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人體防御病毒的免疫力究竟是什么?

轉自:中國科普網(wǎng)

因新型冠狀病毒的暴發(fā),免疫力被普遍接受和廣泛使用。但免疫力這種說(shuō)法,又極其抽象、模糊,不清楚其背后的物質(zhì)基礎是什么,因此,使用起來(lái),又心存困惑與懷疑。那么,免疫力究竟指的是什么?



日前,中國醫學(xué)科學(xué)院基礎醫學(xué)研究所副所長(cháng)、北京協(xié)和醫學(xué)院免疫學(xué)系常務(wù)副主任黃波教授通過(guò)中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì )組織在線(xiàn)采訪(fǎng)向記者說(shuō),對于新型冠狀病毒而言,由于缺乏抗病毒的特效藥,而對癥治療(人工肺呼吸、胃腸外營(yíng)養等)并不直接作用于病毒,機體真正將病毒清除干凈,依靠的是免疫系統對病毒的殺滅,通俗地稱(chēng)之為“免疫力”。

動(dòng)用海陸空三軍防御病毒入侵

免疫力作為極其抽象的概念,其是否存在,又該如何理解?黃波教授以一個(gè)理想狀態(tài)舉例說(shuō)明稱(chēng),在一個(gè)新型冠狀病毒均勻分布的房間里,有20個(gè)人進(jìn)入該房間,他們接觸病毒的時(shí)間相同。觀(guān)察發(fā)現,10人沒(méi)有任何癥狀,10人出現發(fā)病癥狀;進(jìn)一步地,發(fā)病人群中,5人癥狀輕微,5人癥狀嚴重。由于進(jìn)入每個(gè)個(gè)體的病毒數量是相同的,那么,為什么10人不發(fā)病而10人卻發(fā)病,并且發(fā)病者中,有些發(fā)病輕微,有些卻發(fā)病嚴重?

“體內這種防御、控制病毒入侵的能力就是免疫力。很顯然,在上述人群中,沒(méi)有發(fā)病的人比發(fā)病的人的免疫力要強,而癥狀輕微者比癥狀嚴重者的免疫力要好。”因此,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。

黃波表示,不管免疫力有多么抽象,當病毒入侵機體時(shí),機體都能夠動(dòng)員像海陸空三軍樣的防御網(wǎng)(個(gè)體的免疫力如同一個(gè)國家的軍力),通過(guò)多層次、逐步遞進(jìn)的防御途徑將病毒清除,把這些途徑合并在一起,就形成了免疫力。

人體免疫力的“三軍”防御網(wǎng)又是怎樣清剿病毒的呢?黃波介紹,一般有五個(gè)層次來(lái)防御和殺滅病毒,保護機體健康。

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(guò)呼吸進(jìn)入機體時(shí),鼻腔內分布濃密的鼻毛,直接阻擋病毒向深部入侵,同時(shí)病毒會(huì )刺激鼻黏膜的神經(jīng)末梢,引起機體打噴嚏,通過(guò)機械劇烈排氣,將入侵病毒排出。這可以解釋?zhuān)斈阒車(chē)娜舜驀娞鐣r(shí),你往往會(huì )說(shuō)上一句“你是不是感冒了”(感冒主要就是病毒感染導致的),其背后所包含的科學(xué)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,氣管和支氣管表面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,黏膜層的下面為平滑肌層。當病毒入侵時(shí),一方面杯狀細胞分泌粘液,另一方面平滑肌強烈收縮,從而產(chǎn)生咳嗽咳痰癥狀,將痰液包裹的病毒排出體外。隨著(zhù)年齡增長(cháng),杯狀細胞或者平滑肌細胞對于病毒刺激的反應性可能會(huì )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(jìn)入細胞內才能體現其感染性和毒力。人體內的細胞并非像在陸地一樣,其四周其實(shí)都是液體,而這種液體來(lái)自于血管里的血液。在血液中,有一套蛋白質(zhì)形成的保護體系,被稱(chēng)為補體系統,用于阻止細菌和病毒的入侵。當病毒進(jìn)入細胞時(shí),補體系統被激活,產(chǎn)生兩種抗病毒效應:一是補體介導在被感染細胞表面打孔,誘導被感染細胞死亡,細胞在死亡過(guò)程中,進(jìn)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(jìn)入細胞。補體成分主要是由肝臟的細胞所產(chǎn)生,當肝臟功能不好時(shí),補體的產(chǎn)生量會(huì )降低,從而降低補體對病毒入侵的防御。

