病毒是如何侵入人体让人发病的?

这次疫情来势凶猛,让人猝不及防,那么——

病毒是如何侵入人体让人发病的?

作者:刘植荣

病毒是如何侵入人体让人发病的?

国家卫生健康委员会的统计数据显示,截至2020年2月14日,宣布疫情仅25天时间,中国大陆确诊新冠肺炎56873例,死亡1523例。2002年12月至2003年8月8个月的非典(SARS)疫情这两个数字分别是5327例和349例。从传染规模看,新冠肺炎是非典的10.7倍;从致死人数看,新冠肺炎是非典的4.4倍。

这次疫情来势如此凶猛,颠覆了很多专家的判断。2020年1月20日,国家卫生健康委员会将新冠肺炎纳入乙类传染病后,国家卫健委高级别专家组组长钟南山院士称,2019冠状病毒传染性没有SARS那么强,不会重复SARS疫情。1月28日,钟南山接受新华社专访时仍认为,疫情应该在1周或10天左右达到高峰,10天至14天的潜伏期就过去了,不会因春运全国性爆发。香港大学传染病实验室主任管轶的预测比较高普,他1月23日接受采访说:“保守估计,此次感染规模最终可能会是SARS的10倍起跳。”

连日来,人们谈论最多的话题就是病毒,那么,病毒究竟是如何侵入人体细胞复制繁殖并让人发病的呢?

1.2019冠状病毒是全球头号公敌:没疫苗也没有有效治疗方法

  关于2019年年底暴发的冠状病毒命名问题,笔者在2月6日发表的《病毒究竟是什么东西》一文认为,“新型冠状病毒”的叫法并不科学,因为人类在不断发现新的冠状病毒,这样,每发现一种冠状病毒就叫“新型冠状病毒”,将来就无法区别这些病毒了。

  实际上,河北省在2012年就发现了2例“新型冠状病毒”感染事件,表现为严重呼吸道感染症状,严重程度类似SARS。2012年9月28日,河北省疾病预防控制中心病毒病防治所所长齐顺祥对媒体讲:“该病毒传播能力似乎非常有限。感染来源目前尚不明确,无证据表明该病为人畜共患病。新型冠状病毒尚无人传人证据,大家不要恐慌和害怕。”

  2020年2月11日,世界卫生组织将最近暴发的冠状病毒正式命名为“Covid-19”,“co”是“corona”(王冠)的缩写,“vi”是“virus”(病毒)的缩写,“d”是“disease”(疾病)的缩写,“19”是“2019年”的缩写,翻译成汉语就是“2019年暴发的冠状病毒疾病”,简称“2019冠状病毒”。为此,本文提到这一病毒均依照世界卫生组织的命名用“2019冠状病毒”。

  世界卫生组织“2019冠状病毒全球研究论坛”2月11日在瑞士日内瓦开幕,世界卫生组织总干事谭德塞表示,目前对2019冠状病毒的了解仍处于非常初级的阶段,既没有疫苗,也没有有效的治疗方法。

  谭德塞警告说:“2019冠状病毒对全球构成严重威胁,其后果可能比任何恐怖主义行动更严重。如果全球不把这种病毒视为头号公敌,我们就不会从中吸取教训。”谭德塞敦促有关研究人员分享病毒样本,加速针对这种病毒的疫苗和药物研发。他提醒研究人员,当前发表期刊论文、申请专利或谋取利益都不重要,最重要的是遏制疫情,挽救生命。

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2.病毒传染路径的源头很难追踪

  美国微生物化学家温德尔·梅雷迪斯·斯坦利1935年分离出烟草花叶病毒至今,对病毒的研究仅有85年的历史,人类对病毒的认识远远滞后于对细菌的认识。这85年期间暴发了多次病毒传染疫情,有的是地区性的,有的是全球性的,但每次疫情都很难追踪病毒传染路径的源头。

  埃博拉病毒疫情1976年首次暴发于非洲埃博拉河流域,迄今暴发过多次,但一直没有追踪到这种病毒的源头,有人认为果蝠是埃博拉病毒传染的源头,但这并没有确凿的证据。

  SARS病毒疫情,很多专家认为该病毒来自果子狸,这在当时已办成“铁案”。武汉病毒研究所石正丽团队历时15年,通过从全国28个省市采集的蝙蝠样本研究发现,云南一处山洞里的蝙蝠身上携带的一种病毒与非典病毒相似率达97%以上,认为SARS病毒源于蝙蝠,并于2017年发布了该研究成果,武汉病毒所“中国蝙蝠携带重要病毒研究”还获得了国家自然科学奖二等奖。

