整天說用免疫力能抗病毒,免疫力究竟指的是什麼?

2020年02月29日 来源:新浪新聞

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  來源:科學大院

  對於新型冠狀病毒而言,由於缺乏抗病毒的特效藥,而對症治療(人工肺呼吸、胃腸外營養等)並不直接作用於病毒,機體真正將病毒清除幹淨,依靠的是免疫係統對病毒的殺滅,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,不清楚其背後的物質基礎是什麽,因此,使用起來,又心存困惑與懷疑。

  那麽,免疫力究竟指的是什麽?

  防禦病毒的免疫力概念

  免疫力作為極其抽象的概念,其是否存在,又該如何理解?以一個理想狀態為例,說明之。

  在一個新型冠狀病毒均勻分布的房間裏,有20個人進入該房間,他們接觸病毒的時間相同。觀察發現,10人沒有任何症狀,10人出現發病症狀;進一步地,發病人群中,5人症狀輕微,5人症狀嚴重。

  由於進入每個個體的病毒數量是相同的,那麽,為什麽10人不發病而10人卻發病,並且發病者中,有些發病輕微,有些卻發病嚴重?

  體內這種防禦、控製病毒入侵的能力就是免疫力。

(圖片來源:veer圖庫)(圖片來源:veer圖庫)

  很顯然,在上述人群中,沒有發病的人比發病的人的免疫力要強,而症狀輕微者比症狀嚴重者的免疫力要好。

  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。

  不管免疫力有多麽抽象,當病毒入侵機體時,機體都能夠動員像海陸空三軍樣的防禦網(個體的免疫力如同一個國家的軍力),通過多層次、逐步遞進的防禦途徑將病毒清除,把這些途徑合並在一起,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入機體時,鼻腔內分布濃密的鼻毛,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致的),其背後所包含的科學依據。

  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胞。

  特別的是,氣管和支氣管表麵是一層由纖毛上皮細胞、分泌粘液的杯狀細胞以及免疫細胞組成的黏膜,黏膜層的下麵為平滑肌層。

  當病毒入侵時,一方麵杯狀細胞分泌粘液,另一方麵平滑肌強烈收縮,從而產生咳嗽咳痰症狀,將痰液包裹的病毒排出體外。

 (圖片來源:veer圖庫)(圖片來源:veer圖庫)

  隨著年齡增長,杯狀細胞或者平滑肌細胞對於病毒刺激的反應性可能會降低,從而降低了物理屏障的保護性。

  血液中的補體形成免疫力第二層次

  病毒必須進入細胞內才能體現其感染性和毒力。人體內的細胞並非像在陸地一樣,其四周其實都是液體,而這種液體來自於血管裏的血液。

  在血液中,有一套蛋白質形成的保護體係,被稱為補體係統,用於阻止細菌和病毒的入侵。

  當病毒進入細胞時,補體係統被激活,產生兩種抗病毒效應:一是補體介導在被感染細胞表麵打孔,誘導被感染細胞死亡,細胞在死亡過程中,進入其中的病毒也隨之被分解、清除;二是補體介導巨噬細胞吞噬被感染的細胞,從而在巨噬細胞內部將所吞噬的細胞連同病毒一起降解。

  另外,補體成分C4能夠對一些具有包膜的病毒,起到中和作用,阻止病毒進入細胞。補體成分主要是由肝髒的細胞所產生,當肝髒功能不好時,補體的產生量會降低,從而降低補體對病毒入侵的防禦。

  肺上皮細胞自身形成免疫力第三層次

  肺組織上皮細胞表達ACE2蛋白受體,通過ACE2的介導,新型冠狀病毒進入到正常肺組織細胞。

  然而這些細胞對於病毒的入侵,並不是沒有反應而任由病毒宰割,而是繼承了古老的、細胞中普遍存在的一種抗病毒機製,即激活I型幹擾素(細胞產生的一種核心的抗病毒蛋白質分子)。

