大流感-历史上最致命的瘟疫的史诗故事(第八章)_风闻
微信公众号_战争机器-2020-07-29 19:56
第八章
感染是一种暴力行为,它是一种入侵,是一种强奸,身体会做出激烈的反应。十八世纪伟大的生理学家约翰-亨特将生命定义为抵抗腐烂、抵抗感染的能力。即使不同意这个定义,抵抗腐烂肯定也是定义了生命的能力。
人体的卫士是免疫系统,它是由各种白血球、抗体、酶、毒素等蛋白质组成的异常复杂、错综复杂、交织在一起的组合。免疫系统的关键在于它能够区分哪些属于身体的 “自我”,和哪些不属于的 “非自我”。这种能力又取决于对形状和形式语言的阅读。
免疫系统的成分--白血球、酶、抗体和其他元素--在体内循环,渗透到各个地方。当它们与其他细胞、蛋白质或生物体发生碰撞时,它们会与物理标记和结构相互作用并读取它们的信息,就像流感病毒在寻找、发现和锁定细胞时一样。任何带有 “自我 “标记的东西,免疫系统都不会理会。
当系统正常工作时,它就会这样做。狼疮或多发性硬化症等 “自身免疫性疾病 “就是在免疫系统攻击自身身体时形成的。) 但如果免疫系统感觉到一个 “非自身 “的标记--无论是外来的入侵者还是身体自身的细胞已经患病--它就会做出反应。事实上,它是会攻击的。
免疫系统感觉到的、读到的、然后与之结合的物理标记被称为 “抗原”。这个词指的是,非常简单,任何刺激免疫系统做出反应的东西。
免疫系统的某些元素,如所谓的自然杀伤细胞,会攻击任何带有非自身标记的东西,任何外来抗原。这被称为 “先天性 “或 “非特异性 “免疫,它作为第一道防线,在感染后几小时内进行反击。但免疫系统的大部分是更有针对性,更集中,更特异的。例如,抗体表面携带数千个受体,以识别和结合目标抗原。这数千个受体中的每一个都是相同的。因此,携带这些受体的抗体将只识别和结合例如携带该抗原的病毒。它们不会与任何其他入侵的生物体结合。
非特异性免疫反应和特异性免疫反应之间的一个环节是一种特殊而罕见的白血球,称为树突状细胞。树突状细胞不分青红皂白地攻击细菌和病毒,吞噬它们,然后 “处理 “它们的抗原,并 “呈现 “这些抗原--实际上,它们把入侵的微生物剁成碎片,并像一面战利品旗帜一样展示抗原。
然后树突状细胞前往脾脏或淋巴结,在那里集中了大量的其他白血球。在那里,这些其他白细胞学会了识别抗原为外来入侵者,并开始产生大量的抗体和杀伤性白细胞的过程,这些白细胞将攻击目标抗原和任何附着在抗原上的东西。
对外来抗原的识别也引发了一连串平行的事件,因为身体会释放酶。其中一些酶会影响整个身体,例如,提高体温并引起发烧。其他的酶则直接攻击并杀死目标。还有一些作为化学信使,召唤白血球到入侵区域或扩张毛细血管,使杀伤细胞可以在攻击点退出血液。肿胀、发红和发烧都是这些化学物质释放的副作用。
所有这一切加在一起被称为 “免疫反应”,一旦免疫系统被调动起来,它确实是强大的。但这一切都需要时间。拖延的时间会让感染在体内立足,甚至以可以致人于死地的汹涌干部前进。
在抗生素之前的日子里,感染会在病原体和免疫系统之间展开一场殊死的竞赛。有时,受害者会病入膏肓;然后,突然间,几乎是奇迹般地,高烧破灭,受害者康复。这种 “通过危机解决 “发生在免疫系统勉强获胜的时候,当时免疫系统进行了大规模的成功反击。
但一旦身体在感染中存活下来,就会获得优势。因为免疫系统是这样一句话的缩影:没有杀死你的东西会让你变得更强大。
