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免疫——抗击新冠肺炎的终极武器

作者:王丽娜、吴玉章    来源自:中国免疫学会    点击数:1184   发布时间:2020-02-05

       2019年12月以武汉为中心,爆发了一场很快蔓延至全国的急性感染,短短一个多月的时间,确诊病例已经超过2万,引起400多人死亡。引起该病的罪魁祸首是一种病毒,被命名为2019新型冠状病毒(2019 novel coronavirus,  2019-nCoV)。该病毒是一种具有外膜结构的单股RNA病毒,因病毒外膜上存在棘突,整个病毒形似王冠而得名。2003年引起SARS流行的就是冠状病毒的一个变种,引起此次大流行的新型冠状病毒目前排行老七,是第7种冠状病毒,下图便是该病毒的电镜(一种能放大几万~几十万倍的显微镜)照片和模式图。


 
新型冠状病毒武汉株,照片来源:中国疾病预防控制中心病毒病预防控制所
 

       那么冠状病毒是如何侵入人体的呢?其实冠状病毒在体外环境中是很脆弱的,它对热敏感,56℃时 30min、75%乙醇、含氯消毒剂等都可以将它灭活,它缺乏自我复制的酶,因此必须尽快进入宿主细胞中,利用宿主细胞的原材料才可以复制出病毒的子子孙孙。病毒要登堂入室,必须要有帮凶,看到它外膜上的棘突了吗?那上面有一种蛋白叫刺突糖蛋白S(S,Spike Protein),它是感染细胞的武器,其帮凶是宿主细胞上的血管紧张素转换酶2(ACE2),二者结合帮助病毒入侵细胞。 面对疾病,目前没有特效药,病情的转归和预后与患者自身的免疫力密切相关。那么免疫在疾病的预防,诊断,治疗中起什么样的作用,扮演什么角色呢?
       1. 预防:免疫预防包括人工主动免疫(即疫苗接种)和人工被动免疫(即抗血清或免疫球蛋白)。疫苗接种也就是老百姓常说的打“预防针”,通过打“预防针”,使人群产生针对病原体的强大而特异性的免疫力,有效抵抗病原体的入侵。比如历史上重大烈性传染病天花就是通过疫苗接种被消灭的。为什么打“预防针”就可以预防疾病呢?这要从我们的免疫系统谈起。每个人都有一套强大而复杂的免疫系统,像国家的军队一样保护我们不受外界病原体的侵害。免疫系统又分为非特异性免疫系统和特异性免疫系统,非特异性免疫系统也称为固有免疫系统,与生俱来,普遍存在,相当于国家的“常规军”,负责应付一切敌人,但缺乏针对性,包括皮肤和粘膜及其分泌的一些杀菌物质和一些固有免疫细胞的作用。完整的皮肤和粘膜起到物理屏障的作用,相当于古代防御工事中高高的城墙,大量固有免疫细胞如巨噬细胞,树突状细胞,NK细胞,粒细胞等相当于城墙上把守的将士,敌人来犯,即刻投入战斗,大部分的敌人都被这道防线击退,这就是为什么我们生活在充满病原体的环境里而大多数人不生病的原因。
       当敌人过于强大,突破了非特异性免疫的防线,就要启动我们的特异性免疫,也叫获得性免疫,主要由T淋巴细胞和B淋巴细胞完成。获得性免疫相当于“特种军”,是后天和病原体斗争中获得的,具有高度的特异性和超强的作战能力,如果敌人能被特种军击退,我们仍然可以免于疾病。但特异性免疫的启动需要一定的时间,反应不如非特异性免疫快,并且初次应战因为不了解敌情,有时候会吃败仗,所以我们就生病了。因此要达到好的作战效果需要提前“训练”这支特种军,疫苗就起到提前训练的作用。疫苗是来源于病原体的有效“抗原”成分,进入体内后并不引起疾病,但可以有效活化免疫系统,使之产生免疫记忆,相当于提前训练了这支特种军,使他们针对敌情,预先制造好武器,做好战斗准备,敌人一旦来犯,能一招致命,使我们免于感染。但这种方法起效慢,一般在接种后1-4周才起作用,所以“预防针”需要提前打。
