文/張宇(中國(guó)疾控中心營(yíng)養(yǎng)與健康所)
縱觀人類文明史,人類社會(huì)的存在與繁榮不是一帆風(fēng)順的,而是在與惡劣環(huán)境的不斷斗爭(zhēng)中掙扎前行的。
病毒這個(gè)古老的物種便是惡劣環(huán)境的因素之一,雖然它被人類認(rèn)知才只有短暫的數(shù)百年,但它在地球上早已存在了億萬(wàn)年,甚至更久。
到底什么是病毒,它對(duì)人類又有哪些危害呢?
談起人類文明被病毒羈絆的史料,最早可追溯到修昔底德筆下瘟疫肆虐的雅典城。在那里,受害者并不是老人,更不是兒童,而是身強(qiáng)力壯的青年人。對(duì)于這場(chǎng)瘟疫,任何口服、外敷的藥物都無(wú)濟(jì)于事,最后連醫(yī)生們也紛紛倒下了。也正是這場(chǎng)浩劫,讓曾經(jīng)輝煌一時(shí)的雅典城就這樣土崩瓦解了。
時(shí)至今日,雖然我們?nèi)圆恢@場(chǎng)發(fā)生在2400多年前的浩劫究竟從何而來(lái),但可以確定的是,主角應(yīng)該是某種病毒。
在有文字記載的400多年里,病毒造成的人間浩劫不計(jì)其數(shù)。諸如15世紀(jì)末,天花病毒給印第安原住民帶來(lái)的滅頂之災(zāi),1919年,流感病毒爆發(fā)吞噬50萬(wàn)美國(guó)人的生命之殤等等。
能造成此類事件的病毒還有很多,例如埃博拉病毒、艾滋病病毒、天花病毒、乙肝病毒、狂犬病病毒等等,這些可怕的名字讓人望而生畏,而它們卻只是病毒家族中的萬(wàn)千之一。這些病毒就存在于我們的周圍,又以不同的形式影響著我們的生活。
即便是這樣,我們普通人依然無(wú)法察覺(jué)到它們,因?yàn)樗鼈儗?shí)在太小了,小到20納米,最大的也不過(guò)幾百納米。它們的結(jié)構(gòu)也非常簡(jiǎn)單,通常只含一種核酸(DNA或RNA)。
除了遺傳物質(zhì),病毒幾乎“窮”到一無(wú)所有,正因如此,它必須寄生在活細(xì)胞體內(nèi)以復(fù)制方式繁衍。雖然它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但它卻活得轟轟烈烈。它一旦有機(jī)會(huì)進(jìn)入活細(xì)胞內(nèi)部,就能夠大展拳腳,征服比自身體積大無(wú)數(shù)倍的生物。病毒利用寄生細(xì)胞中已有的物質(zhì)和能量,以及細(xì)胞本身復(fù)制、轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)譯的能力,以病毒自身攜帶的核酸所包含的遺傳信息為模板,就能產(chǎn)生和它一模一樣的新一代病毒。
簡(jiǎn)單地歸納一下,病毒的生活就只有吸附、注入(遺傳物質(zhì))、合成(逆轉(zhuǎn)錄/整合入宿主細(xì)胞DNA)、裝配(利用宿主細(xì)胞轉(zhuǎn)錄RNA,翻譯蛋白質(zhì)再組裝)、釋放這5項(xiàng)內(nèi)容,而且不斷地、周而復(fù)始地循環(huán)。
人體雖然復(fù)雜,但基本構(gòu)成單位仍是細(xì)胞,自然也會(huì)受到病毒的侵?jǐn)_。當(dāng)然,病毒是有偏好的,這個(gè)也被稱為“宿主種屬特異性和組織特異性”,而那些受病毒青睞的細(xì)胞就被稱為“易感細(xì)胞”。病毒會(huì)主動(dòng)與易感細(xì)胞接近,把自己偽裝成對(duì)細(xì)胞有益的物質(zhì),然后與其表面的凸起點(diǎn)即特異性受體結(jié)合,從而進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部,整個(gè)過(guò)程順暢到就如同拿著鑰匙打開(kāi)房門一樣。
隨后,病毒毀滅細(xì)胞之旅便正式開(kāi)啟。病毒對(duì)細(xì)胞的損傷機(jī)制有很多種,主要包括溶細(xì)胞作用、穩(wěn)定狀態(tài)感染、細(xì)胞凋亡、病毒基因組的整合、細(xì)胞的增生和轉(zhuǎn)化,以及包涵體的形成。雖然病毒不同的損傷機(jī)制對(duì)細(xì)胞損傷的方式不同,但最終的結(jié)果都會(huì)造成細(xì)胞的大量死亡。
病毒如此強(qiáng)大,人體是否具有抵御能力?人體當(dāng)然具備這樣的能力。我們對(duì)病毒的抵抗能力都要?dú)w功于自身的一種特殊的自我防護(hù)系統(tǒng)——免疫系統(tǒng)。而它的功能之一,就是當(dāng)人體遭受到包括病毒在內(nèi)的致病微生物侵犯時(shí),觸發(fā)警報(bào)系統(tǒng),并幫助人體消滅外來(lái)之?dāng)?,從而避免或延緩疾病的發(fā)生。