击败感染后,专门的白细胞(称为 “记忆T细胞”)和与抗原结合的抗体会留在体内。如果任何携带相同抗原的入侵者再次攻击,免疫系统的反应速度会比第一次快得多。当免疫系统的反应如此之快,以至于新的感染甚至不会引起症状时,人们就会对疾病产生免疫力。
疫苗接种使人们接触到一种抗原,并调动免疫系统对该疾病做出反应。在现代医学中,有些疫苗只含有抗原,有些含有整个被杀死的病原体,有些含有活的但被削弱的病原体。如果有任何带有该抗原的东西侵入人体,它们都会向免疫系统发出警报,让身体立即作出反应。
同样的过程自然也发生在流感病毒的身上。当人们从疾病中恢复后,他们的免疫系统会非常迅速地瞄准感染他们的病毒上的抗原。
但流感有办法躲过免疫系统。
流感病毒的主要抗原是其表面突出的血凝素和神经氨酸酶。但在流感病毒所有变异的部分中,血凝素和神经氨酸酶变异最快。这使得免疫系统无法跟上步伐。
绝非所有病毒的抗原,甚至所有RNA病毒的抗原都会快速变异。麻疹是一种RNA病毒,其变异速度与流感大致相同。然而麻疹的抗原不会改变。病毒的其他部分会发生变化,但抗原保持不变。(最可能的原因是,麻疹病毒中被免疫系统识别为抗原的部分在病毒本身的功能中起着不可或缺的作用。如果它改变了形状,病毒就无法生存)。) 所以一次接触麻疹病毒通常就能获得终身免疫力。
然而,血凝素和神经氨酸酶可以转变为不同的形式,并仍然发挥作用。结果是:它们的突变使它们能够躲避免疫系统,但不能消灭病毒。事实上,它们变异的速度非常快,即使在一次流行病中,血凝素和神经氨酸酶也经常发生变化。
有时突变引起的变化非常小,以至于免疫系统仍能识别它们,与它们结合,很容易克服同一病毒的第二次感染。
但有时突变会改变血凝素或神经氨酸酶的形状,以至于免疫系统无法读取它们。与旧形状完美结合的抗体不能很好地适应新形状。
这种现象经常发生,它有一个名字:“抗原漂移”。
当抗原漂移发生时,即使是免疫系统已经加载了与旧形状结合的抗体的人,病毒也能立足。显然,变化越大,免疫系统的反应效率越低。
概念化抗原漂移的一种方法是,想象一个足球运动员穿着白色裤子、绿色衬衫和印有绿色V字的白色头盔的制服。免疫系统可以立即识别这套制服,并对其进行攻击。如果制服稍有变化--例如,如果在白裤子上加了一条绿色条纹,而其他一切都保持不变--免疫系统将继续识别病毒,几乎没有困难。但如果制服从绿衬衫和白裤子变成白衬衫配绿裤子,免疫系统可能就不容易识别病毒了。
抗原漂移会造成流行病。一项研究发现,在三十三年的时间里,美国发生了19起离散的、可识别的流行病--超过每隔一年发生一次。每一次流行病在美国都造成了1万到4万的 “超额死亡”--超过了通常由疾病造成的死亡人数。因此,流感在美国造成的死亡人数比任何其他传染病,包括艾滋病都要多。
公共卫生专家监测这种漂移,并每年调整流感疫苗,试图跟上步伐。但他们永远无法做到完美匹配,因为即使他们预测到了变异的方向,但流感病毒以变异群的形式存在,这意味着总有一些病毒会有足够的差异,从而躲过疫苗和免疫系统。
但是,尽管抗原漂移会很严重,尽管这种现象会造成致命的流感,但它不会造成大流行。它不会造成像1889-90年、1918-19年、1957年和1968年那样在全球范围内蔓延的流感风暴。
一般来说,只有当血凝素或神经氨酸酶,或两者发生根本性变化时,才会形成大流行。当一种或两种基因的全新编码基因取代旧基因时,新抗原的形状与旧抗原几乎没有相似之处。
这就是所谓的 “抗原转移”。
再用足球服的比喻,抗原移位就相当于病毒从绿衫白裤变成了橙衫黑裤。
当抗原移位时,免疫系统根本无法识别抗原。世界上很少有人会有抗体可以抵御这种新病毒,所以病毒会以爆炸性的速度在人群中传播。