  2019冠状病毒疫情暴发后,专家对该病毒源头也众说纷纭,有的认为来自竹鼠,有的认为来自獾,有的认为来自蛇,有的认为来自穿山甲,有的认为来自蝙蝠。

  对病毒疫情的源头大都是推测,并没有找到可靠的证据。人被一种新的病毒感染,就满世界找动物,因为植物病毒不会感染动物,只有动物间的病毒可以互相找宿主。专家们找到哪种动物携带这种病毒,就推测这种动物是该病毒疫情的源头。这种逻辑恰似找小偷,某人发现自己的手表丢了,就到处找戴同样手表的人,发现谁戴的手表和自己丢的手表的款式相同,就认为谁偷了自己的手表。

  截至2020年2月12日,世界卫生组织对2019冠状病毒传染给人的路径仍不清楚,目前只是猜测有某种中间宿主动物将病毒传染给人,“中间宿主动物”是哪种动物并未指明。

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3.先有病毒还是先有细胞?

  科学家估测地球上有数百万种病毒,比地球上其他所有生物的总和还多,但目前被列入病毒库的也只有大约8000种。

  病毒比细菌小得多,只有几十纳米到几百纳米的样子。人的一根头发的横断面上就可以平铺40万个“2019冠状病毒”。正因为病毒很小,它更容易隐藏,也更容易进入人体器官,当然,也更难预防。

  关于病毒的来源众说纷纭。有人认为病毒是细胞进化过程中分离出来的,是先有细胞后有病毒。

  但这种假设也面临极大的挑战。从生物进化进程而言,病毒比细胞低级得多,甚至它还算不上是有生命的东西,因为生命的基本单元是细胞,生命自身可以繁殖;而病毒,它一没细胞,二自身不能繁殖。由此推断,在第一个细胞出现前,病毒是可自我复制的核糖核酸(RNA),并逐渐发展出感染细胞的能力,换言之,是先有病毒后有细胞。

  先有病毒还是先有细胞,这恰似“先有鸡还是先有蛋”的命题,也许永远无解。最有价值的研究是,我们要弄清病毒是如何感染细胞的(包括原核生物、原生生物、真菌、植物和动物),如何避免被病毒感染,感染后如何救治。

  病毒和细菌一样,并不是所有病毒都致病,在数百万种病毒中,能感染人类的病毒只是其中极少数。本文所讲病毒,指的是可以感染人类的病毒。

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4.病毒进入人体后首先被白细胞追杀

  人类进化到今天的样子,在很大程度也是与病毒对抗的结果,人体无时无刻不在与病毒作战。

  每次病毒入侵,人体免疫系统就会记录下入侵病毒的身份特征,把它列入“黑名单”,以后“黑名单”上的病毒再次入侵,免疫系统就会主动出击,迅速将其消灭,保护人体细胞免受病毒攻击,由此,人体的免疫系统越来越强大。

  人体是由大约100万亿个细胞构造起来。细胞比病毒大得多,人体细胞的平均直径大约15000纳米。人体细胞种类太多了,本文只讲与病毒作战的白细胞。

  白细胞负责在人体内到处巡逻,被誉为“人体卫士”。白细胞非常活跃,也非常机警,可以从血管内部跳出来,也可以从血管外钻进血管,时刻保持高度戒备状态,到处寻找入侵的病毒(当然也包括病菌,本文主要讨论病毒)。

  发现病毒入侵,白细胞会伸出触角,触角上有嘴,把病毒吞入腹中消化掉。所以,很多病毒入侵人体,人并不发病,因为病毒被白细胞消灭了。但如果入侵的病毒数量庞大,免疫系统就会调动很多白细胞参加战斗,当势均力敌、战斗处于胶着状态时,身体就有了炎症,此时到医院验血,白细胞值就偏高。

  当然,和国家的军队一样,每个人白细胞的战斗力有强有弱,这样,面对同种病毒的侵袭,有的人会病入膏肓,有的人却安然无恙。

  如果病毒没有被白细胞全歼,这就好比是敌人突破了边防线进入了腹地,逃过白细胞追杀的病毒会长驱直入,很快接近宿主细胞。宿主细胞就是病毒侵入、并在里面复制繁殖的细胞,行文简洁起见,下文我们就称之为“细胞”。

  病毒攻击的器官及细胞,根据病毒种类不同而不尽相同,有的攻击肺脏的细胞,有的攻击肝脏的细胞,有的攻击肾脏的细胞,有的攻击脾脏的细胞,有的攻击心脏的细胞,有的攻击胃的细胞,有的攻击大脑细胞,有的攻击神经细胞,有的攻击淋巴细胞,而埃博拉病毒几乎攻击人的全身器官细胞。

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5.病毒要进入细胞必须突破细胞膜防线

  细胞也不会束手就擒,它也有自己的防御体系,有外围边防,也有内部安防。

  细胞的外围防线就是细胞膜。细胞膜会对来访者进行辨别,只有确认来访者没有危险才会让其进入细胞内部。像水、氧气等小分子很容易通过细胞膜,像糖等较大的分子和蛋白质等营养物,它们要有通行证,对细胞膜出示通行证才可顺利进入。

