免疫细胞与病毒的大战:病毒vs细胞 一场持续40亿年的战争
免疫细胞与病毒的大战:病毒vs细胞 一场持续40亿年的战争这看似病毒的劫难,却让病毒内部的DNA得以露出穿过核孔,现在这个“间谍”被带入了细胞的“司令部”。而病毒衣壳上仍有伪造的通行证,触角将其锁定,但病毒过大往往无法直接进入。这时的马达蛋白本以为遇到障碍于是将病毒向反方向拉动,病毒就这样被撕裂。虽然病毒离目标只有五微米,但是距成功还有十万八千里,对于九成的病毒而言,入侵到此为止。它们将无助地在细胞内游荡,虽然它们身处细胞内部繁忙活动的范围里,这些无自动力的入侵者无法自行移动,它们也无法利用细胞内游动的发电厂——线粒体所产生的能量。细胞膜之下,大量的马达蛋白,即分子搬运工,正等着运输核内体加工好的营养物。在这场历时数亿年的军备竞赛中,病毒已进化出能依附于马达蛋白的精确结构。一旦与马达蛋白结合,病毒就开始利用线粒体产生的能量。细胞核居于每个细胞的中心,它拥有一个属于自己的世界,这个世界的入口由完全不同的通道掌控。在核膜表面,蛋白触角搜寻着分子并将其
这支入侵病毒大军中的每个成员,都携带了足以摧毁细胞的致命武器,它的蛋白质衣壳含藏多层伪装,仍然留有几手骗术。然而细胞仍然拥有强大的防御系统来阻止这群杀戮机器。
细胞接收到的所有物质,都会被送到一个叫核内体的分拣站,核内体对传入物质进行加工,并决定将它们运往细胞的哪个部位,此过程的第一步就是将它们分解。
核内体内部呈现酸性,能将大分子营养分解为小分子,从而便于细胞对其的运输的利用。当酸侵蚀掉病毒的衣壳,病毒开始被分解,这本应是腺病毒的末日,但是这也是病毒逃离计划的一部分,病毒纤维首先被分解开,但它们的瓦解释放出一种隐藏于内部的特殊蛋白质,会将自己粘附于分拣站内壁并将壁膜撕开,释放病毒。
但并不是所有病毒都能逃脱,许多病毒因为被众多抗体粘附,衣壳无法分解,逃离蛋白质也就无法释放,而是被直接酸蚀。而逃离的病毒此时便朝着最终目的地——细胞核进发。
虽然病毒离目标只有五微米,但是距成功还有十万八千里,对于九成的病毒而言,入侵到此为止。它们将无助地在细胞内游荡,虽然它们身处细胞内部繁忙活动的范围里,这些无自动力的入侵者无法自行移动,它们也无法利用细胞内游动的发电厂——线粒体所产生的能量。
细胞膜之下,大量的马达蛋白,即分子搬运工,正等着运输核内体加工好的营养物。在这场历时数亿年的军备竞赛中,病毒已进化出能依附于马达蛋白的精确结构。一旦与马达蛋白结合,病毒就开始利用线粒体产生的能量。
细胞核居于每个细胞的中心,它拥有一个属于自己的世界,这个世界的入口由完全不同的通道掌控。在核膜表面,蛋白触角搜寻着分子并将其拉入核孔中,数十亿条化学信号和指令透过这些通道在DNA和细胞之间相互传递。
而病毒衣壳上仍有伪造的通行证,触角将其锁定,但病毒过大往往无法直接进入。这时的马达蛋白本以为遇到障碍于是将病毒向反方向拉动,病毒就这样被撕裂。
这看似病毒的劫难,却让病毒内部的DNA得以露出穿过核孔,现在这个“间谍”被带入了细胞的“司令部”。
劫持细胞
由于细胞核无法区分自身DNA与病毒DNA,它们开始盲目地将病毒的遗传编码转录成执行指令,与此同时也绘制出了自我毁灭的蓝图。
指令被送往细胞核外,核糖体遵照指示开始建造病毒蛋白。这些功能分子,正是建造病毒大军所需的材料。所有建造军队的材料,又被送回到细胞核内部,准备开工。
