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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 | 來源:人民政協(xié)網(wǎng)
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對于新型冠狀病毒而言,由于缺乏抗病毒的特效藥,而對癥治療(人工肺呼吸、胃腸外營養(yǎng)等)并不直接作用于病毒,機體真正將病毒清除干凈,依靠的是免疫系統(tǒng)對病毒的殺滅,通俗地稱之為“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,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?以一個理想狀態(tài)為例,說明之。在一個新型冠狀病毒均勻分布的房間里,有20個人進(jìn)入該房間,他們接觸病毒的時間相同。觀察發(fā)現(xiàn),10人沒有任何癥狀,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)入每個個體的病毒數(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,沒有發(fā)病的人比發(fā)病的人的免疫力要強,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)病毒入侵機體時,機體都能夠動員像海陸空三軍樣的防御網(wǎng)(個體的免疫力如同一個國家的軍力),通過多層次、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呼吸進(jìn)入機體時,鼻腔內(nèi)分布濃密的鼻毛,直接阻擋病毒向深部入侵,同時病毒會刺激鼻黏膜的神經(jīng)末梢,引起機體打噴嚏,通過機械劇烈排氣,將入侵病毒排出。這可以解釋,當(dāng)你周圍的人打噴嚏時,你往往會說上一句“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,一方面杯狀細(xì)胞分泌粘液,另一方面平滑肌強烈收縮,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,杯狀細(xì)胞或者平滑肌細(xì)胞對于病毒刺激的反應(yīng)性可能會降低,從而降低了物理屏障的保護(hù)性。

血液中的補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,其四周其實都是液體,而這種液體來自于血管里的血液。在血液中,有一套蛋白質(zhì)形成的保護(hù)體系,被稱為補體系統(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,補體系統(tǒng)被激活,產(chǎn)生兩種抗病毒效應(yīng):一是補體介導(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)胞在死亡過程中,進(jìn)入其中的病毒也隨之被分解、清除;二是補體介導(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,補體成分C4能夠?qū)σ恍┚哂邪さ牟《?,起到中和作用,阻止病毒進(jìn)入細(xì)胞。補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,補體的產(chǎn)生量會降低,從而降低補體對病毒入侵的防御。

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)胞對于病毒的入侵,并不是沒有反應(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,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。這是機體細(xì)胞對病毒入侵的普遍反應(yīng),是古老的細(xì)胞進(jìn)化的結(jié)果。在免疫力不強的個體體內(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,必須依靠機體免疫細(xì)胞。免疫細(xì)胞可分為兩大類,其中一類叫作固有免疫細(xì)胞(或者稱為先天免疫細(xì)胞或天然免疫細(xì)胞),包括巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞等,它們在抗病毒免疫過程中,發(fā)揮重要作用。當(dāng)病毒入侵時,在前面三種防御途徑發(fā)揮作用的同時,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)胞對病毒顆粒的吞噬與降解、漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞在感染部位上千萬倍地產(chǎn)生釋放I型干擾素、自然殺傷細(xì)胞對病毒感染細(xì)胞的殺傷等。不同的個體乃至同一個體在不同的狀態(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

另一類免疫細(xì)胞被稱為獲得性免疫細(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)大量擴增并被釋放出來時,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)上稱之為引流淋巴結(jié)),淋巴結(jié)的結(jié)構(gòu)如同一個橘子,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,其間充滿淋巴液,這有些類似于護(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,病毒會刺激護(hù)城河周邊的B細(xì)胞,產(chǎn)生出很多不同種類的抗體,但僅有少數(shù)的抗體能夠識別病毒,絕大多數(shù)不能夠識別病毒,這就是所謂的非特異性抗體,它們在病毒感染的早期階段就可以產(chǎn)生,其目的是讓那些能夠識別病毒的少數(shù)抗體去協(xié)助激活前面所述的補體途徑以及巨噬細(xì)胞的吞噬等。當(dāng)病毒隨淋巴液流動,穿過護(hù)城河進(jìn)入橘子肉的B細(xì)胞所在區(qū)域,這個時候病毒激活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,其作用是進(jìn)一步加強補體激活和吞噬細(xì)胞對病毒的吞噬。高親和力抗體產(chǎn)生需要2周左右時間才達(dá)到峰值,是B細(xì)胞經(jīng)過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,里面充滿了新合成的抗體,漿細(xì)胞將抗體釋放出來后,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,抗體對于已進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的病毒是無能為力的,對于躲藏在細(xì)胞內(nèi)的病毒,其最終的殺滅依賴于人體內(nèi)的T細(xì)胞。

病毒感染的呼吸道部位通過炎性因子招募一類功能特殊的樹突狀細(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)胞來識別病毒抗原,能夠識別病毒抗原的T細(xì)胞被活化,進(jìn)行大量擴增(1個T細(xì)胞可以擴增出10萬個),此即為活化的病毒特異性T細(xì)胞,它們隨后離開淋巴結(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,通過識別病毒感染的細(xì)胞,進(jìn)而將它們殺死,同時,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大的,一個T細(xì)胞能夠連續(xù)殺傷好多個被感染的細(xì)胞,因此,對于病毒感染的最終控制,是依賴于T細(xì)胞的。

抗體和病毒特異性T細(xì)胞的生成是機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,對于已進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的病毒,則通過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)胞周圍一系列因素的調(diào)控,而不同個體在這些方面存在差別,從而導(dǎo)致不同個體在抗體生成和T細(xì)胞活化方面存在差異。

免疫力評價指標(biāo)缺乏

如上所述,機體針對新型冠狀病毒的免疫力,并不是由一個因素所構(gòu)成,而是由呼吸道的物理屏障、血液中的補體系統(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)等五個方面所共同構(gòu)成。這五個方面,每個環(huán)節(jié)都很重要,但很顯然其貢獻(xiàn)度是不均等的,我們并不清楚每個方面準(zhǔn)確的貢獻(xiàn)度。即便我們知道其貢獻(xiàn)度,對每個方面如何進(jìn)行評估,當(dāng)前并沒有相應(yīng)的手段和評估指標(biāo)。對于個體而言,其鼻毛越濃密以及黏膜分泌的粘液越多,就越容易通過物理的方式將病毒排出;其肝功能健全,補體系統(tǒng)完整,有助于阻止病毒的入侵和吞噬細(xì)胞對病毒的清除;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,自然殺傷細(xì)胞對病毒感染的細(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)測個體上述不同層次對病毒的反應(yīng)性會達(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,因為所有免疫細(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。對于青少年和年輕人來說,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,機體功能開始退化,肝細(xì)胞、骨髓細(xì)胞、肺部上皮細(xì)胞狀態(tài)都開始下降,因而抗病毒免疫力也開始下降。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;機體免疫細(xì)胞受神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)調(diào)節(jié),一個愉悅的心情有助于機體免疫細(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、合理飲食毫無疑問是維持整體細(xì)胞功能正常的基礎(chǔ)。面對當(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,這是因為這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。對于這樣一個極其抽象模糊的術(shù)語,我們需要理解其真實的含義是什么,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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