防控新冠肺炎 必須知道病毒是如何侵入人體的

這次疫情來勢兇猛,讓人猝不及防,那麼——

病毒是如何侵入人體讓人發病的?

防控新冠肺炎 必須知道病毒是如何侵入人體的

國家衛生健康委員會的統計數據顯示,截至2020年2月14日,宣佈疫情僅25天時間,中國大陸確診新冠肺炎56873例,死亡1523例。2002年12月至2003年8月8個月的非典(SARS)疫情這兩個數字分別是5327例和349例。從傳染規模看,新冠肺炎是非典的10.7倍;從致死人數看,新冠肺炎是非典的4.4倍。

這次疫情來勢如此兇猛,顛覆了很多專家的判斷。2020年1月20日,國家衛生健康委員會將新冠肺炎納入乙類傳染病後,國家衛健委高級別專家組組長鍾南山院士稱,2019冠狀病毒傳染性沒有SARS那麼強,不會重複SARS疫情。1月28日,鍾南山接受新華社專訪時仍認為,疫情應該在1周或10天左右達到高峰,10天至14天的潛伏期就過去了,不會因春運全國性爆發。香港大學傳染病實驗室主任管軼的預測比較高普,他1月23日接受採訪說:“保守估計,此次感染規模最終可能會是SARS的10倍起跳。”

連日來,人們談論最多的話題就是病毒,那麼,病毒究竟是如何侵入人體細胞複製繁殖並讓人發病的呢?

1.2019冠狀病毒是全球頭號公敵:沒疫苗也沒有有效治療方法

  關於2019年年底暴發的冠狀病毒命名問題,筆者在2月6日發表的《病毒究竟是什麼東西》一文認為,“新型冠狀病毒”的叫法並不科學,因為人類在不斷髮現新的冠狀病毒,這樣,每發現一種冠狀病毒就叫“新型冠狀病毒”,將來就無法區別這些病毒了。

  實際上,河北省在2012年就發現了2例“新型冠狀病毒”感染事件,表現為嚴重呼吸道感染症狀,嚴重程度類似SARS。2012年9月28日,河北省疾病預防控制中心病毒病防治所所長齊順祥對媒體講:“該病毒傳播能力似乎非常有限。感染來源目前尚不明確,無證據表明該病為人畜共患病。新型冠狀病毒尚無人傳人證據,大家不要恐慌和害怕。”

  2020年2月11日,世界衛生組織將最近暴發的冠狀病毒正式命名為“Covid-19”,“co”是“corona”(王冠)的縮寫,“vi”是“virus”(病毒)的縮寫,“d”是“disease”(疾病)的縮寫,“19”是“2019年”的縮寫,翻譯成漢語就是“2019年暴發的冠狀病毒疾病”,簡稱“2019冠狀病毒”。為此,本文提到這一病毒均依照世界衛生組織的命名用“2019冠狀病毒”。

  世界衛生組織“2019冠狀病毒全球研究論壇”2月11日在瑞士日內瓦開幕,世界衛生組織總幹事譚德塞表示,目前對2019冠狀病毒的瞭解仍處於非常初級的階段,既沒有疫苗,也沒有有效的治療方法。

  譚德塞警告說:“2019冠狀病毒對全球構成嚴重威脅,其後果可能比任何恐怖主義行動更嚴重。如果全球不把這種病毒視為頭號公敵,我們就不會從中吸取教訓。”譚德塞敦促有關研究人員分享病毒樣本,加速針對這種病毒的疫苗和藥物研發。他提醒研究人員,當前發表期刊論文、申請專利或謀取利益都不重要,最重要的是遏制疫情,挽救生命。

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2.病毒傳染路徑的源頭很難追蹤

  美國微生物化學家溫德爾·梅雷迪斯·斯坦利1935年分離出菸草花葉病毒至今,對病毒的研究僅有85年的歷史,人類對病毒的認識遠遠滯後於對細菌的認識。這85年期間暴發了多次病毒傳染疫情,有的是地區性的,有的是全球性的,但每次疫情都很難追蹤病毒傳染路徑的源頭。

  埃博拉病毒疫情1976年首次暴發於非洲埃博拉河流域,迄今暴發過多次,但一直沒有追蹤到這種病毒的源頭,有人認為果蝠是埃博拉病毒傳染的源頭,但這並沒有確鑿的證據。

  SARS病毒疫情,很多專家認為該病毒來自果子狸,這在當時已辦成“鐵案”。武漢病毒研究所石正麗團隊歷時15年,通過從全國28個省市採集的蝙蝠樣本研究發現,雲南一處山洞裡的蝙蝠身上攜帶的一種病毒與非典病毒相似率達97%以上,認為SARS病毒源於蝙蝠,並於2017年發佈了該研究成果,武漢病毒所“中國蝙蝠攜帶重要病毒研究”還獲得了國家自然科學獎二等獎。