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(guò)ACE2的介導,新型冠狀病毒進(jìn)入到正常肺組織細胞。 然而這些細胞對于病毒的入侵,并不是沒(méi)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制,即激活I(lǐng)型干擾素(細胞產(chǎn)生的一種核心的抗病毒蛋白質(zhì)分子)。當病毒進(jìn)入細胞時(shí),肺上皮細胞的I型干擾素被激活,從而阻止病毒在細胞內的復制。這是機體細胞對病毒入侵的普遍反應,是古老的細胞進(jìn)化的結果。在免疫力不強的個(gè)體體內,如果I型干擾素產(chǎn)量很低,則病毒在肺上皮細胞內的復制和擴增將不受限制,從而導致病毒顆粒在感染的細胞內大量復制。

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只能發(fā)揮輔助的作用,真正控制病毒感染,必須依靠機體免疫細胞。免疫細胞可分為兩大類(lèi),其中一類(lèi)叫做固有免疫細胞(或者稱(chēng)為先天免疫細胞或天然免疫細胞),包括巨噬細胞、樹(shù)突狀細胞、自然殺傷細胞等,它們在抗病毒免疫過(guò)程中,發(fā)揮重要作用。當病毒入侵時(shí),在前面三種防御途徑發(fā)揮作用的同時(shí),固有免疫的細胞也感受到了病毒的刺激,并做出應答,包括巨噬細胞對病毒顆粒的吞噬與降解、漿細胞樣樹(shù)突狀細胞在感染部位上千萬(wàn)倍地產(chǎn)生釋放I型干擾素、自然殺傷細胞對病毒感染細胞的殺傷等。不同的個(gè)體乃至同一個(gè)體在不同的狀態(tài)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(tài)是不同的,因此它們對病毒的防御效果是有差異的。

B細胞和T細胞形成免疫力第五層次



另一類(lèi)免疫細胞被稱(chēng)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(jìn)入肺上皮細胞,在感染細胞內大量擴增并被釋放出來(lái)時(shí),新的病毒顆粒可以隨著(zhù)淋巴液回流,進(jìn)入其附近的淋巴結(醫學(xué)上稱(chēng)之為引流淋巴結),淋巴結的結構如同一個(gè)橘子,外表面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(mǎn)淋巴液,這有些類(lèi)似于護城河,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(shí),病毒會(huì )刺激護城河周邊的B細胞,產(chǎn)生出很多不同種類(lèi)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(chǎn)生,其目的是讓那些能夠識別病毒的少數抗體去協(xié)助激活前面所述的補體途徑以及巨噬細胞的吞噬等。當病毒隨淋巴液流動(dòng),穿過(guò)護城河進(jìn)入橘子肉的B細胞所在區域,這個(gè)時(shí)候病毒激活B細胞產(chǎn)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(chǎn)生的病毒特異性抗體屬于IgM型,與病毒的親和力(結合能力)并不強,其作用是進(jìn)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(chǎn)生需要2周左右時(shí)間才達到峰值,是B細胞經(jīng)過(guò)完全活化和變異篩選并轉變成為漿細胞的結果。漿細胞的體積非常大,里面充滿(mǎn)了新合成的抗體,漿細胞將抗體釋放出來(lái)后,抗體進(jìn)入血液,經(jīng)血液循環(huán)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,抗體對于已進(jìn)入細胞內的病毒是無(wú)能為力的,對于躲藏在細胞內的病毒,其最終的殺滅依賴(lài)于人體內的T細胞。

