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人體防御病毒的免疫力究竟是什么?

2020年02月22日 18:05 | 作者:中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院&北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)系 黃波 | 來(lái)源:人民政協(xié)網(wǎng)
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對(duì)于新型冠狀病毒而言,由于缺乏抗病毒的特效藥,而對(duì)癥治療(人工肺呼吸、胃腸外營(yíng)養(yǎng)等)并不直接作用于病毒,機(jī)體真正將病毒清除干凈,依靠的是免疫系統(tǒng)對(duì)病毒的殺滅,通俗地稱(chēng)之為“免疫力”。免疫力言之朗朗上口,概括性好,已被普遍接受和廣泛使用。但免疫力這種說(shuō)法,又極其抽象、模糊,不清楚其背后的物質(zhì)基礎(chǔ)是什么,因此,使用起來(lái),又心存困惑與懷疑。那么,免疫力究竟指的是什么?

防御病毒的免疫力概念

免疫力作為極其抽象的概念,其是否存在,又該如何理解?以一個(gè)理想狀態(tài)為例,說(shuō)明之。在一個(gè)新型冠狀病毒均勻分布的房間里,有20個(gè)人進(jìn)入該房間,他們接觸病毒的時(shí)間相同。觀察發(fā)現(xiàn),10人沒(méi)有任何癥狀,10人出現(xiàn)發(fā)病癥狀;進(jìn)一步地,發(fā)病人群中,5人癥狀輕微,5人癥狀嚴(yán)重。由于進(jìn)入每個(gè)個(gè)體的病毒數(shù)量是相同的,那么,為什么10人不發(fā)病而10人卻發(fā)病,并且發(fā)病者中,有些發(fā)病輕微,有些卻發(fā)病嚴(yán)重?體內(nèi)這種防御、控制病毒入侵的能力就是免疫力。很顯然,在上述人群中,沒(méi)有發(fā)病的人比發(fā)病的人的免疫力要強(qiáng),而癥狀輕微者比癥狀嚴(yán)重者的免疫力要好。因此,所謂“免疫”,顧名思義就是免除瘟疫(主要指細(xì)菌、病毒感染),而免除瘟疫的能力,就是免疫力。

不管免疫力有多么抽象,當(dāng)病毒入侵機(jī)體時(shí),機(jī)體都能夠動(dòng)員像海陸空三軍樣的防御網(wǎng)(個(gè)體的免疫力如同一個(gè)國(guó)家的軍力),通過(guò)多層次、逐步遞進(jìn)的防御途徑將病毒清除,把這些途徑合并在一起,就形成了免疫力。

物理屏障形成免疫力第一層次

空氣中的新型冠狀病毒通過(guò)呼吸進(jìn)入機(jī)體時(shí),鼻腔內(nèi)分布濃密的鼻毛,直接阻擋病毒向深部入侵,同時(shí)病毒會(huì)刺激鼻黏膜的神經(jīng)末梢,引起機(jī)體打噴嚏,通過(guò)機(jī)械劇烈排氣,將入侵病毒排出。這可以解釋?zhuān)?dāng)你周?chē)娜舜驀娞鐣r(shí),你往往會(huì)說(shuō)上一句“你是不是感冒了”(感冒主要就是病毒感染導(dǎo)致的),其背后所包含的科學(xué)依據(jù)。除了鼻腔部位的物理屏障,在咽喉部以及氣管和支氣管部位,更是有大量粘液存在,這些粘液粘附病毒,阻礙病毒感染肺部組織細(xì)胞。 特別的是,氣管和支氣管表面是一層由纖毛上皮細(xì)胞、分泌粘液的杯狀細(xì)胞以及免疫細(xì)胞組成的黏膜,黏膜層的下面為平滑肌層。當(dāng)病毒入侵時(shí),一方面杯狀細(xì)胞分泌粘液,另一方面平滑肌強(qiáng)烈收縮,從而產(chǎn)生咳嗽咳痰癥狀,將痰液包裹的病毒排出體外。隨著年齡增長(zhǎng),杯狀細(xì)胞或者平滑肌細(xì)胞對(duì)于病毒刺激的反應(yīng)性可能會(huì)降低,從而降低了物理屏障的保護(hù)性。