  2019冠狀病毒疫情暴發後,專家對該病毒源頭也眾說紛紜,有的認為來自竹鼠,有的認為來自獾,有的認為來自蛇,有的認為來自穿山甲,有的認為來自蝙蝠。

  對病毒疫情的源頭大都是推測,並沒有找到可靠的證據。人被一種新的病毒感染,就滿世界找動物,因為植物病毒不會感染動物,只有動物間的病毒可以互相找宿主。專家們找到哪種動物攜帶這種病毒,就推測這種動物是該病毒疫情的源頭。這種邏輯恰似找小偷,某人發現自己的手錶丟了,就到處找戴同樣手錶的人,發現誰戴的手錶和自己丟的手錶的款式相同,就認為誰偷了自己的手錶。

  截至2020年2月12日,世界衛生組織對2019冠狀病毒傳染給人的路徑仍不清楚,目前只是猜測有某種中間宿主動物將病毒傳染給人,“中間宿主動物”是哪種動物並未指明。

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3.先有病毒還是先有細胞?

  科學家估測地球上有數百萬種病毒,比地球上其他所有生物的總和還多,但目前被列入病毒庫的也只有大約8000種。

  病毒比細菌小得多,只有幾十納米到幾百納米的樣子。人的一根頭髮的橫斷面上就可以平鋪40萬個“2019冠狀病毒”。正因為病毒很小,它更容易隱藏,也更容易進入人體器官,當然,也更難預防。

  關於病毒的來源眾說紛紜。有人認為病毒是細胞進化過程中分離出來的,是先有細胞後有病毒。

  但這種假設也面臨極大的挑戰。從生物進化進程而言,病毒比細胞低級得多,甚至它還算不上是有生命的東西,因為生命的基本單元是細胞,生命自身可以繁殖;而病毒,它一沒細胞,二自身不能繁殖。由此推斷,在第一個細胞出現前,病毒是可自我複製的核糖核酸(RNA),並逐漸發展出感染細胞的能力,換言之,是先有病毒後有細胞。

  先有病毒還是先有細胞,這恰似“先有雞還是先有蛋”的命題,也許永遠無解。最有價值的研究是,我們要弄清病毒是如何感染細胞的(包括原核生物、原生生物、真菌、植物和動物),如何避免被病毒感染,感染後如何救治。

  病毒和細菌一樣,並不是所有病毒都致病,在數百萬種病毒中,能感染人類的病毒只是其中極少數。本文所講病毒,指的是可以感染人類的病毒。

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4.病毒進入人體後首先被白細胞追殺

  人類進化到今天的樣子,在很大程度也是與病毒對抗的結果,人體無時無刻不在與病毒作戰。

  每次病毒入侵,人體免疫系統就會記錄下入侵病毒的身份特徵,把它列入“黑名單”,以後“黑名單”上的病毒再次入侵,免疫系統就會主動出擊,迅速將其消滅,保護人體細胞免受病毒攻擊,由此,人體的免疫系統越來越強大。

  人體是由大約100萬億個細胞構造起來。細胞比病毒大得多,人體細胞的平均直徑大約15000納米。人體細胞種類太多了,本文只講與病毒作戰的白細胞。

  白細胞負責在人體內到處巡邏,被譽為“人體衛士”。白細胞非常活躍,也非常機警,可以從血管內部跳出來,也可以從血管外鑽進血管,時刻保持高度戒備狀態,到處尋找入侵的病毒(當然也包括病菌,本文主要討論病毒)。

  發現病毒入侵,白細胞會伸出觸角,觸角上有嘴,把病毒吞入腹中消化掉。所以,很多病毒入侵人體,人並不發病,因為病毒被白細胞消滅了。但如果入侵的病毒數量龐大,免疫系統就會調動很多白細胞參加戰鬥,當勢均力敵、戰鬥處於膠著狀態時,身體就有了炎症,此時到醫院驗血,白細胞值就偏高。

  當然,和國家的軍隊一樣,每個人白細胞的戰鬥力有強有弱,這樣,面對同種病毒的侵襲,有的人會病入膏肓,有的人卻安然無恙。

  如果病毒沒有被白細胞全殲,這就好比是敵人突破了邊防線進入了腹地,逃過白細胞追殺的病毒會長驅直入,很快接近宿主細胞。宿主細胞就是病毒侵入、並在裡面複製繁殖的細胞,行文簡潔起見,下文我們就稱之為“細胞”。

  病毒攻擊的器官及細胞,根據病毒種類不同而不盡相同,有的攻擊肺臟的細胞,有的攻擊肝臟的細胞,有的攻擊腎臟的細胞,有的攻擊脾臟的細胞,有的攻擊心臟的細胞,有的攻擊胃的細胞,有的攻擊大腦細胞,有的攻擊神經細胞,有的攻擊淋巴細胞,而埃博拉病毒幾乎攻擊人的全身器官細胞。

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5.病毒要進入細胞必須突破細胞膜防線

  細胞也不會束手就擒,它也有自己的防禦體系,有外圍邊防,也有內部安防。

  細胞的外圍防線就是細胞膜。細胞膜會對來訪者進行辨別,只有確認來訪者沒有危險才會讓其進入細胞內部。像水、氧氣等小分子很容易通過細胞膜,像糖等較大的分子和蛋白質等營養物,它們要有通行證,對細胞膜出示通行證才可順利進入。