血凝素以十五种已知的基本形状出现,神经氨酸酶以九种形状出现,它们以不同的组合与亚型出现。病毒学家用这些抗原来识别他们正在讨论或调查的是什么特定病毒。例如,“H1N1 “是1918年病毒的名称,目前在猪身上发现。今天,一种 “H3N2 “病毒正在人们中间流传。当通常感染鸟类的病毒直接或间接攻击人类时,就会发生抗原转移。1997年在香港,一种被确认为 “H5N1 “的流感病毒直接由鸡传播给人,使18人感染,6人死亡。
鸟类和人类有不同的唾液酸受体,因此与鸟类唾液酸受体结合的病毒通常不会与人类细胞结合,从而感染人类细胞。在香港,最有可能发生的是,十八个生病的人大量接触了病毒。这些病毒群,也就是准物种,很可能含有一种可以与人类受体结合的变异,而大量的暴露让这种变异在受害者身上立足。然而这种病毒并没有适应人类,所有得病的人都是直接从鸡身上感染的。
但病毒可以适应人类。它可以直接进行,整个动物病毒跳到人类身上,通过简单的变异进行适应。它也可以间接发生。因为流感病毒最后一个不同寻常的特性,使它特别善于从一个物种转移到另一个物种。
流感病毒不仅变异迅速,而且它的基因组也是 “分段式 “的。这意味着它的基因并不像大多数生物体(包括大多数其他病毒)的基因那样,沿着一条连续的核酸链排列。相反,流感基因是以不相连的RNA链携带的。因此,如果两种不同的流感病毒感染了同一个细胞,它们的基因就有可能发生 “重组”。
重新组合是将一种病毒的部分基因和另一种病毒的部分基因混合在一起。这就像把两副不同的牌洗在一起,然后用每副牌中的牌组成一副新牌。这就创造了一种全新的杂交病毒,增加了病毒从一个物种跳到另一个物种的机会。
如果香港鸡流感感染了同时感染了人类流感病毒的人,这两种病毒可能很容易就会重新排列它们的基因。它们可能会形成一种新的病毒,很容易在人与人之间传播。而这种致命的病毒可能已经适应了人类。
病毒也可能通过中介间接适应。一些病毒学家理论上认为,猪提供了一个完美的 “混合碗”,因为猪细胞上的sialic-acid受体可以与禽类和人类病毒结合。每当禽类病毒与人类病毒同时感染猪时,两种病毒就会发生重新组合。而一种全新的病毒就会出现,可以感染人。1918年,兽医注意到猪和其他哺乳动物爆发了流感,今天的猪仍然会从1918年病毒的直接后裔那里感染流感。但目前还不清楚是猪从人身上感染了这种疾病,还是人从猪身上感染了这种疾病。
而纽约西奈山医学中心的彼得-帕莱塞博士是世界上研究流感病毒的顶尖专家之一,他认为混碗理论没有必要解释抗原转变。“禽类和人类病毒的共同感染同样有可能在人的肺部的一个细胞中产生病毒 没有理由不在肺部发生混合,无论是猪还是人。在其他物种中没有这些类型的ialic acid受体也不是绝对的。禽类受体与人的受体真的有那么大的不同,这也不是绝对的,而且,只要改变一个氨基酸,病毒在另一个宿主中就可以走得更好。”*。
*2001年,澳大利亚科学家马克-吉布斯提出了一个理论,即流感病毒也可以 “重新组合 “其基因。重组是指将一个基因的一部分与另一个基因的一部分结合起来。这就好比把两副牌的所有牌都切成碎片,用胶带随机粘贴在一起,然后把前五十二张组合成一副新牌。重组已经在实验室中得到了证明,但大多数病毒学家对吉布斯的假说持怀疑态度。