  病毒是入侵之敌,当然没有通行证。不过,病毒很狡猾,它偷偷仿制通行证,这就要求细胞膜认真查验。细胞膜查验身份证的能力和人的免疫功能有关,如果免疫功能强大,发现病毒持有假冒通行证,就会发信号让白细胞赶来吃掉病毒;如果免疫功能弱小,细胞膜就识别不出病毒的假冒通行证,这样,病毒就混进了细胞。

  病毒进入细胞只是“万里长征走完第一步”,它必须突破细胞内部的各种防御系统才能抵达细胞核,攻入细胞核才是病毒的目的。

6.病毒欺骗动力蛋白把自己送到细胞核

  如果把细胞看作一个王国的话,那么,细胞核就是王宫。王宫由作战力超强的禁卫军守护,王宫外到处是陷阱,敌人要想攻入损兵折将是避免不了的。

  细胞内部有溶酶体,它就像陷阱一样,把进入细胞的病毒捕获消化掉;那些侥幸逃脱的病毒则继续向细胞核冲锋。

  让病毒万万想不到的是,此时根本找不到通向王宫的路,因为只有细胞内的动力蛋白才能通过特殊通道接近细胞核。动力蛋白移动步速非常快,大约每分钟移动3000步。动力蛋白就是运输兵和传令兵,把营养物质运进细胞核,并把在细胞核里坐镇指挥的脱氧核糖核酸(DNA)发布的指令传出去,指挥整个细胞的运转。从这点看,DNA很像王宫里的国王。

  和进入细胞膜时一样,病毒利用欺骗手段,让动力蛋白误认为病毒是细胞核需要的营养物质,扛起病毒就往细胞核运送。

  不过,病毒此时也不要高兴得太早,通向细胞核的路上仍危机四伏。在通向细胞核的路上有一种特殊蛋白,这些特殊蛋白就像王宫的禁卫军一样,严格检查被运往细胞核的货物。“禁卫军”发现动力蛋白运送的是病毒后,迅速给病毒做上记号,通知溶酶体前来把病毒吃掉,至此,病毒的计划彻底失败。虽然人体内进行了一场激烈的战斗,但人却丝毫没有察觉。

  但是,如果“禁卫军”疏忽没有发现病毒,病毒就会轻而易举地拿下细胞核。

7.病毒在核孔外“金蝉脱壳”钻进细胞核

  细胞核也有一层保护膜,保护膜上有核孔,核孔周围是蛋白触手,负责把DNA需要的物质拉进细胞核,并把DNA的指令传布出去。

  动力蛋白把病毒运到核孔交给蛋白触手,由蛋白触手把病毒从核孔送入细胞核。但核孔非常小,蛋白触手无法把病毒送入细胞核,动力蛋白并没有耐心等待,扛着病毒转身就走,而蛋白触手误认为动力蛋白送来的是DNA急需物资,拉着病毒不放。于是,动力蛋白与蛋白触手互相撕扯病毒,前者急着带走,而后者拼命留下,就这样,把病毒的蛋白质外壳撕碎了。这正中病毒下怀,外壳破碎,病毒瘦身,被蛋白触手送入细胞核。

  也正因为外壳破碎,病毒DNA或RNA才“金蝉脱壳”释放出来,实施摧毁细胞的罪恶行动。

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8.病毒让整个细胞为自己繁殖服务

  细胞DNA发现病毒闯进细胞核,知道自己的细胞王国已经陷落,便发出一条由它自己做主的最后一条指令,让动力蛋白传递到细胞外,呼叫白细胞速来消灭这个被病毒攻陷的细胞,同时让友邻细胞做好抵御病毒入侵的准备。

  白细胞里有一个军种叫“巨噬细胞”,它负责把被病毒攻陷的细胞连同病毒一起吃掉。此时人体免疫系统的战术是“宁可错杀一千,不可放过一个”,保险起见,巨噬细胞在吃掉被病毒攻陷细胞的同时,也会吃掉周围的一些健康细胞。这是人体免疫系统与病毒的决战,人的血液流速增加,以便将更多的巨噬细胞投入战场。巨噬细胞彻底消灭了病毒,患者自愈。

  如果巨噬细胞没有收到细胞DNA的指令,此时病毒已劫持了细胞DNA,细胞DNA按病毒要求发布指令,让整个细胞为病毒复制繁殖服务。

当病毒繁殖多到细胞容纳不下时,病毒便让细胞DNA发出让细胞瓦解的指令,细胞崩溃,病毒大军潮水般涌了出来,去攻陷一个又一个细胞,人便发病了。

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