呼吸锦囊(二) | 呼吸道病毒感染与免疫系统:平衡抗病毒反应是关键

健康   2024-11-20 16:30   广东  

呼吸道病毒感染与免疫系统:平衡抗病毒反应是关键


·呼吸锦囊(二)·


呼吸系统作为人体的主要开放系统之一,每天通过呼吸道不断地将氧气吸入体内,为细胞提供必要的能量,同时也将体内的二氧化碳等废气排出体外,保持身体的正常代谢。然而,巨大的运送量使呼吸道上皮时常会受到来自外界病毒的侵袭和威胁,如呼吸道病毒。本文将通过对呼吸道病毒感染机制的详细阐述,帮助大家更好地找到预防和治疗方法。


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突破封锁线:

呼吸道病毒的感染过程


呼吸道的非免疫结构细胞包括上皮细胞、内皮细胞和间充质细胞,支持肺生理功能,但也处于病毒侵袭的前线。病毒主要通过成功克服气道内粘液纤毛细胞屏障,从而进入气道和肺泡上皮细胞。


病毒感染过程大致分为5个阶段:

第1阶段——病毒进入

病毒表面的蛋白与呼吸道上皮细胞表面的特异受体结合促进病毒进入宿主细胞;

第2阶段——病毒脱壳和释放核心元件

病毒包膜与宿主内体膜融合,将病毒核糖核蛋白(RNP)复合物释放入细胞质;

第3阶段——病毒复制

病毒核糖核蛋白复合物(vRNP)通过核定位信号转运到细胞核中,启动病毒mRNA合成和病毒基因组复制;

第4阶段——新病毒组装及出芽

从细胞核转运出病毒RNA,新的病毒蛋白质在细胞质中合成,病毒组分在质膜处组装,引发宿主细胞膜的出芽;

第5阶段——病毒释放

当神经氨酸酶(NA)从宿主细胞表面的受体切下病毒颗粒时,新形成的病毒被释放到气道中,继续感染其他细胞。

医学插画图1


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守卫疆土:

人体免疫的防御过程


人体共有三道免疫防线对病毒进行抵御。


第一道是我们的物理屏障:皮肤和黏膜,不仅能够阻挡病毒侵入人体,且黏膜上还有一些具有抗病毒抗菌作用的分泌物。我们把黏膜比作城墙,呼吸道黏膜产生分泌型免疫球蛋白A(SIgA)就是装在城墙上的尖刀,只要病毒爬墙,就会被扎。它能有效地抑制病原体粘附、定植或侵入黏膜表面,这种免疫排除作用能保护黏膜屏障的完整性和致密性,从而阻断病原体对机体的感染。

医学插画图2


第二道是固有免疫系统,不针对某一种特定的病原体,对多种病原体都有防御作用,因此也叫非特异性免疫(又称先天性免疫)。这道防线就好比在城里巡逻的士兵,士兵若发现敌人攻破城墙进入城里,就会启动预警去抓住敌人,发出信号,召集更多的士兵过来帮忙。


第三道是适应性免疫,是人体出生以后才产生的,只针对某一特定的病原体或异物起作用,就像特种部队,具有针对性杀伤力,因而叫做特异性免疫(又称后天性免疫)。两者在不同时间点和感染阶段协同工作来应对病原体感染[1]

医学插画图3


呼吸道病毒感染后,机体会启动一系列反应来保护自身并清除病原体。肺组织含多种类型的细胞,其中结构细胞和免疫细胞,都能够通过细胞内在抗病毒反应、固有免疫反应和适应性免疫反应的协调作用来识别和对抗病毒感染。


● 上皮细胞作为病毒入侵的第一道防线能够识别病毒感染,诱导抗病毒信号传导和炎症因子、趋化因子的分泌,促进机体建立抗病毒状态。

●  肺泡巨噬细胞识别并吞噬病毒以进一步激活固有免疫反应,通过招募并激活单核细胞、单核细胞衍生的巨噬细胞、树突状细胞、自然杀伤细胞、中性粒细胞等至肺部,帮助消灭受病毒感染的细胞。

●  树突状细胞识别病毒抗原后迁移至淋巴结激活 T 细胞,启动适应性免疫。

●  T 细胞活化后进一步协调 B 细胞反应以产生中和抗体并最终清除病毒。(下图左)[2]


