bioSeedin柏思荟:一图读懂病毒被消灭的过程 作者:虚步蹑太清 你最近是否也因社区防疫管控而稍感不便?是否对有些举措不太能理解?一起来看看我们自己的身体是如何对待病毒...

来源:雪球App,作者: bioSeedin柏思荟,(https://xueqiu.com/3825493560/142699648)

作者:虚步蹑太清

你最近是否也因社区防疫管控而稍感不便?是否对有些举措不太能理解?一起来看看我们自己的身体是如何对待病毒的吧,相信会对现在的经历有新的理解。

潜伏期那几天

人类病毒复制有一定周期,很多需要4~40 h以上才能完成。通常有以下六个阶段:黏附宿主细胞——穿入宿主细胞膜——脱去病毒外壳,释放核心组分物质——病毒核酸复制,基因表达——成熟或毒粒(即子代病毒颗粒)装配——毒粒释放到周围环境中。病毒需要复制扩增到一定量才能引起机体的反应,进而出现相应症状。这是影响潜伏期天数长短的一个重要因素。

身体的应对策略

既然有病毒的入侵,人体自然要防御阻击,而主力大军就是免疫系统,它的基本功能是防御和消除“外来“物质的侵入,同时减少其对人体造成的损害,“外来”一词不仅指真正体外入侵的微生物等,也指被识别为“非己”的细胞,如人体自身由于病毒感染的宿主细胞和肿瘤细胞。所以在阻击过程中识别功能显得尤为重要,称之为“特异性”。人体的免疫应答分为天然免疫和获得性免疫,前者是一种非特异性、即刻性的免疫应答,后者则具有延迟性能高度特异性识别抗原并产生特异性记忆淋巴细胞群。若把人体比作现在隔离的小区,那天然免疫应答就好比小区门卫、保安和自纠队,获得性免疫就相当于收到警报赶来的防疫医生和警察同志了。

对于有免疫学基础的专业人士,以下一图即可读懂整个过程:

图1 病毒和细菌的免疫

抗病毒开始的那几天

天然免疫的开始时间较早,一般病毒进入人体后即启动。主要有肥大细胞、巨噬细胞、粒细胞、NK细胞和树突细胞等机制。他们有些负责门卫设卡,直接将高热可疑人员挡在小区外,如常驻的肥大细胞;有些负责安保,如巨噬细胞和嗜中性粒细胞这类介导吞噬作用。有些负责巡察如NK细胞比较机动,它同时表达KAR即杀伤细胞活化受体与KIR即杀伤细胞抑制受体,前者与自身细胞上多糖类抗原结合产生活化信号,后者与MHC I类分子结合产生抑制信号且占主导地位使NK细胞不被激活,这个MHC I类分子相当于小区门禁卡,不过当你弄坏或者弄丢时巡察人员立马就能发现并且产生“杀伤”效应。

天然免疫应答在应战病原微生物过程中通常能抵挡96小时(4天)。期间肥大细胞,补体,NK细胞,巨噬细胞,粒细胞之间有着精密相互调节,其效果通常能使病原微生物感染早期被消灭或者至少能控制其在获得性免疫应答能够发挥作用前不能迅速扩散。所以日常加强体质提高免疫力等于住进了高安保的优质小区。

抗病毒战争最激烈的时期

智者千虑,必有一失。比如你知情不报结果感染了一层楼,再或者某个坑队友的亲戚来窜门结果全家被隔离,这样就让门卫保安们防不胜防了,此时就需要启动获得性免疫应答。当特性免疫发生时,其效果精准而高效,释放出大量因子,引起机体剧烈反应。