血液中的補(bǔ)體形成免疫力第二層次

病毒必須進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)才能體現(xiàn)其感染性和毒力。人體內(nèi)的細(xì)胞并非像在陸地一樣,其四周其實(shí)都是液體,而這種液體來(lái)自于血管里的血液。在血液中,有一套蛋白質(zhì)形成的保護(hù)體系,被稱(chēng)為補(bǔ)體系統(tǒng),用于阻止細(xì)菌和病毒的入侵。當(dāng)病毒進(jìn)入細(xì)胞時(shí),補(bǔ)體系統(tǒng)被激活,產(chǎn)生兩種抗病毒效應(yīng):一是補(bǔ)體介導(dǎo)在被感染細(xì)胞表面打孔,誘導(dǎo)被感染細(xì)胞死亡,細(xì)胞在死亡過(guò)程中,進(jìn)入其中的病毒也隨之被分解、清除;二是補(bǔ)體介導(dǎo)巨噬細(xì)胞吞噬被感染的細(xì)胞,從而在巨噬細(xì)胞內(nèi)部將所吞噬的細(xì)胞連同病毒一起降解。另外,補(bǔ)體成分C4能夠?qū)σ恍┚哂邪さ牟《荆鸬街泻妥饔?,阻止病毒進(jìn)入細(xì)胞。補(bǔ)體成分主要是由肝臟的細(xì)胞所產(chǎn)生,當(dāng)肝臟功能不好時(shí),補(bǔ)體的產(chǎn)生量會(huì)降低,從而降低補(bǔ)體對(duì)病毒入侵的防御。

肺上皮細(xì)胞自身形成免疫力第三層次

肺組織上皮細(xì)胞表達(dá)ACE2蛋白受體,通過(guò)ACE2的介導(dǎo),新型冠狀病毒進(jìn)入到正常肺組織細(xì)胞。 然而這些細(xì)胞對(duì)于病毒的入侵,并不是沒(méi)有反應(yīng)而任由病毒宰割,而是繼承了古老的、細(xì)胞中普遍存在的一種抗病毒機(jī)制,即激活I(lǐng)型干擾素(細(xì)胞產(chǎn)生的一種核心的抗病毒蛋白質(zhì)分子)。當(dāng)病毒進(jìn)入細(xì)胞時(shí),肺上皮細(xì)胞的I型干擾素被激活,從而阻止病毒在細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制。這是機(jī)體細(xì)胞對(duì)病毒入侵的普遍反應(yīng),是古老的細(xì)胞進(jìn)化的結(jié)果。在免疫力不強(qiáng)的個(gè)體體內(nèi),如果I型干擾素產(chǎn)量很低,則病毒在肺上皮細(xì)胞內(nèi)的復(fù)制和擴(kuò)增將不受限制,從而導(dǎo)致病毒顆粒在感染的細(xì)胞內(nèi)大量復(fù)制。

固有免疫細(xì)胞形成免疫力第四層次

上述的三種層次基本上只能發(fā)揮輔助的作用,真正控制病毒感染,必須依靠機(jī)體免疫細(xì)胞。免疫細(xì)胞可分為兩大類(lèi),其中一類(lèi)叫作固有免疫細(xì)胞(或者稱(chēng)為先天免疫細(xì)胞或天然免疫細(xì)胞),包括巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞等,它們?cè)诳共《久庖哌^(guò)程中,發(fā)揮重要作用。當(dāng)病毒入侵時(shí),在前面三種防御途徑發(fā)揮作用的同時(shí),固有免疫的細(xì)胞也感受到了病毒的刺激,并作出應(yīng)答,包括巨噬細(xì)胞對(duì)病毒顆粒的吞噬與降解、漿細(xì)胞樣樹(shù)突狀細(xì)胞在感染部位上千萬(wàn)倍地產(chǎn)生釋放I型干擾素、自然殺傷細(xì)胞對(duì)病毒感染細(xì)胞的殺傷等。不同的個(gè)體乃至同一個(gè)體在不同的狀態(tài)下,這些固有免疫細(xì)胞在肺呼吸道分布的數(shù)量及其功能狀態(tài)是不同的,因此它們對(duì)病毒的防御效果是有差異的。

