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后流外传:免疫与感染02——感染的应答与结局

淡斋达原 淡斋达原 2023-12-24
距离上次更新外传内容已经过了一周,如果忘记了读者可以先回顾一下《后流外传01-免疫的组成与应答》。本期我们将继续之前的内容来介绍免疫系统和感染的相关内容。
本期主要内容包括:
  • 感染中的免疫应答
  • 感染后的结局

一、病毒感染过程中的免疫应答

病毒感染是指病毒侵入机体,通过病毒受体后在靶器官细胞中进行增殖,与机体发生相互的过程。而病毒受体是指能特异性地与病毒结合、介导病毒侵入并促进病毒感染的宿主细胞膜组分,其化学本质是糖蛋白、蛋白聚糖、脂类或糖脂,大多数属于蛋白质。

(一)免疫系统的行动

在病毒的感染过程中,机体的非特异性免疫应答和特异性免疫应答在不同的阶段会扮演不同的角色。从感染病毒之初,随着病毒开始在细胞内增殖,体内的病毒也会越来越多,而首先激发出来的是机体的的天然免疫系统,巨噬细胞、NK细胞和免疫分子被激活,开始着手清理侵入体内的病毒,这个过程对急性病毒感染起到非常重要的作用。

在天然免疫应答激活的几天之后,特异性的T淋巴细胞开始逐渐出现,也就是说当非特异性免疫应答被激活后,特异性免疫应答才会逐渐激活,T淋巴细胞的反应是需要一定时间的。同时由于T淋巴细胞和B淋巴细胞的的强力杀伤效果,在正常情况下随着它们的数量增加,病毒的数量也会开始减少,直到被彻底清除。也就是说是在我们的机体在对抗病毒感染的过程中间,天然免疫应答和获得性免疫应答需要非常好的协调与配合。不过两者在时间点上有所却有所不同,在早期或者极早期,天然免疫扮演非常重要的角色,中后期获得性免疫应答扮演更重要的角色,甚至是至关重要的角色。

(二)机体的炎症反应
我们在上一期外传中介绍过人体的抗病毒免疫应答是存在病理损伤效应的,一方面它可以有效清除病毒,另一方面也可能会对机体造成损伤。在免疫病理损伤或者感染过后诱导了免疫应答,尤其是非特异性免疫应答以后,机体很可能会发生一些炎症反应。除了感染之外,其他所有的损伤、任何导致细胞的损伤都可以引起炎症因子的释放,最终导致炎症反应。炎症反应又可以使得更多的炎症细胞、免疫细胞在感染或者损伤的位置进行聚集,聚集的目的原本是为了清除病原体并修复机体。但是当炎症在机体局部发生以后,如果不能够及时地得以缓解,又会释放大量水解酶,从而造成进一步的机体损伤。也就是说感染诱导的免疫应答除了能够消灭和清除病毒,促进疾病恢复,也可能导致异常免疫应答,造成局部或全身的免疫病理损伤,甚至出现超敏反应、自身免疫疾病、免疫缺陷和肿瘤等等。

以新冠病毒为例,新冠病毒在被TMPRSS2受体引发后,通过其刺突蛋白与ACE2相互作用进入感染者的主细胞。病毒会通过直接的细胞毒性作用诱导细胞损伤,并在新形成的病毒,通过胞吐作用释放到细胞外室,并诱导细胞损伤。此外失调的免疫反应最终会导致巨噬细胞和中性粒细胞的聚集和激活,细胞因子、趋化因子和其他炎症介质的释放会造成强烈的炎症反应。

这也是为什么在感染新冠病毒后,从治疗的角度一方面要尽量降低病毒载量,另一方面则是降低免疫系统炎症风暴的附带损伤。

二、病毒感染的结局

这里的结局其实就是病毒和机体免疫系统相互作用的最终后果,要从病毒(病原体)侵入失败和成功两个方面看。
(一)病毒侵入失败
病毒在侵入机体后很快被天然免疫系统清除掉,未能进行大量增殖,也没有造成任何机体的局部可见或不可见的损伤。在日常生活中这种情况其实相当多,因为在自然界中有非常多我们肉眼不可见的病毒存在,机体每时每刻都在接触这些病毒,但由于免疫系统的存在绝大多数时间我们都是不会生病的,也就是当机体的免疫屏障正常运作时,是可以做到即便病毒接触到皮肤或进入到体内也可以避免感染的结局。