获得性免疫分为体液免疫和细胞免疫,前者的效应细胞是B淋巴细胞,抗原的识别通过抗原与抗体间相互作用完成;后者的效应细胞是T淋巴细胞,抗原识别通过抗原肽(递呈于其他细胞表面)与T淋巴细胞膜表面受体(TCR)相互作用而发生,而抗原肽必须由其他类型细胞通过MHC蛋白完成T淋巴细胞的递呈。通常在感染96小时后,接受病原体刺激的未成熟树突状细胞从局部感染组织迁移到外周免疫器官并发育成熟继而有效激活抗原特异性初始T细胞,开启获得性免疫。此处的树突状细胞就是一种抗原递呈细胞(APC),它高表达MHC-II类分子并能摄取、加工、处理并将抗原信息传递给淋巴细胞,(巨噬细胞和B细胞也属于APC),相当于小区物业前台收集信息并且报警。病毒侵入宿主细胞后合成的病毒蛋白即成为了内源性抗原,它被细胞内蛋白酶体切割成多肽经由内质网结合MHC-I类分子呈递在细胞表面被CD8+T细胞识别,经CD8+T细胞活化增殖分化表达FasL释放穿孔素和颗粒酶裂解靶细胞,进而完成细胞免疫。

同时体液免疫也启动起来,B细胞识别的抗原表位无需APC加工和递呈即可直接激活B细胞,可以识别多糖、脂多糖、核酸、蛋白多肽等多种抗原表位。在病毒抗原被运送到脾、淋巴结,黏膜表面和皮肤表面的淋巴组织后会和初始B淋巴细胞相遇,其表面的IgM分子能够特异性识别抗原,根据抗原选择的特异性B淋巴细胞克隆后,一些子细胞会分化为寿命约2~3天的浆细胞,浆细胞能分泌不同类型的抗体以抵御最初的初级抗原暴露。IgM型抗体是参与初次体液免疫应答的最先产生的抗体,所以是提高病毒感染诊断的一个必争之地。

抗病毒决胜阶段

IgM虽然出现较早,但其存在持续时间短等因素,可能无法完全消灭病毒。但它为“主力部队”抵达战场争取了时间。B细胞Ig重链V区基因在基因重排后,其子代细胞重链V区不便,但其C区基因则会发生重排。B细胞受抗原刺激还有T细胞及其释放的细胞因子辅助之下,抗体的V区基因从连接Cμ转换为连接Cγ等,从而产生IgG型抗体。

图2 抗体Ig 类型的转变

当抗体(尤其是高亲和力IgG)产生后,病毒已经走向了衰亡。抗体不仅能中和病毒感染细胞受体的位点,阻断其扩散途径;还能通过介导其它免疫细胞的吞噬和杀伤作用清除现有病毒和受感染细胞。可以说是抗病毒的天然特效药。如果将细胞免疫看做接警后的警卫部队,那体液免疫就是医疗部队,抗体则是武器库。而且有些抗体武器是可以长期存放的,等再次遭遇同样病毒入侵时就能快速启动消灭。

图3 IgM与IgG的产生时间

后记

抗体作为对抗感染的终极手段,最新版新冠肺炎诊疗方案也将康复患者的血清作为推荐治疗方法之一。生物药业内同行也第一时间启动了自己的项目。有公开报道的国内学术团队研究进展,也有国际大药企宣布立项,还有更多的生物技术公司默默地开始了自己的动物免疫和抗体库筛选这些扎实的工作。感谢他们的付出与努力。

注1. 因COVID-19病毒机制尚在研究,所以简述一般病毒规律。

注2. 文章面向有一定生物学背景的读者,其中关于细胞、病毒与人的类比为形象说明,“杀伤”等词汇也是行业交流常用语。文中不存在任何歧视、诋毁等恶意,请勿过度解读。

注3. 图1:来源《How the Immune System Works》 SIXTH EdITION,Lauren Sompayrac, Phd;图2、3及部分描述文字来源《医学免疫学》第6版,人民卫生出版社。

注4. 还有部分材料通过学习《药物微生物学》第7版,化学工业出版社等资料总结而来,一并感谢。如有错漏,欢迎留言指出。

编辑:储蒙蒙