B細(xì)胞和T細(xì)胞形成免疫力第五層次

另一類(lèi)免疫細(xì)胞被稱(chēng)為獲得性免疫細(xì)胞,即T細(xì)胞和B細(xì)胞兩種,它們是抗病毒的主力軍和核心力量。當(dāng)入侵的病毒突破呼吸道粘液屏障,進(jìn)入肺上皮細(xì)胞,在感染細(xì)胞內(nèi)大量擴(kuò)增并被釋放出來(lái)時(shí),新的病毒顆??梢噪S著淋巴液回流,進(jìn)入其附近的淋巴結(jié)(醫(yī)學(xué)上稱(chēng)之為引流淋巴結(jié)),淋巴結(jié)的結(jié)構(gòu)如同一個(gè)橘子,外表面是一層膜如同橘子皮,內(nèi)部則分別由B細(xì)胞和T細(xì)胞聚集的區(qū)域構(gòu)成,如同一小瓣一小瓣的橘子肉,在一瓣一瓣的橘子肉和橘子皮之間是有空間的,其間充滿(mǎn)淋巴液,這有些類(lèi)似于護(hù)城河,而在河道兩邊也分布了很多B細(xì)胞,當(dāng)病毒隨淋巴液到達(dá)這些部位時(shí),病毒會(huì)刺激護(hù)城河周邊的B細(xì)胞,產(chǎn)生出很多不同種類(lèi)的抗體,但僅有少數(shù)的抗體能夠識(shí)別病毒,絕大多數(shù)不能夠識(shí)別病毒,這就是所謂的非特異性抗體,它們?cè)诓《靖腥镜脑缙陔A段就可以產(chǎn)生,其目的是讓那些能夠識(shí)別病毒的少數(shù)抗體去協(xié)助激活前面所述的補(bǔ)體途徑以及巨噬細(xì)胞的吞噬等。當(dāng)病毒隨淋巴液流動(dòng),穿過(guò)護(hù)城河進(jìn)入橘子肉的B細(xì)胞所在區(qū)域,這個(gè)時(shí)候病毒激活B細(xì)胞產(chǎn)生的抗體就是病毒特異性的,即這些抗體能夠識(shí)別病毒的某種成分。這些早期產(chǎn)生的病毒特異性抗體屬于IgM型,與病毒的親和力(結(jié)合能力)并不強(qiáng),其作用是進(jìn)一步加強(qiáng)補(bǔ)體激活和吞噬細(xì)胞對(duì)病毒的吞噬。高親和力抗體產(chǎn)生需要2周左右時(shí)間才達(dá)到峰值,是B細(xì)胞經(jīng)過(guò)完全活化和變異篩選并轉(zhuǎn)變成為漿細(xì)胞的結(jié)果。漿細(xì)胞的體積非常大,里面充滿(mǎn)了新合成的抗體,漿細(xì)胞將抗體釋放出來(lái)后,抗體進(jìn)入血液,經(jīng)血液循環(huán)到達(dá)病毒感染部位,其主要作用是與病毒顆粒結(jié)合,阻止病毒入侵細(xì)胞。然而,抗體對(duì)于已進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的病毒是無(wú)能為力的,對(duì)于躲藏在細(xì)胞內(nèi)的病毒,其最終的殺滅依賴(lài)于人體內(nèi)的T細(xì)胞。

病毒感染的呼吸道部位通過(guò)炎性因子招募一類(lèi)功能特殊的樹(shù)突狀細(xì)胞,它們到達(dá)病毒感染部位,攝取病毒的抗原(病毒蛋白質(zhì)),經(jīng)淋巴液回流,進(jìn)入淋巴結(jié)T細(xì)胞聚集的區(qū)域,供T細(xì)胞來(lái)識(shí)別病毒抗原,能夠識(shí)別病毒抗原的T細(xì)胞被活化,進(jìn)行大量擴(kuò)增(1個(gè)T細(xì)胞可以擴(kuò)增出10萬(wàn)個(gè)),此即為活化的病毒特異性T細(xì)胞,它們隨后離開(kāi)淋巴結(jié),進(jìn)入血液,經(jīng)血液循環(huán)進(jìn)入病毒感染的呼吸道部位,通過(guò)識(shí)別病毒感染的細(xì)胞,進(jìn)而將它們殺死,同時(shí),細(xì)胞內(nèi)的病毒也隨著死亡而被降解清除。T細(xì)胞殺傷能力是非常強(qiáng)大的,一個(gè)T細(xì)胞能夠連續(xù)殺傷好多個(gè)被感染的細(xì)胞,因此,對(duì)于病毒感染的最終控制,是依賴(lài)于T細(xì)胞的。

抗體和病毒特異性T細(xì)胞的生成是機(jī)體抗病毒免疫力的把關(guān)層次和最后層次,如果前面的4個(gè)層次環(huán)節(jié)都不能夠控制住病毒,最后這一層次將是控制病毒最后的殺手锏,即抗體阻止病毒進(jìn)入細(xì)胞,對(duì)于已進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的病毒,則通過(guò)T細(xì)胞殺傷將它們清除。然而,抗體產(chǎn)生和病毒特異性T細(xì)胞的大量生成,不僅取決于T、B細(xì)胞的數(shù)量和狀態(tài)以及所接觸的病毒抗原量,而且還受T、B細(xì)胞周?chē)幌盗幸蛩氐恼{(diào)控,而不同個(gè)體在這些方面存在差別,從而導(dǎo)致不同個(gè)體在抗體生成和T細(xì)胞活化方面存在差異。

