之一,即“第四级病毒”,而SARS病毒只能屈居第三级。2003年,SARS病毒首次进入人们的视野,而埃博拉病毒的魔爪早在上个世纪就已经伸向了世界很多的地方,其中非洲是重灾区。

发病初期,埃博拉出血热与感冒症状相似,表现为头痛、轻度目眩等,非常容易被误诊。随后,患者就会出现持续性的全身症状。直至死亡前3天左右,患者表现为全身高烧颤抖,持续性呕吐也越来越厉害。在死亡前1天,人体胶原蛋白开始溶解,皮下组织溶化,皮肤与人体剥离,全身脏器和体表出血,全身痉挛。患者陷入昏迷或者昏厥状态,而这一征兆与临床死亡极为相似,所以经常被认为患者已经死亡。然而,在几个小时或是几天后,患者会忽然苏醒,并且进入一种极具攻击性的状态。这种“死而复生”、满嘴鲜血、目光呆滞的状态,俨然就是文学和影视作品中的“活死人”。

感染埃博拉后的症状

埃博拉病毒是如何繁殖的

与其他病毒一样,埃博拉病毒也是必须在活细胞内寄生,以复制的方式增殖,并以芽生方式释放。虽然该病毒复制的具体步骤尚不明确,但可以确定的是,它对易感细胞的入侵可以分成两个重要步骤:首先是病毒粘附到易感细胞膜表面,然后通过细胞内吞,进入细胞内部形成内吞体。在内吞体内病毒发生膜融合过程,释放自身的遗传物质。

埃博拉病毒是依靠内吞体膜上的NPC1分子实现内吞的,NPC1分子通常具有三个大的腔内结构域(A、C和I)。埃博拉病毒囊膜表面糖蛋白在内吞体里经过宿主蛋白酶Cathepsin的酶切处理,变成激活态糖蛋白,暴露出受体结合位点,激活态糖蛋白与NPC1分子的腔内结构域C结合,会发生构象变化,使得糖蛋白的融合肽更容易暴露出来,进而插入内吞体膜上,从而启动膜融合过程。

免疫系统去哪儿了

在这场战役中,其实免疫系统也很冤。如果是像普通呼吸道病毒造成的常规感染,当病毒进入人体后,免疫系统中的树突状细胞会吞噬掉病毒,然后指导其他免疫细胞制造出为这种病毒量身定制的抗体。接下来,抗体就会附着在病毒的表面,阻止其感染更多细胞。免疫系统就是以这样的方式清除血液里的病毒和其他病原体的。

然而,埃博拉病毒就像是特战队员一样,它们摸进体内后最先要做的就是关闭人体的免疫预警系统。埃博拉病毒可感染多种哺乳动物的细胞,但更易攻击免疫细胞,其中最主要的目标就是有着哨兵作用的树突状细胞。免疫细胞上普遍分布着TIM分子,它在过敏反应、哮喘、移植耐受以及自身免疫等免疫应答调节中发挥着重要作用。埃博拉病毒囊膜表面的糖蛋白虽然并未与TIM分子有直接的交互作用,但却可以通过结合病毒囊膜上的磷脂酰丝氨酸分子来促进对免疫细胞的病毒感染。

当病毒潜入树突状细胞内后,也就从根本上关闭了树突状细胞的报警系统。因而患者在病毒感染后的一段时期内,人体中三道防御系统虽然依旧是正常运转,但却对该病毒的入侵毫无察觉,制造针对性的抗体就更无从谈起了。

此外,埃博拉病毒编码的VP24和VP35结构蛋白也是它攻克免疫系统的有效武器。当埃博拉病毒进入细胞内后,会利用易感细胞的自身功能编码这两种蛋白。其中VP35能阻止干扰素生成,而干扰素是帮助人体防范病毒,保护自身的重要蛋白质。而VP24能抑制抗病毒蛋白基因的激活,它通过与控制分子进出细胞核的核转运蛋白紧密结合,从而抑制STAT1分子进入细胞核。正常情况下,STAT1进入细胞核后会激活参与抗病毒反应的数百个蛋白质的基因。STAT1被抑制,抗病毒蛋白基因也就无法激活了。