  病毒是入侵之敵,當然沒有通行證。不過,病毒很狡猾,它偷偷仿製通行證,這就要求細胞膜認真查驗。細胞膜查驗身份證的能力和人的免疫功能有關,如果免疫功能強大,發現病毒持有假冒通行證,就會發信號讓白細胞趕來吃掉病毒;如果免疫功能弱小,細胞膜就識別不出病毒的假冒通行證,這樣,病毒就混進了細胞。

  病毒進入細胞只是“萬里長征走完第一步”,它必須突破細胞內部的各種防禦系統才能抵達細胞核,攻入細胞核才是病毒的目的。

6.病毒欺騙動力蛋白把自己送到細胞核

  如果把細胞看作一個王國的話,那麼,細胞核就是王宮。王宮由作戰力超強的禁衛軍守護,王宮外到處是陷阱,敵人要想攻入損兵折將是避免不了的。

  細胞內部有溶酶體,它就像陷阱一樣,把進入細胞的病毒捕獲消化掉;那些僥倖逃脫的病毒則繼續向細胞核衝鋒。

  讓病毒萬萬想不到的是,此時根本找不到通向王宮的路,因為只有細胞內的動力蛋白才能通過特殊通道接近細胞核。動力蛋白移動步速非常快,大約每分鐘移動3000步。動力蛋白就是運輸兵和傳令兵,把營養物質運進細胞核,並把在細胞核裡坐鎮指揮的脫氧核糖核酸(DNA)發佈的指令傳出去,指揮整個細胞的運轉。從這點看,DNA很像王宮裡的國王。

  和進入細胞膜時一樣,病毒利用欺騙手段,讓動力蛋白誤認為病毒是細胞核需要的營養物質,扛起病毒就往細胞核運送。

  不過,病毒此時也不要高興得太早,通向細胞核的路上仍危機四伏。在通向細胞核的路上有一種特殊蛋白,這些特殊蛋白就像王宮的禁衛軍一樣,嚴格檢查被運往細胞核的貨物。“禁衛軍”發現動力蛋白運送的是病毒後,迅速給病毒做上記號,通知溶酶體前來把病毒吃掉,至此,病毒的計劃徹底失敗。雖然人體內進行了一場激烈的戰鬥,但人卻絲毫沒有察覺。

  但是,如果“禁衛軍”疏忽沒有發現病毒,病毒就會輕而易舉地拿下細胞核。

7.病毒在核孔外“金蟬脫殼”鑽進細胞核

  細胞核也有一層保護膜,保護膜上有核孔,核孔周圍是蛋白觸手,負責把DNA需要的物質拉進細胞核,並把DNA的指令傳佈出去。

  動力蛋白把病毒運到核孔交給蛋白觸手,由蛋白觸手把病毒從核孔送入細胞核。但核孔非常小,蛋白觸手無法把病毒送入細胞核,動力蛋白並沒有耐心等待,扛著病毒轉身就走,而蛋白觸手誤認為動力蛋白送來的是DNA急需物資,拉著病毒不放。於是,動力蛋白與蛋白觸手互相撕扯病毒,前者急著帶走,而後者拼命留下,就這樣,把病毒的蛋白質外殼撕碎了。這正中病毒下懷,外殼破碎,病毒瘦身,被蛋白觸手送入細胞核。

  也正因為外殼破碎,病毒DNA或RNA才“金蟬脫殼”釋放出來,實施摧毀細胞的罪惡行動。


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8.病毒讓整個細胞為自己繁殖服務

  細胞DNA發現病毒闖進細胞核,知道自己的細胞王國已經陷落,便發出一條由它自己做主的最後一條指令,讓動力蛋白傳遞到細胞外,呼叫白細胞速來消滅這個被病毒攻陷的細胞,同時讓友鄰細胞做好抵禦病毒入侵的準備。

  白細胞裡有一個軍種叫“巨噬細胞”,它負責把被病毒攻陷的細胞連同病毒一起吃掉。此時人體免疫系統的戰術是“寧可錯殺一千,不可放過一個”,保險起見,巨噬細胞在吃掉被病毒攻陷細胞的同時,也會吃掉周圍的一些健康細胞。這是人體免疫系統與病毒的決戰,人的血液流速增加,以便將更多的巨噬細胞投入戰場。巨噬細胞徹底消滅了病毒,患者自愈。

  如果巨噬細胞沒有收到細胞DNA的指令,此時病毒已劫持了細胞DNA,細胞DNA按病毒要求發佈指令,讓整個細胞為病毒複製繁殖服務。

當病毒繁殖多到細胞容納不下時,病毒便讓細胞DNA發出讓細胞瓦解的指令,細胞崩潰,病毒大軍潮水般湧了出來,去攻陷一個又一個細胞,人便發病了。


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