免疫力評(píng)價(jià)指標(biāo)缺乏

如上所述,機(jī)體針對(duì)新型冠狀病毒的免疫力,并不是由一個(gè)因素所構(gòu)成,而是由呼吸道的物理屏障、血液中的補(bǔ)體系統(tǒng)、肺上皮細(xì)胞干擾素通路、固有免疫系統(tǒng)、獲得性免疫系統(tǒng)等五個(gè)方面所共同構(gòu)成。這五個(gè)方面,每個(gè)環(huán)節(jié)都很重要,但很顯然其貢獻(xiàn)度是不均等的,我們并不清楚每個(gè)方面準(zhǔn)確的貢獻(xiàn)度。即便我們知道其貢獻(xiàn)度,對(duì)每個(gè)方面如何進(jìn)行評(píng)估,當(dāng)前并沒(méi)有相應(yīng)的手段和評(píng)估指標(biāo)。對(duì)于個(gè)體而言,其鼻毛越濃密以及黏膜分泌的粘液越多,就越容易通過(guò)物理的方式將病毒排出;其肝功能健全,補(bǔ)體系統(tǒng)完整,有助于阻止病毒的入侵和吞噬細(xì)胞對(duì)病毒的清除;其肺上皮細(xì)胞在病毒進(jìn)入后,能夠快速合成較高水平的I型干擾素,則抗病毒的效果就好;其漿細(xì)胞樣樹(shù)突狀細(xì)胞反應(yīng)越快以及釋放I型干擾素量越大,巨噬細(xì)胞吞噬功能越強(qiáng),自然殺傷細(xì)胞對(duì)病毒感染的細(xì)胞殺傷活性越好,則抑制病毒的效果越好;最后,其產(chǎn)生抗體的親和力越高和量越大、活化的病毒特異性T細(xì)胞越早和數(shù)量越大,則控制病毒的效果更好。然而,在病毒感染之前,如何預(yù)測(cè)個(gè)體上述不同層次對(duì)病毒的反應(yīng)性會(huì)達(dá)到哪一種程度,是目前免疫學(xué)研究領(lǐng)域面臨的一個(gè)很大挑戰(zhàn)。

如何提高抗病毒的免疫力?

盡管抗病毒免疫力由上述不同層次所構(gòu)成,但決定個(gè)體免疫力高低歸根到底在于細(xì)胞。例如,肝臟細(xì)胞功能健全,則產(chǎn)生的各種補(bǔ)體蛋白量就充足;肺組織上皮細(xì)胞功能正常,則能夠有效產(chǎn)生I型干擾素;尤其重要的是,骨髓細(xì)胞功能要好,因?yàn)樗忻庖呒?xì)胞都是由骨髓造血干細(xì)胞所產(chǎn)生,只有骨髓細(xì)胞好,其分化產(chǎn)生的免疫細(xì)胞活力才好。對(duì)于青少年和年輕人來(lái)說(shuō),他們的肝細(xì)胞、骨髓細(xì)胞、肺部上皮細(xì)胞狀態(tài)都比較良好,因而免疫力也好。但是伴隨年齡增長(zhǎng),機(jī)體功能開(kāi)始退化,肝細(xì)胞、骨髓細(xì)胞、肺部上皮細(xì)胞狀態(tài)都開(kāi)始下降,因而抗病毒免疫力也開(kāi)始下降。因此,老年人特別需要注意提高自身抗病毒的免疫力。有規(guī)律的鍛煉能夠較好改善糖代謝、脂代謝,不但增強(qiáng)肝細(xì)胞功能,而且也能夠改善骨髓細(xì)胞、免疫細(xì)胞、肺上皮細(xì)胞的功能;機(jī)體免疫細(xì)胞受神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)調(diào)節(jié),一個(gè)愉悅的心情有助于機(jī)體免疫細(xì)胞處于活躍狀態(tài),而情緒壓抑低落、心情煩躁則抑制免疫細(xì)胞功能;最后健康、合理飲食毫無(wú)疑問(wèn)是維持整體細(xì)胞功能正常的基礎(chǔ)。面對(duì)當(dāng)前的疫情,多食用香菇、枸杞、靈芝粉、黑木耳等食物,是有助于提高免疫力的,這是因?yàn)檫@些食物富含植物多糖(香菇多糖、枸杞多糖、靈芝多糖等),能夠刺激天然免疫細(xì)胞表面的受體分子,使得這些免疫細(xì)胞處于一種預(yù)刺激狀態(tài)。

免疫力作為機(jī)體免除瘟疫的一種能力,已被廣大民眾廣泛使用,特別是本次新型冠狀病毒的暴發(fā),更是使得免疫力在新聞媒體中廣泛傳播。對(duì)于這樣一個(gè)極其抽象模糊的術(shù)語(yǔ),我們需要理解其真實(shí)的含義是什么,其物質(zhì)基礎(chǔ)又是什么,唯如此,我們才能有針對(duì)性地采取相應(yīng)策略,提高我們體內(nèi)抗病毒的免疫力。


編輯:楊嵐

關(guān)鍵詞:細(xì)胞 病毒 免疫力 進(jìn)入

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