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唐朝:从非洲猪瘟到新冠病毒,那些不得不说的事(上)

来源:唐朝 2020-04-08 13:42:10| 查看:

  编者按
  

  现阶段,国内新冠肺炎疫情防控形势正朝着积极转好的方向变化,且已实现了“大局稳定”之态势。而同是疫情暴发,非洲猪瘟疫情近期再次“偷偷潜入”养猪人腹地,传染病防控始终围绕着控制传染源、切断传播途径和提高易感动物非特异性免疫力。那么,病毒是如何造成感染、传播以及致命?
 
  
  唐朝分享《从非洲猪瘟到新冠病毒,那些不得不说的事(上)》,本文尽可能真实还原出病毒的基本生物学特征论述,供养猪人参考。
  
  2019年岁末,一场突如其来的新型冠状病毒肺炎疫情,让本该举国欢庆、欢乐祥和、亲朋聚会的春节,按下了暂停键整体进入静默模式。更是让正在经历非洲猪瘟肆虐、心有余悸的养猪人,再一次感受到了病毒的可怕,人类的无助,生命的无常。不管我们如何无助,如何恐慌,都要直面病毒这个与人类终身相伴的“小伙伴”。
  
  无论如何,只有深刻的了解病毒结构,理解病毒的生物学特征,才能有的放矢的设计出防控方案,研发出有效的疫苗或者药物来对抗它。
  
  1、病毒的生物学特征
  
  1665年,列文虎克制造了第一台光学显微镜,人类才真正可以窥探微观世界,才得以越来越多的了解细菌、病毒这些微生物。不管你愿不愿意相信,病毒都不能算作具有完整意义的生命体。病毒很小、很简单,大部分病毒只有几十到几百纳米,比细菌小得多。一般来说,病毒只有一个蛋白质外壳,包裹了一小段最简化的遗传物质片段,病毒没有自己的代谢机构,没有酶系统,无法独立生长和繁殖,需要寄生于别的生物体内。在进入宿主细胞之前,病毒完全处于休眠状态,与自然界中的粉尘没有太大区别;但是病毒一旦进入宿主细胞,立刻就会展现出强大的生命力,会充分利用宿主细胞内的营养物质进行繁殖。
  
  2、病毒是如何造成感染的?
  
  在人类生活的环境中,分布着各式各样的病毒,并且从未停止繁殖和变异。不是所有的病毒都是有害的,因为与细菌的多宿主感染不同的是,病毒具有很强的宿主选择性,会非常挑剔地选择宿主细胞。绝大多数进入机体的病毒,并不一定造成感染,只有可以进入宿主细胞的病毒,才会造成感染。那些无法进入宿主细胞,在血液中飘飘荡荡的病毒,无异于免疫细胞的美味佳肴,不可避免地会被免疫系统消灭。
  
  病毒只会选择特定物种的特定细胞上的特定蛋白质分子,结合并侵入宿主细胞。比如说新型冠状病毒与SARS冠状病毒,就是靠病毒蛋白质外壳表面的刺突糖蛋白,结合人体细胞表面的ACE2的蛋白质分子,ACE2这个蛋白质全称叫作“血管紧张素转换酶-2”。人体很多器官有ACE2,如肺部、小肠、肾脏、心脏和男性睾丸等。人体什么器官的细胞上带有这个ACE2,这两种冠状病毒就能很好的识别和入侵那些地方的细胞。
  
  而与此不同的是,非洲猪瘟病毒是结合了猪的单核巨噬细胞上的CD163蛋白质分子,侵入宿主细胞的。单核-巨噬细胞起源于骨髓干细胞,在骨髓中经前单核细胞分化发育为单核细胞,进入血液,随血流到全身各种组织。正是因为全身各种组织都有CD163这个蛋白质分子,才会造成猪体内各组织广泛感染。并且作为免疫细胞的单核巨噬细胞首先被入侵后,免疫系统清除病毒的能力严重受损,从而造成病毒大量繁殖,细胞大量死亡。也恰恰因为人体内,根本就没有能被非洲猪瘟病毒结合的CD163蛋白质分子,所以人体细胞自然就不会被非洲猪瘟病毒侵入,更加不会造成人感染非洲猪瘟病毒。
 
  
  3、病毒是如何传播的?
  
  在商业世界里经常用到“病毒式传播”这个词,说明病毒的传播速度特别快。那么病毒是如何传播的呢?
  
  病毒的传播主要有三个层次:
  
  第一种情况是同一宿主内,不同细胞之间的传播。这个比较容易实现,当一个病毒被特定宿主的特定蛋白质分子吸引,然后结合、侵入宿主细胞后,会快速复制出大量病毒颗粒,离开宿主细胞后会在机体内选择相邻的细胞,进行无差别地入侵、繁殖,完成生命的第一要义。
  
  另外一种情况是不同宿主之间的传播。这个看起来有点麻烦,因为病毒没有腿脚、没有翅膀,无法自行移动到另外一个宿主体内进行传播。
  
  这个时候,病毒会聪明地利用宿主的自我保护反应,借助宿主进行传播。
  
  比如说SARS冠状病毒与新型冠状病毒,先在人体内完成细胞之间的传播,然后会寻找下一个宿主繁殖后代。于是病毒会在呼吸道大量聚集,这个时候人体就会自行启动先天性的自我保护反应,先是用呼吸道粘膜包裹病毒,然后通过打喷嚏、咳嗽,排出病毒以减少身体中的病毒载量。而病毒则借机随飞沫排出体外,如果恰巧旁边有其他人,病毒就顺理成章的进入另一个宿主。
  