当使命即将完成时,病毒把注意力转向了细胞的DNA,停止任何不需要的程序。病毒已将细胞完全控制,但细胞反攻还有最后一线希望,在细胞正常运作被停止前。它利用最后的时间向外界发送了一个信息,他将一个包含病毒碎片的囊泡送往细胞膜,并将病毒碎片运送出细胞,发出已被攻克的警告。假如这个信号被巡逻的白细胞发现,它们会将被感染的细胞,连同其内部的病毒大军一起消灭。但如果没被发现,病毒将会扩散,感染所有细胞。
随着正常给养的停止,细胞开始衰败,仅有的活动就是在细胞核内制造新的病毒大军,并为病毒配备入侵细胞的钥匙。最后的组件,也就是致命的病毒DNA,经由强大的马达蛋白,注入每一个病毒内。
曾经的细胞控制中心细胞核则成为了上万病毒大军的避风港。但在病毒开始攻城略地之前,还需要再攻克两重障碍,坚韧的核膜和细胞膜。
此时细胞核外的核糖体在病毒指示下,开始制造破坏性蛋白,第一种破坏蛋白被释放到衰败的细胞中攻击细胞骨架。失去骨架的支撑,细胞开始塌陷,此时,病毒将注意力转向核膜,并释放出第二种破坏蛋白——病毒死亡蛋白。它钻入核膜,并将其削弱,此时的细胞核再也无法容纳激增的病毒,细胞核之外已是一片废墟。
至此,细胞已回天之力,病毒像洪水般地涌向周围的组织,攻击临近的细胞,并将感染扩散到全身,对这个细胞来说,战役已结束。但真正的战争才刚刚打响,当病毒还在细胞内部忙碌时,抗体已完成改造并重返战场,它们装上了新的受体——为敌人量身定制的封锁武器。然而,即使抗体数量庞大,仍然无法阻止所有病毒。细胞垂死之际发出的信号引来了巨型白细胞向被侵略的细胞聚集,吞噬逃逸的病毒。
为保万无一失,白细胞会吞噬附近所有可能被感染的细胞,与此同时,周围的健康细胞也做出最伟大的牺牲,毁灭自己,以阻止病毒的传播,只有到了这个阶段,我们才会意识到发生在自己体内的战役,加速的血流,将更多在白细胞送抵战场,导致鼻部组织充血红肿,我们感觉到的鼻塞实际上正是人体猛烈攻击病毒的迹象。
一旦被一种病毒感染过,能制造对付该病毒抗体在白细胞将永远保留在骨髓中,如果您再次感染同种病毒,免疫系统会知道如何应对,知道应制造哪种抗体,并可以迅速做出反应,免去你病痛之苦。
依靠团队合作,人体免疫系统终于制止了病毒感染的扩散。
硬币的另一面
在同病毒长久的交战中,人类进化出越来越强的免疫系统,其本意是更好地抵抗外来入侵,但是强大的免疫系统也会反噬人类自身。
当免疫系统对抗病原体时,白细胞分泌的细胞因子会引导免疫细胞前往受感染处。同时,细胞因子也会激活更多的白细胞,被激活的白细胞则会产生更多的细胞因子。通常来说,人体会检查并控制这个反馈循环。但是在有些情况下,情况会失控,导致一个地方聚集了太多被激活的白细胞,无差别攻击健康细胞的情况会愈演愈烈。
而这也正是1918年西班牙流感、2003年SARS事件、2009年墨西哥H1N1流感以及H5N1流感致死的真正原因。“新冠状病毒”的致死原理亦是如此,随着肺部炎症反应的增强,体液越来越多地聚集在肺部,造成呼吸困难。另一方面,运送白细胞的血液也在肺部大量聚集,随着血管膨胀最终会产生休克性死亡。