       然而疫苗的研发任重道远,需要较长的时间。首先要分离病毒或寻找有效的目标抗原,可靠的动物模型,成功后还要在人体内做安全性试验。目前虽然病毒已经被成功分离,但这只是万里长征的第一步,其他环节都是未知数。有专家预测“疫苗成功研制至少还要三个月,“三个月”仅是初期研发的时间,真正上市还有很长的路要走。我们都在期待疫苗上市,但这显然对于目前的疫情尚无法提供帮助。
人工被动免疫即使用抗血清或抗体,就是给患者直接输注含有特异性抗体的动物血清或康复病人血清或抗病毒免疫球蛋白。这种方法起效快,但维持时间短,一般用于紧急预防,比如病毒已经进入体内,现接种疫苗显然来不及了,可以直接用抗体中和进入体内的病毒起到预防的作用,比如狂犬病和乙肝,急性暴露时可以用。但动物血清效果不可靠,副作用大,并非所有感染性疾病都可以这样操作,新冠肺炎是否可用也需要进一步研究。
       2. 诊断:早发现、早隔离是阻断2019-nCoV传播的关键,因此疾病的早期诊断至关重要。免疫学诊断主要检测进入体内的抗原(也就是病毒成分)和由抗原刺激机体产生的抗体。抗体的产生需要一定的时间,一般病毒初次感染后1-2周才能产生,显然对于早期诊断来说,检测抗体的意义不如检测抗原的意义大,目前也没有相应的检测试剂盒上市。
       早期免疫学诊断主要是依靠检测抗原,就是用特异性抗体检测病毒蛋白。因为抗体对抗原的结合特异性很高,因此这种方法理论上更便捷、更可靠、更快速,可达到15分钟出结果,方便医院、社区、家庭、个人使用,便于快速发现传染源、确诊感染者,对疫情防控意义重大。目前国内数个单位正在全力研发免疫诊断试剂。
       3. 治疗:患者特别是重症感染者需要治疗。首先,对于病毒的清除,依赖于免疫。
       病毒感染训练出两支部队, 第一支部队是“装甲部队”,即具有强大清除病毒能力的细胞毒性T细胞(CTL),这些细胞就像装甲车,能找到感染病毒的细胞,清除感染细胞和病毒。理论上可以在体外把个体这支部队训练好,再会输给病人,有望起到治疗作用。 
       第二支部队是“步兵”,也就是抗体,它能够找到体液中的病毒,通过与吞噬细胞或被称为补体的“工兵”,杀死或清除病毒。理论上,痊愈者的血清含有这种抗体,现代免疫学技术也可以像制造药物那样制造出抗体药物,有可能发挥治疗作用。 免疫作为清除病毒的终极手段,正在被多个研究单位进行研究。
       其次,重症患者治疗,也依赖于免疫手段。
       为什么有的人感染了病毒但疾病很轻、有的人则很重甚至死亡?原来免疫是个“双刃剑”。病毒进入机体后一方面会调动上述两支部队清除病毒,另一方面,也会在某些个体引起“细胞因子风暴”,导致组织、器官严重损伤、甚至致死。因此,如果阻断了细胞因子风暴,就可能减轻病情、避免过度炎症导致的死亡。迄今对新冠病毒感染者的观察表明:重症患者确实存在炎症因子的显著升高。目前,临床上我们适时给予患者适当的糖皮质激素治疗,有效降低机体的炎症反应,及时阻止这场风暴,可以挽救病人的生命;目前也有多个单位在实验室研制出了抗上述细胞因子的抗体,期望经过严格专业路径评价,尽快为重症患者提供有力的治疗手段。
       综上,抗击病毒感染的终极武器是免疫!呼吁大家在大疫面前呵护好我们自己的免疫系统,提高抗病能力;给正在研发免疫学诊断,防治方法、药物、器械等的免疫学工作者加油。让我们坚定信心、团结一心,共渡难关,直至取得最后胜利!


撰稿:陆军军医大学全军免疫学研究所 王丽娜
审校:中国免疫学会理事长 吴玉章

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