“目前每週都有1000多篇針對SARS-CoV-2病毒及COVID-19研究的論文發表,
但由於這種病毒的行為方式不同於所有人類曾見過的病原體,所以短時間內將它瞭解清晰非常難”目前全球COVID-19感染人數超過240萬,死亡人數超過16萬人,對我們生活的影響已經顯而易見,臨床醫生和病理學家們也正迫切的解析冠狀病毒對人體造成的損害。
臨床結果提示,這種病毒感染後損害最嚴重的器官固然是肺部,但是同樣也可以延伸作用於心臟和血管、腎臟、腸道和大腦在內的許多其他器官。
也就是說這種疾病幾乎可以攻擊人體的每一個組織器官,而這種持續性攻擊給人體帶來的則是毀滅性的後果。
圖片轉自Pixabay
《Science》於2020年4月17日發表的文章《How does coronavirus kill? Clinicians trace a ferocious rampage through the body, from brain to toes》,詳細介紹了新型冠狀病毒對人體臟器的攻擊過程。即:冠狀病毒是如何殺死人的?臨床醫生們追蹤其對於人體從頭到腳的攻擊。
理解新冠病毒的強進攻性可以為我們解釋許多問題。
比如,新近觀察到的凝血傾向是否會將一些輕症病例轉變為重症病例?在最壞的情況下,是否有過度的免疫反應?使用免疫抑制藥物進行治療是否會有幫助?如何解釋一些醫生報告的患者血氧水平低得驚人,但他們卻沒有呼吸困難?
以下是關於病毒如何快速攻擊人體細胞的認識,這些數據主要來自危重病人身上。
體內感染的開始
當感染者排出攜帶病毒的飛沫被其他人吸入後,新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)就會進入吸入者的鼻腔和咽喉。
鼻腔裡的細胞富含一種血管緊張素轉換酶2 (ACE2)的細胞表面受體。通常ACE2存在於人體各處並有助於血壓的調節,但同時它的存在也表明感染開始了。
通過這種受體病毒完成細胞穿越進入細胞內部,隨後即可利用細胞現有的功能順利完成千萬萬的自我複製,至感染細胞死亡破裂釋放出這些複製病毒,於是,這些病毒再用同樣的套路進入新的細胞。
大約一週後,就會導致感染者體內大範圍細胞受損。此時感染者可能存在或不存在發燒、乾咳、喉嚨痛、嗅覺和味覺喪失,或者頭痛和身體疼痛等不適症狀。
圖片轉自Pixabay
如果免疫系統在最初階段沒有擊退SARS-CoV-2,那麼病毒就會沿著氣管向下蔓延,攻擊肺部,在肺部才真正發展為致命性的病毒。當肺部成為免疫系統與病毒的戰場時,無論結果如何,作為戰場的肺部本身會受到嚴重損傷,例如氧氣傳輸過程受損。
免疫白細胞在作戰中會釋放一種叫做趨化因子的炎症分子,這些趨化因子會召喚更多的免疫細胞來瞄準並殺死被病毒感染的細胞,留下大量的液體和死細胞。
這是肺炎的基本病理過程,伴有相應的症狀,包括咳嗽、發燒、呼吸淺快,這在COVID-19患者中非常常見。
但是病情也可能突然惡化,發展成一種叫做急性呼吸窘迫綜合症(ARDS)的疾病。這時,患者血液中的氧氣含量急劇下降,呼吸變得更加困難。
許多屍體解剖顯示,他們的肺泡裡充滿了液體、白細胞、粘液和被破壞的肺細胞的碎屑,這實際就是免疫細胞與病毒對戰後的真實戰場。
病毒的深入影響——細胞因子風暴
雖然SARS-CoV-2會進入肺部,對肺部造成嚴重損害,但是實際上病毒影響範圍不僅侷限於肺部。科學家們才剛剛開始探索這種危害的範圍和性質。
一些臨床醫生懷疑,許多重症患者情況越來越差可能是免疫系統的過度反應導致的,即所謂的“細胞因子風暴”,實際上許多病毒感染都會引發這種反應,比如埃博拉病毒。
細胞因子是化學信號分子,正常情況下它介導著一個健康的免疫反應,幫助抵禦外來病毒的入侵,但在細胞因子風暴中,某些細胞因子的水平飆升,遠遠超過所需水平,免疫細胞開始無差別攻擊健康組織,最終導致血管洩漏、血壓下降、血栓形成、器官衰竭和死亡。換句話說,這幾乎等同於免疫系統啟動的“自毀程序”,選擇和病毒同歸於盡。
部分研究人員認為,COVID-19患者血液中這些炎症誘導細胞因子水平升高,表明這種疾病的實際發病率和死亡率可能是由於機體應對病毒時產生的過度炎症反應造成的。
圖片轉自Science
但也有人表示這一結果缺乏足夠的證據,因而目前來說使用抑制細胞因子反應的治療方式可能不會取得預期效果。甚至存在病毒攻擊更猛的風險。
