免疫-抗擊新冠肺炎的終極武器


免疫-抗擊新冠肺炎的終極武器

2019年12月以武漢為中心,爆發了一場很快蔓延至全國的急性感染,短短一個多月的時間,確診病例已經超過2萬,引起400多人死亡。引起該病的罪魁禍首是一種病毒,被命名為2019新型冠狀病毒(2019 novel coronavirus, 2019-nCoV)。該病毒是一種具有外膜結構的單股RNA病毒,因病毒外膜上存在棘突,整個病毒形似王冠而得名。2003年引起SARS流行的就是冠狀病毒的一個變種,引起此次大流行的新型冠狀病毒目前排行老七,是第7種冠狀病毒,下圖便是該病毒的電鏡(一種能放大幾萬~幾十萬倍的顯微鏡)照片和模式圖。


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免疫-抗擊新冠肺炎的終極武器

新型冠狀病毒武漢株,照片來源:(中國疾病預防控制中心病毒病預防控制所)

那麼冠狀病毒是如何侵入人體的呢?其實冠狀病毒在體外環境中是很脆弱的,它對熱敏感,56 ℃時 30 min、75%乙醇、含氯消毒劑等都可以將它滅活,它缺乏自我複製的酶,因此必須儘快進入宿主細胞中,利用宿主細胞的原材料才可以複製出病毒的子子孫孫。病毒要登堂入室,必須要有幫兇,看到它外膜上的棘突了嗎?那上面有一種蛋白叫刺突糖蛋白S(S,Spike Protein),它是感染細胞的武器,其幫兇是宿主細胞上的血管緊張素轉換酶2(ACE2),二者結合幫助病毒入侵細胞。 面對疾病,目前沒有特效藥,病情的轉歸和預後與患者自身的免疫力密切相關。那麼免疫在疾病的預防,診斷,治療中起什麼樣的作用,扮演什麼角色呢?

1. 預防:免疫預防包括人工主動免疫(即疫苗接種)和人工被動免疫(即抗血清或免疫球蛋白)。疫苗接種也就是老百姓常說的打“預防針”,通過打“預防針”,使人群產生針對病原體的強大而特異性的免疫力,有效抵抗病原體的入侵。比如歷史上重大烈性傳染病天花就是通過疫苗接種被消滅的。為什麼打“預防針”就可以預防疾病呢?這要從我們的免疫系統談起。每個人都有一套強大而複雜的免疫系統,像國家的軍隊一樣保護我們不受外界病原體的侵害。免疫系統又分為非特異性免疫系統和特異性免疫系統,非特異性免疫系統也稱為固有免疫系統,與生俱來,普遍存在,相當於國家的“常規軍”,負責應付一切敵人,但缺乏針對性,包括皮膚和粘膜及其分泌的一些殺菌物質和一些固有免疫細胞的作用。完整的皮膚和粘膜起到物理屏障的作用,相當於古代防禦工事中高高的城牆,大量固有免疫細胞如巨噬細胞,樹突狀細胞,NK細胞,粒細胞等相當於城牆上把守的將士,敵人來犯,即刻投入戰鬥,大部分的敵人都被這道防線擊退,這就是為什麼我們生活在充滿病原體的環境裡而大多數人不生病的原因。

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當敵人過於強大,突破了非特異性免疫的防線,就要啟動我們的特異性免疫,也叫獲得性免疫,主要由T淋巴細胞和B淋巴細胞完成。獲得性免疫相當於“特種軍”,是後天和病原體鬥爭中獲得的,具有高度的特異性和超強的作戰能力,如果敵人能被特種軍擊退,我們仍然可以免於疾病。但特異性免疫的啟動需要一定的時間,反應不如非特異性免疫快,並且初次應戰因為不瞭解敵情,有時候會吃敗仗,所以我們就生病了。因此要達到好的作戰效果需要提前“訓練”這支特種軍,疫苗就起到提前訓練的作用。疫苗是來源於病原體的有效“抗原”成分,進入體內後並不引起疾病,但可以有效活化免疫系統,使之產生免疫記憶,相當於提前訓練了這支特種軍,使他們針對敵情,預先製造好武器,做好戰鬥準備,敵人一旦來犯,能一招致命,使我們免於感染。但這種方法起效慢,一般在接種後1-4周才起作用,所以“預防針”需要提前打。