在这次肺炎疫情中,免疫力强的人能够在病毒入侵初期便能利用免疫系统将病毒彻底驱除。如果初期驱赶不成功,过强的免疫力在免疫后期会反噬其身。免疫力越强的人对病毒的免疫应答越强烈,越容易造成细胞因子风暴,短时间内免疫细胞被大量释放,集中在肺部,大量免疫细胞穿透血管壁造成器官出血。最后,还未等到病毒感染全身细胞,人体的强免疫力已经把自己杀死。
所以,在这次肺炎疫情中很多人前几天状态都还不错,但后面情况迅速恶化。只有免疫力与病毒达到一个很好的平衡才能控制病情,再逐步驱除。
采用激素治疗病毒的方案,其原理便是抑制整个免疫反应过程中的过激反应,这种治疗方案往往带有副作用。
2月7日,著名医学期刊《柳叶刀》发表文章,提倡避免使用激素治疗新冠肺炎,弊大于利。文中提到,糖皮质激素对于病毒是把“双刃剑”,一方面其可以减轻肺部炎症反应,有利于改善缺氧、呼吸窘迫症状,另一方面会抑制机体免疫功能,可能导致病毒播撒,这些病毒和其他感染通常会威胁生命。
2月13日,国家卫健委就“新冠肺炎治疗是否会像SARS一样留后遗症”一问做出回应称:“新冠肺炎治疗中对于激素的使用特别谨慎,不会像当年治疗SARS那样用量偏大,不会有激素带来的后遗症。”
最常见的病毒
每个人都曾经得过流感,却很少有人知道这种最常见的病毒在全球每年都会造成数十万人死亡。
1918年的流感是所有大流行中最厉害的一次。这种新的流感病毒1918年7月在北欧出现,正好是第一次世界大战刚刚结束的时候,士兵纷纷返国的时候开始有人病倒了,他们和一大堆人一起挤在运输船上,为病毒传播提供了最好的演化机会。
病毒开始在西部战线部队间传播,然后开始散步到世界各地。医院人满为患,死的人太多太快,只好采用集体掩埋。这是人类当时无法控制的东西,无法分离病原体,没有疫苗,没有免疫血清,没有药物,甚至连病毒是什么都不知道。
很多国家在这次流感中失去了人口的一大部分,疫情高峰时期,仅费城在一个星期内就有四千五百人死于流感。
流感病毒表面有很多像刺一样地伸出来的表面蛋白,它们看起来就像棒棒糖。其中两种主要的表面蛋白是病毒有杀伤力的部分,一种叫做红血球凝集素,能让病毒进入想感染的细胞,另一种蛋白质叫做神经胺糖酸甘酵素,可以让复制出来的新病毒离开细胞。在现实生活中,人们利用H和N简称两种蛋白并命名病毒。
在流感病毒中,甲型流感病毒最容易发生变异,其亚型则被人们称之为“禽流感”。目前甲型流感病毒H和N抗原分为许多亚型,H有18个亚型,N有11个亚型,所有也就有了上文中所说的H1N1和H5N1。
我们已知的流感病毒最先都是来自野鸟,这些鸟是流感的保原体。其中有些是候鸟,流感病毒不断在鸟群间传播,却很少对鸟有什么影响。
但当这些野生水鸟的病毒离开野鸟保原体,进入其他没有关联的宿主,事情就发生了本质的变化。这种四处流窜,适应不同宿主的能力让病毒有了很大的生物优势,但也让他们变得难以控制。它们跳跃感染不同的物种,突变、重组、交换小小的遗传片段,最终感染人类并制造出前所未见的全新流感病毒。
曾经很长一段时间,人类都以为鸡流感病毒不会传染给人。
1997年5月,香港,人类第一次发现流感病毒可以直接从家禽传染给人,而且很致命。一个三岁小男孩生病了,随后病情恶化,五天后就过世,当时的医生并没有诊断出死因,却从男孩体内分离出流感病毒,人们尝试辨别后发现那不是人类的流感病毒,而是H5N1禽流感病毒。卫生官员通过取样发现香港几乎所有的活体家禽市场都有H5N1病毒,随着新增病例越来越多,香港最终决定宰杀了几乎所有的活鸡。