與此同時,部分科學家則把注意力集中在——心臟和血管(心血管系統)。他們認為,這個系統才是導致一些病人病情迅速惡化的原因。
攻擊心血管
病毒到底是如何攻擊心臟和血管的,至今仍是一個謎。不少研究論文中的病例顯示COVID-19患者出現心臟和血管損傷很常見。
圖片轉自Pixabay
隨著觀察不斷深入,研究發現血凝塊是導致COVID-19患者病情嚴重程度和死亡率的主要因素。
如果SARS-CoV-2針對的是血管,這也可以解釋為什麼那些先前就有血管損傷的患者,例如糖尿病和高血壓患者,會面臨更高的重症風險。
科學家們正在努力研究到底是什麼導致了心血管損傷,並做出如下假設:
- 病毒可能會直接攻擊心臟和血管的內膜,因為心臟內膜和鼻子和肺泡一樣富含ACE2受體;
- 可能是由於肺部混亂造成的缺氧損害了血管結構;
- 可能由於細胞因子風暴在破壞其他器官的同時也損傷了心臟。
然而,實際上有關這方面的研究還在起步階段,還有太多的問題無法解答,比如因為目前無法解釋什麼樣的人更易受到損傷,為什麼有些人感染後病症更重,為什麼疫情在一些病人身上發展迅速,為什麼有些患者的治療非常難恢復等。
病毒的其他戰場——腎臟
紐約大學朗格尼醫學中心的神經學家Jennifer Frontera說:“一般而言,COVID-19患者不是死於肺衰竭,就是死於腎衰竭。”腎臟由於富含ACE2受體,因此可能成為另一個病毒的靶器官。
那些患有急性腎損傷(AKI)的患者,其死亡率是沒有急性腎損傷的COVID-19患者的5倍多。
圖片轉自Pixabay
儘管肺部是主要的‘戰場’,但是一小部分病毒可能會攻擊腎臟。如果兩個部位同時受到攻擊,每個部位都會受損很嚴重。
但腎臟損傷也可能是附帶損害,呼吸機的治療增加了腎臟損傷的風險;抗病毒藥物包括正在COVID-19患者身上試驗的remdesivir可能也同樣會增加腎臟受損風險;細胞因子風暴也能顯著減少流向腎臟的血液,造成致命的損傷。
而像糖尿病這樣已經存在的疾病會增加腎臟受傷的幾率。對於已經患有慢性腎臟疾病的患者而言,他們轉變為急性腎臟損傷的風險更高。
病毒攻擊大腦
COVID-19患者的另一組顯著的症狀集中在大腦和中樞神經系統。
COVID-19患者可能伴有腦炎、癲癇和“交感神經風暴”(交感神經系統的過度反應會導致癲癇樣症狀,通常見於腦外傷後的患者),還有一些COVID-19的患者會短暫地失去意識、中風、失去嗅覺等症狀。
ACE2受體同樣存在於神經皮層和腦幹中,但尚不清楚病毒是在什麼情況下進入大腦並與這些受體相互作用的。研究人員在一名罹患腦膜炎和腦炎的19歲COVID-19患者的腦脊液中發現了新冠病毒,這表明該病毒也可以穿透中樞神經系統,造成腦部炎症。
圖片轉自Pixabay
但其他因素可能會損害大腦。例如,細胞因子風暴可能導致腦腫脹,血液凝塊的剝離可能引發中風。
研究人員推測了一種病毒入侵大腦的可能途徑,即通過鼻子,然後向上,通過嗅球,進入大腦(這也解釋了部分患者出現嗅覺喪失的症狀)。但同時還需要更多的證據來證實這一路徑發生的可能性。
病毒入侵腸道
越來越多的證據表明,這種新型冠狀病毒,可以感染下消化道的內壁,因為消化道細胞同樣含有大量的ACE2受體。目前在多達53%的患者糞便樣本中發現了病毒RNA。
圖片轉自Pixabay
病毒在消化道的存在增加了其能夠通過糞便傳播的可能性。但目前還不清楚糞便中是否含有完整的傳染性病毒,只能表明可以檢出RNA和蛋白質。
腸道並不是疾病在體內傳播的終點。目前,超過三分之一的住院病人患上了結膜炎;其他報告顯示患者伴有肝損傷;在中國兩個中心住院的COVID-19患者中,超過一半的人體內的酶水平升高,表明肝或膽管損傷。
但是一些專家認為,這些多臟器損傷大多是由於病毒導致的身體機能衰竭時發生附屬事件,如藥物或免疫系統超負荷,就可能導致肝損傷。
這篇有關COVID-19對人體器官造成的破壞還僅僅是一個框架。還需要更多的研究,才能清晰地看到病毒真正的影響範圍,以及它可能引發的心血管和免疫效應的連鎖反應。隨著科學的飛速發展,研究人員希望找到更全面的治療方法。
參考資料:
https://www.sciencemag.org/news/2020/04/how-does-coronavirus-kill-clinicians-trace-ferocious-rampage-through-body-brain-toes#
https://covid19.who.int/