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适者生存在冠状病毒大流行中意味着什么?看看免疫系统

来源:本站原创 2020-05-24 10:18

2020年5月24日讯 /生物谷BIOON /--达尔文普及了适者生存的概念,作为推动生命进化的自然选择机制:具有更适合环境的基因的生物被挑选出来以生存并将其传给下一代。

因此,当一种世界上从未见过的新传染病爆发时,自然选择的过程就会重新开始。

在冠状病毒大流行的背景下,谁是"最适者"?

这是一个具有挑战性的问题。但是,正如南卡罗莱纳大学的免疫学研究人员所说,有一件事是明确的:没有有效的治疗方案,抗冠状病毒感染的生存完全取决于患者的免疫反应。

图片来源:https://cn.bing.com

研究人员一直致力于研究免疫反应如何成为一把双刃剑--一方面帮助宿主对抗感染,另一方面以自身免疫性疾病的形式造成重大损害。

免疫反应的两个阶段

免疫反应就像一辆车。为了安全到达目的地,你需要一个运转良好的加速器(第一阶段)和一个刹车(第二阶段)。任何一方的失败都会产生严重的后果。

对感染源的有效免疫反应取决于两个阶段的微妙平衡。当一种传染性病原体攻击时,人体开始第1阶段,这一阶段促进炎症--一种多种免疫细胞聚集在感染部位摧毁病原体的状态。

接下来是第二阶段,在这一阶段,被称为调节性T细胞的免疫细胞抑制炎症,使受感染的组织完全愈合。第一阶段的缺陷会导致感染源(如病毒或细菌)不受控制地生长。第二阶段的缺陷会引发大规模的炎症、组织损伤和死亡。

冠状病毒通过附着在一种叫做血管紧张素转换酶2 (ACE2)的受体上感染细胞,这种受体存在于人体的许多组织中,包括呼吸道和心血管系统。这种感染会引发第一阶段的免疫反应,在此过程中,产生抗体的B细胞会产生中和抗体,这些抗体可以与病毒结合,防止病毒与ACE2结合。这可以抑制病毒感染更多的细胞。

在第1阶段,免疫细胞也会产生细胞因子,这是一组蛋白质,它可以激活其他免疫细胞并抵抗感染。参与战斗的还有杀伤性T细胞,它们能摧毁被病毒感染的细胞,阻止病毒复制。

如果免疫系统被破坏,并且在第一阶段工作不佳,病毒可以快速复制。免疫系统受损的人包括老年人、器官移植接受者、自身免疫性疾病患者、接受化疗的癌症患者和天生免疫缺陷患者。这些人中的许多人可能无法产生足够的抗体或杀伤性T细胞来对抗病毒,从而导致病毒不受抑制地繁殖并导致严重感染。

炎症引起的肺损伤

增加SARS-CoV-2的复制会引发肺部和其他器官的并发症。

正常情况下,肺里有各种各样的微生物,有有害的,也有无害的,它们和谐地生活在肺里。然而,随着冠状病毒的传播,随之而来的感染和炎症很可能会破坏这种平衡,让肺部的有害细菌占据主导地位。这就导致了肺炎的发展,肺的气囊,即肺泡,充满了液体或脓液,使得呼吸困难。

这会引发肺部的额外炎症,导致急性呼吸窘迫综合征(Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS),有三分之一的COVID-19患者出现这种症状。免疫系统无法控制肺部的病毒感染和其他新出现的病原体,通过释放更多的细胞因子,引发了更强烈的炎症反应,这种情况被称为"细胞因子风暴"。

在这个阶段,也可能是旨在抑制炎症的第二阶段的免疫反应失败,不能控制细胞因子风暴。这样的细胞因子风暴可以触发有害的、具有腐蚀性的化学物质,这些化学物质会破坏被感染的细胞,这些物质是由人体的免疫细胞释放出来的,会对肺部和其他器官造成严重损害。

此外,由于ACE2存在于全身,第一阶段的杀伤T细胞可以破坏多个器官的病毒感染细胞,造成更广泛的破坏。因此,产生过多细胞因子和T细胞的患者不仅可能死于肺损伤,还可能死于心脏和肾脏等其他器官的损伤。

免疫系统的平衡功能

上述情况提出了关于预防和治疗COVID-19的几个问题。一种能触发中和抗体和T细胞来阻止病毒进入细胞和复制的疫苗很可能是成功的。有效疫苗的关键是它不会引发过度的炎症。

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此外,在向急性呼吸窘迫综合征(ARDS)和细胞因子风暴(通常是致命的)等更严重形式转变的患者中,迫切需要新的抗炎药物。这些药物可以广泛地抑制细胞因子风暴而不引起过度的免疫反应抑制,从而使患者清除冠状病毒而不损害肺和其他组织。

这些免疫抑制剂可能只有很小的机会被有效利用。此类药物不应在感染早期即患者需要免疫系统对抗感染时使用,但不能在ARDS发生后太久才使用,因为此时大量炎症已无法控制。这种抗炎治疗的窗口可以通过监测患者体内抗体和细胞因子水平来确定。

因此,对于COVID-19,"适者生存"是指个体出现正常的1期和2期免疫反应。这意味着在第一阶段有一个强大的免疫反应来清除原代冠状病毒感染并抑制其在肺部的传播。然后,接下来应该是最佳的2期反应,以防止"细胞因子风暴"形式的过度炎症。

为了取得成功,疫苗和抗炎治疗需要小心处理这种微妙的平衡。

因此感染了这种冠状病毒,很难知道谁是最健康的个体。不一定是最年轻、最强壮或最健壮的人能在这种冠状病毒中存活下来。适者生存的人是那些拥有"正确"免疫反应的人,他们能够迅速清除感染,而不会引发致命的过度炎症。(生物谷Bioon.com)

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