那么,免疫系統(tǒng)又是如何發(fā)揮作用的呢?原來(lái)人體的免疫系統(tǒng)共有三道屏障,如同三道防線一樣保護(hù)著我們的健康。第一道防線是包括皮膚和粘膜在內(nèi)的物理性屏障,通過(guò)阻隔和清掃作用把病毒阻擋在身體之外。當(dāng)?shù)谝坏婪谰€被突破后,也就意味著病毒已經(jīng)大舉攻入體內(nèi),這時(shí)由巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞和體細(xì)胞等組成的第二道防線就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng),釋放出干擾素。干擾素是一種能夠誘導(dǎo)身體產(chǎn)生抗病毒白蛋白的神奇化學(xué)物質(zhì),這種白蛋白能夠遏制病毒的復(fù)制,在一定程度上發(fā)揮阻止病毒增殖和擴(kuò)散的作用。此外,人體血液中還有承擔(dān)著日常防衛(wèi)巡邏任務(wù)的“自然殺傷細(xì)胞(NK)”,它也是淋巴細(xì)胞的一種,雖然數(shù)量只有淋巴細(xì)胞的5%~10%,但作用卻不可小覷。這就好比是鐵面巡警,被病毒感染的細(xì)胞一旦被它們盯上就在劫難逃。它們會(huì)毫不留情地釋放穿孔素,將這些被感染的細(xì)胞殺死。一旦這些細(xì)胞死亡了,病毒也就只能四散奔逃。
第一、二道防線在對(duì)抗病毒時(shí),采取的都是天然的抵御方式,缺乏特異性,因而被稱為“非特異性抗病毒免疫”。實(shí)際上,前兩道防線并沒(méi)有使人體獲得真正的免疫力,直至第三道防線的觸發(fā)。在第三道防線上,嚴(yán)陣以待的是特異性體液免疫和細(xì)胞免疫,它們從來(lái)都是訓(xùn)練有素、身懷絕技的特戰(zhàn)隊(duì)員。比如特異性抗體會(huì)主動(dòng)與病毒靠攏、結(jié)合。而被特異性抗體結(jié)合后的病毒,也就無(wú)法與易感細(xì)胞上的受體結(jié)合了。整個(gè)過(guò)程就好比是特異性的抗體會(huì)先把病毒的鑰匙控制住,這樣病毒就無(wú)法再去開(kāi)啟細(xì)胞上的鎖了。
但這并沒(méi)完,當(dāng)病毒無(wú)法進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)躲避時(shí),就很容易被另一種巡邏衛(wèi)士盯上,它們就是吞噬細(xì)胞。吞噬細(xì)胞會(huì)毫不猶豫地將游離的病毒,或者病毒與抗體的復(fù)合體吞下,然后將它們徹底地分解掉,這樣病毒就不會(huì)再危害人體健康了。
但抗體是無(wú)法進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的,也就無(wú)法對(duì)付那些已經(jīng)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的病毒,那又該怎么辦呢?
別急,我們還有另外兩種免疫細(xì)胞:CD8+和細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(簡(jiǎn)稱CTL)。它們會(huì)主動(dòng)靠近已經(jīng)被感染的細(xì)胞,然后將其牢牢抓住,并在接觸的位置上釋放出生化武器,也就是穿孔素、粒酶等生物活性物質(zhì)。這一系列規(guī)定動(dòng)作完成之后,它們便會(huì)悠然自得地離開(kāi),靜靜地看著被感染的細(xì)胞凋亡,然后奔向下一個(gè)目標(biāo)。至于那些逃出來(lái)的病毒,則又成了吞噬細(xì)胞們的點(diǎn)心。
既然人體的免疫系統(tǒng)這么神奇,那么為何在多數(shù)時(shí)候我們還是無(wú)法戰(zhàn)勝病毒呢?正所謂“雙拳難敵四手”,有輸有贏也在所難免。歸納起來(lái),人體敗北的原因大致有以下四方面:
一是敵人過(guò)于狡猾與強(qiáng)大。有些病毒善于偽裝,例如禽流感病毒就經(jīng)常換個(gè)蛋白質(zhì)外套(H蛋白),有時(shí)還會(huì)和人流感病毒重組,免疫系統(tǒng)往往無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別它。還有一些病毒專門侵犯人體的重要組織,例如狂犬病病毒就對(duì)神經(jīng)組織有很強(qiáng)的親和力,而抗體卻無(wú)法進(jìn)入神經(jīng)系統(tǒng),神經(jīng)細(xì)胞一旦損傷則無(wú)法修復(fù)?;颊咦罱K會(huì)因腦干及小腦受損而死亡。
二是免疫功能低下。在某些病毒感染的急性期,人體免疫功能如果處于正常的情況下,那么是可以將體內(nèi)的病毒清除干凈的,比如常見(jiàn)的感冒病毒。但如果此時(shí)人體免疫功能低下,那么就無(wú)法通過(guò)自身免疫力清除所有的病毒,病毒感染就會(huì)朝著遷延方向發(fā)展,最常見(jiàn)的就是慢性乙型肝炎。
三是病毒變異速度更快。在這場(chǎng)持久的對(duì)抗中,病毒與免疫系統(tǒng)都在不斷地自我完善,但終究是病毒的規(guī)模更為龐大,變異速度更快。當(dāng)面對(duì)像SARS病毒之類的新型病毒來(lái)襲時(shí),免疫系統(tǒng)往往顯得措手不及。
四是有一些病毒蓄意破壞免疫系統(tǒng)。其中最為臭名昭著的當(dāng)屬艾滋病病毒(HIV),它的喜好就是攻擊免疫系統(tǒng)的哨兵——CD4+細(xì)胞。CD4+細(xì)胞是一類在體液免疫和細(xì)胞免疫激活中非常重要的細(xì)胞,沒(méi)有它們就沒(méi)有特異性免疫應(yīng)答。雖說(shuō)HIV病毒本身并不致命,但它把CD4+細(xì)胞破壞了,就相當(dāng)于破壞了人體的偵察崗哨,也就根本無(wú)法識(shí)別來(lái)犯之?dāng)场?/p>
那么,當(dāng)三道防線全部淪陷之后,我們就只能坐以待斃嗎?再也召喚不到援軍了?
無(wú)論是過(guò)去還是現(xiàn)在,當(dāng)病毒肆虐時(shí)總會(huì)有一小部分人幸免。就像當(dāng)年天花疫情席卷歐洲時(shí),鄉(xiāng)村的擠奶女工卻少有傳染。這究竟是她們天賦異稟,還是另有隱情?真相永遠(yuǎn)只有一個(gè):看似幸運(yùn)的背后,其實(shí)是某些物質(zhì)幫助免疫系統(tǒng)獲得了功能上的提升。
英國(guó)醫(yī)生詹納發(fā)現(xiàn),原來(lái)這些未被傳染的擠奶女工都有一個(gè)共同的特點(diǎn),就是都感染過(guò)牛痘,而在那之后就不再會(huì)患上天花。于是,他大膽地將正在出牛痘的女孩皮膚水泡中的液體,接種到一個(gè)8歲男孩身上,果然這個(gè)男孩也獲得了免于感染天花的“天賦”。然而,詹納不知道的是,水泡液體中含有的成分正是能夠?qū)固旎ú《镜目贵w。
原來(lái)免疫系統(tǒng)還具有一定的記憶力,也就是說(shuō)在接觸病毒之后的一定時(shí)期內(nèi),體內(nèi)還會(huì)存留著相應(yīng)的抗體。當(dāng)該病毒卷土重來(lái)時(shí),免疫系統(tǒng)就會(huì)快速合成大量相應(yīng)的抗體,并實(shí)施快速而有效的打擊,最終消滅該病毒。
細(xì)心的醫(yī)生們正是利用了這一現(xiàn)象,尋找到了對(duì)抗病毒感染的良方,那就是疫苗與人工免疫。疫苗實(shí)質(zhì)上是利用人工減毒、滅活或利用基因工程等方法制成的免疫制劑,它保留了致病原刺激免疫系統(tǒng)的特性。而人工免疫的過(guò)程,其實(shí)就是讓人體接觸到這種不具傷害力的免疫制劑,免疫系統(tǒng)便會(huì)產(chǎn)生一定的保護(hù)物質(zhì),如免疫激素、特殊抗體等。當(dāng)人體再次接觸到這種致病原時(shí),免疫系統(tǒng)便會(huì)依循其原有的記憶,制造更多的保護(hù)物質(zhì)來(lái)阻止致病原的傷害。
歸根結(jié)底,這個(gè)過(guò)程是人類免疫功能的一種延伸,就如給免疫系統(tǒng)提供了武器及犯罪分子的照片,讓它們能夠做到有針對(duì)性的防御和精確打擊。
通過(guò)這種方式,人類已經(jīng)消滅了天花,減少了99%的脊髓灰質(zhì)炎病例,基本消滅了白喉等傳染病,顯著減少了麻疹、新生兒破傷風(fēng)等疾病的發(fā)病率。可以這么說(shuō),疫苗和人工免疫的問(wèn)世,意味著人類在戰(zhàn)勝病毒的征途上又前進(jìn)了一大步。它或許就是我們?cè)谡业綇氐讘?zhàn)勝病毒感染的有效方法之前,對(duì)抗未知病毒僅有的希望。