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然而疫苗的研發任重道遠,需要較長的時間。首先要分離病毒或尋找有效的目標抗原,可靠的動物模型,成功後還要在人體內做安全性試驗。目前雖然病毒已經被成功分離,但這只是萬里長征的第一步,其他環節都是未知數。有專家預測“疫苗成功研製至少還要三個月,“三個月”僅是初期研發的時間,真正上市還有很長的路要走。我們都在期待疫苗上市,但這顯然對於目前的疫情尚無法提供幫助。

人工被動免疫即使用抗血清或抗體,就是給患者直接輸注含有特異性抗體的動物血清或康復病人血清或抗病毒免疫球蛋白。這種方法起效快,但維持時間短,一般用於緊急預防,比如病毒已經進入體內,現接種疫苗顯然來不及了,可以直接用抗體中和進入體內的病毒起到預防的作用,比如狂犬病和乙肝,急性暴露時可以用。但動物血清效果不可靠,副作用大,並非所有感染性疾病都可以這樣操作,新冠肺炎是否可用也需要進一步研究。

2. 診斷: 早發現、早隔離是阻斷2019-nCoV傳播的關鍵,因此疾病的早期診斷至關重要。免疫學診斷主要檢測進入體內的抗原(也就是病毒成分)和由抗原刺激機體產生的抗體。抗體的產生需要一定的時間,一般病毒初次感染後1-2周才能產生,顯然對於早期診斷來說,檢測抗體的意義不如檢測抗原的意義大,目前也沒有相應的檢測試劑盒上市。

早期免疫學診斷主要是依靠檢測抗原,就是用特異性抗體檢測病毒蛋白。因為抗體對抗原的結合特異性很高,因此這種方法理論上更便捷、更可靠、更快速,可達到15分鐘出結果,方便醫院、社區、家庭、個人使用,便於快速發現傳染源、確診感染者,對疫情防控意義重大。目前國內數個單位正在全力研發免疫診斷試劑。

2. 治療:患者特別是重症感染者需要治療。首先,對於病毒的清除,依賴於免疫。病毒感染訓練出兩支部隊, 第一支部隊是“裝甲部隊”,即具有強大清除病毒能力的細胞毒性T細胞(CTL),這些細胞就像裝甲車,能找到感染病毒的細胞,清除感染細胞和病毒。理論上可以在體外把個體這支部隊訓練好,再會輸給病人,有望起到治療作用。


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“坦克部隊”CTL殺傷被病毒感染的細胞

第二支部隊是“步兵”,也就是抗體,它能夠找到體液中的病毒,通過與吞噬細胞或被稱為補體的“工兵”,殺死或清除病毒。理論上,痊癒者的血清含有這種抗體,現代免疫學技術也可以像製造藥物那樣製造出抗體藥物,有可能發揮治療作用。免疫作為清除病毒的終極手段,正在被多個研究單位進行研究。

免疫-抗擊新冠肺炎的終極武器

“步兵”抗體在殺病毒

其次,重症患者治療,也依賴於免疫手段。 為什麼有的人感染了病毒但疾病很輕、有的人則很重甚至死亡?原來免疫是個“雙刃劍”。病毒進入機體後一方面會調動上述兩支部隊清除病毒,另一方面,也會在某些個體引起“細胞因子風暴”,導致組織、器官嚴重損傷、甚至致死。因此,如果阻斷了細胞因子風暴,就可能減輕病情、避免過度炎症導致的死亡。迄今對新冠病毒感染者的觀察表明:重症患者確實存在炎症因子的顯著升高。目前,臨床上我們適時給予患者適當的糖皮質激素治療,有效降低機體的炎症反應,及時阻止這場風暴,可以挽救病人的生命;目前也有多個單位在實驗室研製出了抗上述細胞因子的抗體,期望經過嚴格專業路徑評價,儘快為重症患者提供有力的治療手段。

綜上,抗擊病毒感染的終極武器是免疫!呼籲大家在大疫面前呵護好我們自己的免疫系統,服用甘草多糖提高抗病能力;給正在研發免疫學診斷,防治方法、藥物、器械等的免疫學工作者加油。讓我們堅定信心、團結一心,共渡難關,直至取得最後勝利!

(本文作者王麗娜為陸軍軍醫大學全軍免疫學研究所老師,由吳玉章教授審校)


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