  當病毒進入細胞時,肺上皮細胞的I型幹擾素被激活,從而阻止病毒在細胞內的複製。這是機體細胞對病毒入侵的普遍反應,是古老的細胞進化的結果。

  在免疫力不強的個體體內,如果I型幹擾素產量很低,則病毒在肺上皮細胞內的複製和擴增將不受限製,從而導致病毒顆粒在感染的細胞內大量複製。

  固有免疫細胞形成免疫力第四層次

  上述的三種層次基本上隻能發揮輔助的作用,真正控製病毒感染,必須依靠機體免疫細胞。

  免疫細胞可分為兩大類,其中一類叫作固有免疫細胞(或者稱為先天免疫細胞或天然免疫細胞),包括巨噬細胞、樹突狀細胞、自然殺傷細胞等,它們在抗病毒免疫過程中,發揮重要作用。

  當病毒入侵時,在前麵三種防禦途徑發揮作用的同時,固有免疫的細胞也感受到了病毒的刺激,並作出應答,包括巨噬細胞對病毒顆粒的吞噬與降解、漿細胞樣樹突狀細胞在感染部位上千萬倍地產生釋放I型幹擾素、自然殺傷細胞對病毒感染細胞的殺傷等。

  不同的個體乃至同一個體在不同的狀態下,這些固有免疫細胞在肺呼吸道分布的數量及其功能狀態是不同的,因此它們對病毒的防禦效果是有差異的。

  B細胞和T細胞形成免疫力第五層次

  另一類免疫細胞被稱為獲得性免疫細胞,即T細胞和B細胞兩種,它們是抗病毒的主力軍和核心力量。

  當入侵的病毒突破呼吸道粘液屏障,進入肺上皮細胞,在感染細胞內大量擴增並被釋放出來時,新的病毒顆粒可以隨著淋巴液回流,進入其附近的淋巴結(醫學上稱之為引流淋巴結),淋巴結的結構如同一個橘子,外表麵是一層膜如同橘子皮,內部則分別由B細胞和T細胞聚集的區域構成,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,這有些類似於護城河,而在河道兩邊也分布了很多B細胞,當病毒隨淋巴液到達這些部位時,病毒會刺激護城河周邊的B細胞,產生出很多不同種類的抗體,但僅有少數的抗體能夠識別病毒,絕大多數不能夠識別病毒,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生,其目的是讓那些能夠識別病毒的少數抗體去協助激活前麵所述的補體途徑以及巨噬細胞的吞噬等。

 (圖片來源:veer圖庫)(圖片來源:veer圖庫)

  當病毒隨淋巴液流動,穿過護城河進入橘子肉的B細胞所在區域,這個時候病毒激活B細胞產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。

  這些早期產生的病毒特異性抗體屬於IgM型,與病毒的親和力(結合能力)並不強,其作用是進一步加強補體激活和吞噬細胞對病毒的吞噬。

  高親和力抗體產生需要2周左右時間才達到峰值,是B細胞經過完全活化和變異篩選並轉變成為漿細胞的結果。

  漿細胞的體積非常大,裏麵充滿了新合成的抗體,漿細胞將抗體釋放出來後,抗體進入血液,經血液循環到達病毒感染部位,其主要作用是與病毒顆粒結合,阻止病毒入侵細胞。

  然而,抗體對於已進入細胞內的病毒是無能為力的,對於躲藏在細胞內的病毒,其最終的殺滅依賴於人體內的T細胞。

  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胞,它們到達病毒感染部位,攝取病毒的抗原(病毒蛋白質),經淋巴液回流,進入淋巴結T細胞聚集的區域,供T細胞來識別病毒抗原,能夠識別病毒抗原的T細胞被活化,進行大量擴增(1個T細胞可以擴增出10萬個),此即為活化的病毒特異性T細胞,它們隨後離開淋巴結,進入血液,經血液循環進入病毒感染的呼吸道部位,通過識別病毒感染的細胞,進而將它們殺死,同時,細胞內的病毒也隨著死亡而被降解清除。