(二)病毒侵入成功
由于免疫体系失效、病毒载量过高、机体严重受伤等各种原因最终使得病毒侵入成功并造成了感染。

1.隐性感染(covert infection)
隐性感染是指病毒(病原体)在侵入机体后,仅引起机体产生特异性的免疫应答,不引起或只引起轻微的组织损伤,因而在临床上不显出任何症状、体征,甚至生化改变,只能通过免疫学检查才能发现。隐性感染不会出现临床症状,但病毒确实会在感染者的机体细胞内进行增殖,而且在整个病程中隐性感染者也具有一定的传染性,但最终侵入体内的病毒还是被机体的免疫系统清除掉了。这时如果去进行特异性的病原检测往往无法查到对应的病原体,同时由于没有引发症状,感染者也不会前往就医,但如果进行特异性的抗体监测则可能会呈阳性,在医学上也被称为既往感染者。一般是由于接触到的病毒载量相对较少,虽然没有造成临床症状,但机体确实是被感染了。这种隐性感染是日常生活中比较多的感染情况,只有通过专属的IgG抗体检测才能确认,典型案例是甲肝病毒感染。在大流行管控时期我们经常听到的“新冠无症状感染者”,其实也就是隐性感染者,不过新冠病毒无症状感染者的比例还有待进一步研究。

2.显性感染(overt infection)
显性感染也叫临床感染,是指病毒(病原体)侵入机体后不但引起机体发生免疫应答,而且通过病原体本身的作用或机体的变态反应,导致组织损伤引起病理改变和临床表现。这种显性感染理论上在所有感染中几率是比较低的,可在临床中又是最多的,毕竟感染者只有出现了临床症状才会考虑前往医院寻求医疗干预。显性感染者的最终结局通常是治愈或者死亡;但也存在另一种可能,即病毒和免疫系统达成了一种“平衡”使得病毒持续存在于机体当中,也被称为“慢性化”,典型的例子是艾滋病病毒感染。对于新冠病毒在这方面的研究虽然暂时还没有明确的结论,但其也存在转变为慢性化的可能。

3.病原携带状态(carrier state)
病原携带状态指病毒(病原体)在人体内停留于入侵部位或在离入侵处较远脏器继续生长繁殖,而人体不出现疾病临床表现的状态。带毒者这种时候往往可以通过通过体液或者血液来携带病毒和传输病毒,这时通过病毒检测方法可以检测到这个人有病原体。典型的例子就是乙肝病毒,有些感染者在很小时就感染了乙肝病毒但并不会出现肝功能异常,可能会在几十年之后才出现临床症状。病原携带状态和隐性感染的区别在于,隐性感染者感染病原体虽然没有临床症状,但机体的免疫系统可清除病原体并形成相应的抗体,但病原携带状态则长期无法清除病原体。两者都具有传染性。历史上最为大家熟知的病原携带状态的感染者可能是“伤寒玛丽”(Typhoid Mary),玛丽虽然身体一直健康却携带伤寒杆菌,医生对隔离中的玛丽使用了可以治疗伤寒病的所有药物,但伤寒杆菌却一直顽强地存在于她的体内。

PS:从携带的病原体类型的角度来说,玛丽属于带菌者,并不是带毒者。
4.潜伏感染(latent infection)
一种病毒的持续性感染状态,原发感染后,病毒基因存在于一定的组织或细胞中,并不能产生感染性病毒,也不出现临床症状。在某些条件下病毒被激活增生,感染急性发作而出现症状。急性发作期可以检测出病毒。比较典型的例子是水痘-带状疱疹病毒引起的潜伏感染,在儿童初次感染后,引起水痘;而潜伏在体内脊髓后根神经节或脑感觉神经节中的病毒,当机体细胞免疫功能低下时,导致潜伏病毒激活,沿感觉神经到达皮肤上皮细胞,发生串联的水疱疹。在后大流行时期由于人群的免疫水平下降,带状疱疹病例的发生率也随之增加。

关于新冠病毒为何难以依靠免疫系统进行清除,一方面不断的进化使得病毒在避开机体免疫系统的清除方面有很多机制,包括降低机体免疫系统的有效性、降低抗病毒细胞因子的作用、增加感染细胞对CTL介导杀伤的抗性、感染免疫豁免区、诱导免疫耐受以及免疫逃逸等。另一方面由于新冠病毒是RNA病毒,这就意味着其遗传因子是不稳定的,在复制过程中很容易发生变异,使得机体的免疫系统不能有效地进行识别,也就无法及时进行清除。
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(文中所有图片均来自网络公开渠道)
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