抗原转移,这种与现有抗原的根本性差异,在现代交通允许人们快速移动之前,早就导致了重大的流行病。对于15世纪和16世纪的几次大流行是否是流感,人们看法不一,尽管大多数医学史家认为是,主要是因为其移动速度和患病人数。1510年,一场肺部疾病大流行从非洲传来,“一下子袭来,肆虐整个欧洲,不漏一户,少一人”。1580年,另一场大流行从亚洲开始,然后蔓延到非洲、欧洲和美洲。它是如此凶猛,“在六个星期的时间里,它几乎折磨了欧洲所有的国家,其中几乎没有二十分之一的人没有患病”,西班牙的一些城市 “几乎完全被这种疾病剥夺了人口”。
不过,过去的其他流行病是流感,这一点是没有争议的。1688年,光荣革命那一年,流感袭击了英格兰、爱尔兰和弗吉尼亚。在这些地方,“人们染上了……如同染上了瘟疫”。五年后,流感再次蔓延到欧洲各地:“所有的人的状况都受到了攻击
那些非常强壮和坚韧的人与弱小和被宠坏的人一样被抓走,最小的和最年长的都被抓走”。1699年1月,在马萨诸塞州,科顿-马瑟写道:“病症扩展到几乎所有家庭。很少有人或没有人逃脱,许多人染上了特别是在波士顿,有些人染上了奇怪或不寻常的方式,在一些家庭中,所有的人都一起生病,在一些城镇中,所有的人几乎都生病了,所以这是一个疾病的时间。”
十八世纪欧洲至少有三次,也可能有六次大流行,十九世纪至少有四次大流行。1847年和1848年在伦敦,死于流感的人比1832年霍乱大流行期间死于霍乱的人还多。而在1889年和1890年,一场世界性的大暴发--虽然在暴力程度上没有任何东西甚至接近1918年--再次袭来。在二十世纪,有三次大流行病发生。每一次都是由抗原转变引起的,是由血凝素或神经氨酸酶抗原,或两者的根本变化引起的,或者是由其他一些基因或基因的变化引起的。
流感大流行一般会感染15%至40%的人群,任何流感病毒感染这么多人,并造成相当比例的人死亡,都将是超乎想象的噩梦。近年来,公共卫生部门至少两次发现一种新的病毒感染人类,但成功地阻止了它适应人类。1997年的香港病毒,在18名感染者中,有6人死亡,为了防止病毒适应人,公共卫生当局让当时香港的每一只鸡,120万只鸡都被宰杀。(这个行动并没有消灭这个H5N1病毒。它能在鸡体内存活,2003年它又感染了两个人,造成一人死亡。针对这种特殊病毒的疫苗已经研制出来了,虽然还没有储存起来)。)
2003年春天,荷兰、比利时和德国的家禽养殖场出现了一种新的H7N7病毒,发生了更大的动物屠杀事件。这种病毒感染了八十三人,杀死了一人,而且还感染了猪。所以公共卫生部门杀了近三千万只家禽和一些猪。
这种代价高昂的可怕的屠杀,是为了防止1918年发生的事情。这样做是为了阻止这两种流感病毒中的任何一种适应并杀死人类。
还有一点使流感不同寻常。当一种新的流感病毒出现时,它是高度竞争的,甚至是吃人的。它通常会将旧的类型赶入绝境。之所以会出现这种情况,是因为感染会刺激人体的免疫系统产生所有的防御能力,以抵抗人体曾经接触过的所有流感病毒。当老病毒试图感染某人时,它们无法立足。它们停止复制。它们会死亡。因此,与其他已知的病毒不同的是,在任何时候,只有一种类型--一种群或准物种的流感病毒占主导地位。这本身就有助于为新的大流行做好准备,因为时间越长,人们的免疫系统识别其他抗原的能力就越低。
不是所有的大流行都是致命的。抗原转移保证了新的病毒会感染大量的人,但并不能保证它能杀死大量的人。二十世纪发生了三次大流行。
最近的一次新病毒袭击是在1968年,当时H3N2 “香港流感 “在全球范围内传播,发病率很高,但死亡率很低--也就是说,它使许多人生病,但死亡的人很少。亚洲流感 “是一种H2N2病毒,出现在1957年;虽然与1918年完全不同,但这仍然是一场激烈的大流行。当然还有1918年的H1N1病毒,这种病毒创造了自己的杀戮场。