免疫系统帮了倒忙吗

更准确地说,正是免疫系统的最后爆发才为患者敲响了“丧钟”。

美国病毒学家克里斯托弗•巴斯勒曾说过:“免疫系统的日常工作是清除感染,但若是被激活到极限程度或者失去控制,它就会伤害人体。”这样的例子在医院的风湿免疫科非常多见,比如说过敏、类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等就是最好的实例。

正常情况下,当体内遭到感染的时候,身体内的免疫细胞和非免疫细胞经刺激会合成、分泌的一类具有广泛生物学活性的小分子蛋白质,被称作“细胞因子”。免疫细胞也可以通过细胞因子彼此沟通。免疫系统会指派免疫细胞集中到感染部位、吞噬遭到损伤的细胞,甚至穿透血管壁。

然而,当免疫系统警报被关闭后,细胞因子的作用受到限制,病毒也就可以不受控制地增长。当病毒达到一定的规模后,很多器官受到侵袭,细胞开始死亡及爆裂。此时,人体会产生非常多的细胞因子,也就形成了“细胞因子风暴”。

当“细胞因子风暴”启动后,免疫系统才意识到了问题的严重性,也就难免方寸大乱了。它采取的却是最极端的自我保卫形式——霎时间火力全开,各种免疫手段都用上了。这也是免疫系统最后的杀手锏了,这种自杀式的攻击虽然能够在一定程度上损伤病毒,但也是杀敌一千,自损八百。此时血管承受了最大的损伤,在免疫系统的持续攻击下,血管壁变得更容易穿透,动脉、静脉和毛细血管都开始渗出血液和血浆。这也是埃博拉出血热患者最后出现全身脏器和体表出血的原因。所以,患者真正的死因并不一定是失血,而是死于因渗透性增加导致的血压降低,——一种类似严重感染性休克的问题。

诚然,包括禽流感和SARS病毒在内的很多病毒都有可能会触发这种令人惊恐的猛烈攻击,但埃博拉病毒似乎更精于此道。在与埃博拉病毒的对抗中,虽然免疫系统也曾奋力杀敌,但由于敌人过于狡猾,反倒利用免疫系统的弱点,击败了我们自身。从这个意义上来说,免疫系统造成的破坏要远超埃博拉病毒。

出路在何方

要战胜埃博拉疫情,我们首先要主动出击,提升公共卫生水平,防止疫情的发生和扩散。埃博拉病毒之所以能在西非肆虐,与当地的公共卫生水平落后不无关系。此次埃博拉疫情的爆发,还存在一种可能,那就是埃博拉病毒早已在西非潜伏,但由于病例过于零散,起初人们并未察觉,没有引起足够的重视。在对患者的隔离、消毒和尸体的处理等方式上存在的问题,也导致埃博拉病毒在人群中快速扩散。此次疫情能够得到控制,也得益于包括中国在内的公共卫生组织的支援,这些国际援助力量在病原检测、疫情控制方面都发挥了重要作用。

正所谓“解铃还须系铃人”,要打赢这场战役,视线还得转回人体的免疫系统。如何让我们的免疫系统建立起一套有效抗击埃博拉病毒的防线才是根本。目前,很多国家都在着眼于研发埃博拉疫苗,有的疫苗已经在西非部分地区的人群中进行了接种。

当前,这场与埃博拉病毒战斗的硝烟逐渐散去,人类对埃博拉病毒的脾气秉性已逐渐了解,人类依靠团结和科学暂时占了上风。未来,人类可能无需再恐慌这种瘟疫。但随着后埃博拉时代的来临,我们不得不思考,下一场疫情的主角又会是谁?我们的免疫系统是否还能够经得住考验呢?

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