  粪口传播也是遵循相同的传播方式。病毒在消化道聚集,引发消化道先天性的自我保护反应,消化道内分泌物增加,通过排泄冲洗消化道,减少身体中的病毒载量。病毒就会随排泄物进入环境、饮用水、果蔬食物等食物链中,静静的等待进入另一个宿主的机会。
  
  第三种就是物种之间的传播。科学家猜测,SARS冠状病毒、新型冠状病毒、流感病毒,就是在积累了足够的变异后,获得了跨越物种屏障传播的能力,它们先是进入中间宿主,在中间宿主体内继续大量复制、变异,最终获得进入人体细胞的能力,进行传播。
  
  4、病毒是如何致病的?
  
  病毒本身并不会造成危害,只有病毒结合特定宿主的特定细胞的特殊蛋白质分子侵入宿主细胞后,才有可能造成感染发病。
  
  机体内大量存在着包括病毒在内的多种微生物,正常情况下,它们与机体属于共生关系,与免疫系统一起维持着动态的平衡。只有病毒获得了大量繁殖的条件,或者宿主免疫系统受到某种损伤的时候,平衡被打破,才会造成发病。
  
  病毒导致发病的原因:
  
  第一种是病毒入侵宿主细胞后,利用宿主细胞复制出大量的病毒颗粒,最终会造成宿主细胞死亡,随后宿主细胞破裂,释放出大量的病毒,继续吸引、结合、侵入其他宿主细胞。在短时间内大量破坏宿主细胞,从而造成宿主细胞大量死亡,自然就会导致发病。
  
  第二种情况就稍微有点复杂,有些时候,病毒本身不会杀伤宿主细胞,而是嵌入在宿主细胞中成为宿主细胞的一部分。在这种情况下,宿主细胞自身的防御措施就导致了疾病。
  
  比如说,艾滋病病毒就是结合辅助T细胞上的CD4蛋白质分子,会把自己的基因片段嵌入在辅助T细胞的基因中间。而人体中有一种负责监视功能的杀伤性T细胞,不仅杀死被病毒嵌入的细胞,很多时候连相同类型的正常细胞也顺手清除了,这样人体免疫系统就瘫痪了。失去免疫系统保护的人体,暴露在形形色色微生物的饱和攻击中,很容易被其他微生物感染造成发病。
  
  第三种发病的原因和免疫系统异常有关。人体免疫系统的核心任务之一,就是识别和清除我们体内的病原。如果人体内细胞已经被病毒感染,这些细胞也会成为免疫系统的攻击对象。SARS冠状病毒和新型冠状病毒感染,引发的就是这样的反应——人体免疫系统剧烈地攻击那些携带病毒的人体细胞,比如说肺部的细胞。淋巴细胞和巨噬细胞的持续激活和扩增,它们分泌大量的细胞因子,导致“细胞因子风暴”,“细胞因子风暴”才是最厉害的夺命杀手,会触发免疫系统对患者身体进行猛烈攻击,引起急性呼吸窘迫综合症和多器官衰竭。在短时间内破坏肺部和其他人体器官的正常功能,导致人发病和死亡。
  
  5、病毒如何逃避宿主免疫系统?
  
  大部分病毒都拥有病毒包膜结构,如非洲猪瘟病毒、蓝耳病毒、冠状病毒、流感病毒;包膜病毒具有很强的适应性,可以在短时间内发生变化,以逃避免疫系统,因此能造成持续性地感染。那么,病毒是如何获得这种逃避免疫系统追杀的能力呢?前面我们说过,病毒是完美的寄生者,需要依靠宿主细胞的物质复制、装配后代。病毒在侵入宿主细胞后,先是复制出RNA,然后通过RNA发出指令,利用宿主细胞内的物质,制造自己的后代。也就是说,除了RNA是病毒自己的,其他部分都是使用宿主细胞的材料装配出来了新的病毒颗粒。病毒包膜物质通常源自于宿主的细胞膜,携带宿主的磷脂和蛋白质(但是也包含有病毒的醣蛋白)。因为病毒包膜来源于宿主细胞,所以造成宿主免疫系统的识别障碍,病毒从而能够躲避宿主的免疫系统的监视。
  
  这也是我经常开玩笑时说的:蓝耳病毒、非洲猪瘟病毒都是狞笑着等待巨噬细胞本能的追捕,然后反杀夺舍后,披上宿主细胞的外衣,造成免疫系统的识别障碍,从而规避免疫系统的识别,延缓免疫系统对病毒入侵者的围猎。
  
  以上内容,就是病毒的基本生物学特性与一般性规律,但是生物学有一个难以忍受的缺陷,就是几乎没有一个观点与定律是放诸四海皆准的。因此,在文章的论述中,我会稍微牺牲一点严谨性,使用最少的专业术语,尽可能真实还原出病毒的基本生物学特征。

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