但肺部的过度免疫反应也会导致免疫细胞(巨噬细胞、中性粒细胞、活化后的T细胞等)及其产生的炎症因子过度积累,产生炎症因子风暴从而导致弥漫性肺泡损伤、全身炎症状态和血栓形成,进一步导致组织损伤甚至宿主死亡。(上图右)[2]


已有研究表明,流感、SARS、MERS(中东呼吸综合征)和COVID-19的严重程度和不良预后通常归因于旺盛的免疫反应,而不是病毒载量升高[3-6]。因此,在呼吸道感染期间,机体面临的关键挑战是在不显著损害组织结构和功能的情况下平衡抗病毒免疫反应。


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外部防御加持:

增强免疫是关键


如上文所提及,免疫是机体免疫系统对一切异物或抗原性物质进行非特异性或特异性识别和排斥清除的一种生物学功能。


中医正气的概念与现代医学免疫的理念相似。《黄帝内经》曰,“盖无虚,故邪不能独伤人,此必因虚邪之风,与其身形,两虚相得,乃客其形。” 中医学认为仅有致病因素并不一定会发病,当人体正气虚弱,不足以抵御病邪,正不胜邪才会发病。所谓“正气存内,邪不可干,邪之所凑、其气必虚。”意思是说只要体内正气充沛,外界致病的邪气就不能侵袭机体。


匡扶正气的中成药种类多样、应用广泛,其中就有扶正祛邪经典名方玉屏风散的身影,距今已有六百余年历史。玉屏风颗粒是玉屏风散的一体同源制剂,组方精简,但其益气固表、调节免疫之效确切,被誉为中药“丙种球蛋白”。


研究表明[7-11],玉屏风颗粒具有能提高Th1的分化,促进IFN-γ(伽马干扰素)释放,从而促进巨噬细胞的活化,增强固有免疫功能,起到抗病毒作用;同时,玉屏风颗粒能促进B细胞产生IgG、IgA、IgM等有效的抗病原体抗体,增强体液免疫功能。


总而言之,呼吸道病毒感染与人体免疫系统之间的微妙平衡,构成了我们抵御病毒侵袭的重要防线,不仅使我们能够更清晰地洞察病毒感染的生物学机制,也为当前预防和治疗策略的优化提供了宝贵的科学依据。



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【参考文献】


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[1]詹韦免疫生物学:原书第九版/(美),周洪主译.—北京:科学出版社,2022

[2]Wei X, Narasimhan H, Zhu B, Sun J. Host Recovery from Respiratory Viral Infection. Annu Rev Immunol. 2023 Apr 26;41:277-300.

[3]Peiris JS, Chu CM, Cheng VC, Chan KS, Hung IF, et al. 2003. Clinical progression and viral load in a community outbreak of coronavirus-associated SARS pneumonia: a prospective study. Lancet 361:1767–72.

[4]Memish ZA, Perlman S, Van Kerkhove MD, Zumla A. 2020. Middle East respiratory syndrome. Lancet 395:1063–77.

[5]Wolfel R, Corman VM, Guggemos W, Seilmaier M, Zange S, et al. 2020. Virological assessment of hospitalized patients with COVID-2019. Nature 581:465–69.

[6]Oshansky CM, Gartland AJ, Wong SS, Jeevan T, Wang D, et al. 2014. Mucosal immune responses predict clinical outcomes during influenza infection independently of age and viral load. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 189:449–62.

[7]Liu Z, Sun Q, Liu X, et al. Network pharmacology analysis and experimental verification reveal the mechanism of the traditional Chinese medicine YU-Pingfeng San alleviating allergic rhinitis inflammatory responses. Front Plant Sci. 2022 Aug 9;13:934130.

[8]佟雷,刘金丽,王景欣,等.玉屏风颗粒对过敏性鼻炎大鼠免疫因子的影响[J].2016,41(4).728-730.

[9]顾珺,沈朝斌,陆磊,等.玉屏风散对过敏性鼻炎动物模型的Th1 /Th2影响[J].中成药,2006.28(8),1163-1166.

[10]贾翎,吴珺,邱泽计,等.玉屏风散对过敏性鼻炎小鼠Th17/Treg平衡的影响[J].中华中医药杂志,2016,31(8),3260-3262.

[11]顾珺.蒋瑾瑾,沈朝斌.玉屏风散对小鼠气道变态反应性疾病Th1/Th2平衡的影响[J].上海中医药杂志,2005,39(7):50-52




编写 | 银霞、庄庄、萧萧

插画 | 庄庄

审核 | 媛大

排版 | 庄庄

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