病毒感染的呼吸道部位通過(guò)炎性因子招募一類(lèi)功能特殊的樹(shù)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(zhì)),經(jīng)淋巴液回流,進(jìn)入淋巴結T細胞聚集的區域,供T細胞來(lái)識別病毒抗原,能夠識別病毒抗原的T細胞被活化,進(jìn)行大量擴增(1個(gè)T細胞可以擴增出10萬(wàn)個(gè)),此即為活化的病毒特異性T細胞,它們隨后離開(kāi)淋巴結,進(jìn)入血液,經(jīng)血液循環(huán)進(jìn)入病毒感染的呼吸道部位,通過(guò)識別病毒感染的細胞,進(jìn)而將它們殺死,同時(shí),細胞內的病毒也隨著(zhù)死亡而被降解清除。T細胞殺傷能力是非常強大的,一個(gè)T細胞能夠連續殺傷好多個(gè)被感染的細胞,因此,對于病毒感染的最終控制,是依賴(lài)于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(guān)層次和最后層次,如果前面的4個(gè)層次環(huán)節都不能夠控制住病毒,最后這一層次將是控制病毒最后的殺手锏,即抗體阻止病毒進(jìn)入細胞,對于已進(jìn)入細胞內的病毒,則通過(guò)T細胞殺傷將它們清除。然而,抗體產(chǎn)生和病毒特異性T細胞的大量生成,不僅取決于T、B細胞的數量和狀態(tài)以及所接觸的病毒抗原量,而且還受T、B細胞周?chē)幌盗幸蛩氐恼{控,而不同個(gè)體在這些方面存在差別,從而導致不同個(gè)體在抗體生成和T細胞活化方面存在差異。

免疫力評價(jià)指標缺乏

黃波稱(chēng),機體針對新型冠狀病毒的免疫力,并不是由一個(gè)因素所構成,而是由呼吸道的物理屏障、血液中的補體系統、肺上皮細胞干擾素通路、固有免疫系統、獲得性免疫系統等五個(gè)方面所共同構成。這五個(gè)方面,每個(gè)環(huán)節都很重要,但很顯然其貢獻度是不均等的,我們并不清楚每個(gè)方面準確的貢獻度。即便我們知道其貢獻度,對每個(gè)方面如何進(jìn)行評估,當前并沒(méi)有相應的手段和評估指標。

黃波認為,對于個(gè)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(guò)物理的方式將病毒排出;其肝功能健全,補體系統完整,有助于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(jìn)入后,能夠快速合成較高水平的I型干擾素,則抗病毒的效果就好;其漿細胞樣樹(shù)突狀細胞反應越快以及釋放I型干擾素量越大,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,則抑制病毒的效果越好;最后,其產(chǎn)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,則控制病毒的效果更好。然而,在病毒感染之前,如何預測個(gè)體上述不同層次對病毒的反應性會(huì )達到哪一種程度,是目前免疫學(xué)研究領(lǐng)域面臨的一個(gè)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(gè)體免疫力高低歸根到底在于細胞。例如,肝臟細胞功能健全,則產(chǎn)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(chǎn)生I型干擾素;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干細胞所產(chǎn)生,只有骨髓細胞好,其分化產(chǎn)生的免疫細胞活力才好。

對于青少年和年輕人來(lái)說(shuō),他們的肝細胞、骨髓細胞、肺部上皮細胞狀態(tài)都比較良好,因而免疫力也好。但是伴隨年齡增長(cháng),機體功能開(kāi)始退化,肝細胞、骨髓細胞、肺部上皮細胞狀態(tài)都開(kāi)始下降,因而抗病毒免疫力也開(kāi)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。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(jīng)內分泌系統調節,一個(gè)愉悅的心情有助于機體免疫細胞處于活躍狀態(tài),而情緒壓抑低落、心情煩躁則抑制免疫細胞功能;最后健康、合理飲食毫無(wú)疑問(wèn)是維持整體細胞功能正常的基礎。面對當前的疫情,多食用香菇、枸杞、靈芝粉、黑木耳等食物,是有助于提高免疫力的,這是因為這些食物富含植物多糖(香菇多糖、枸杞多糖、靈芝多糖等),能夠刺激天然免疫細胞表面的受體分子,使得這些免疫細胞處于一種預刺激狀態(tài)。
黃波強調,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(fā),更是使得免疫力在新聞媒體中廣泛傳播。對于這樣一個(gè)極其抽象模糊的術(shù)語(yǔ),我們需要理解其真實(shí)的含義是什么,其物質(zhì)基礎又是什么,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。