  T細胞殺傷能力是非常強大的,一個T細胞能夠連續殺傷好多個被感染的細胞,因此,對於病毒感染的最終控製,是依賴於T細胞的。

  抗體和病毒特異性T細胞的生成是機體抗病毒免疫力的把關層次和最後層次,如果前麵的4個層次環節都不能夠控製住病毒,最後這一層次將是控製病毒最後的殺手鐧,即抗體阻止病毒進入細胞,對於已進入細胞內的病毒,則通過T細胞殺傷將它們清除。

  然而,抗體產生和病毒特異性T細胞的大量生成,不僅取決於T、B細胞的數量和狀態以及所接觸的病毒抗原量,而且還受T、B細胞周圍一係列因素的調控,而不同個體在這些方麵存在差別,從而導致不同個體在抗體生成和T細胞活化方麵存在差異。

  免疫力評價指標缺乏

  如上所述,機體針對新型冠狀病毒的免疫力,並不是由一個因素所構成,而是由呼吸道的物理屏障、血液中的補體係統、肺上皮細胞幹擾素通路、固有免疫係統、獲得性免疫係統等五個方麵所共同構成。

  這五個方麵,每個環節都很重要,但很顯然其貢獻度是不均等的,我們並不清楚每個方麵準確的貢獻度。

  即便我們知道其貢獻度,對每個方麵如何進行評估,當前並沒有相應的手段和評估指標。

 (圖片來源:veer圖庫)(圖片來源:veer圖庫)

  對於個體而言,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,補體係統完整,有助於阻止病毒的入侵和吞噬細胞對病毒的清除;其肺上皮細胞在病毒進入後,能夠快速合成較高水平的I型幹擾素,則抗病毒的效果就好;其漿細胞樣樹突狀細胞反應越快以及釋放I型幹擾素量越大,巨噬細胞吞噬功能越強,自然殺傷細胞對病毒感染的細胞殺傷活性越好,則抑製病毒的效果越好;最後,其產生抗體的親和力越高和量越大、活化的病毒特異性T細胞越早和數量越大,則控製病毒的效果更好。

  然而,在病毒感染之前,如何預測個體上述不同層次對病毒的反應性會達到哪一種程度,是目前免疫學研究領域麵臨的一個很大挑戰。

  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成,但決定個體免疫力高低歸根到底在於細胞。

  例如,肝髒細胞功能健全,則產生的各種補體蛋白量就充足;肺組織上皮細胞功能正常,則能夠有效產生I型幹擾素;尤其重要的是,骨髓細胞功能要好,因為所有免疫細胞都是由骨髓造血幹細胞所產生,隻有骨髓細胞好,其分化產生的免疫細胞活力才好。

  對於青少年和年輕人來說,他們的肝細胞、骨髓細胞、肺部上皮細胞狀態都比較良好,因而免疫力也好。但是伴隨年齡增長,機體功能開始退化,肝細胞、骨髓細胞、肺部上皮細胞狀態都開始下降,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。

 (圖片來源:veer圖庫)(圖片來源:veer圖庫)

  有規律的鍛煉能夠較好改善糖代謝、脂代謝,不但增強肝細胞功能,而且也能夠改善骨髓細胞、免疫細胞、肺上皮細胞的功能;機體免疫細胞受神經內分泌係統調節,一個愉悅的心情有助於機體免疫細胞處於活躍狀態,而情緒壓抑低落、心情煩躁則抑製免疫細胞功能;最後健康、合理飲食毫無疑問是維持整體細胞功能正常的基礎。

  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,更是使得免疫力在新聞媒體中廣泛傳播。

  對於這樣一個極其抽象模糊的術語,我們需要理解其真實的含義是什麽,其物質基礎又是什麽,唯如此,我們才能有針對性地采取相應策略,提高我們體內抗病毒的免疫力。

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