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新冠病毒的人体之旅——从侵入人体到体内肆虐,它对我们做了什么?


《科学》杂志的首页刊登了一篇文章,文章总结了新冠爆发以来的大量临床研究资料,详细地描述了新冠病毒是如何在人们体内肆虐以及对我们的身体功能产生了哪些影响。

COVID-19(Corona Virus Disease 2019)带给了我们一个格外寂静的春天。尽管国内的疫情随着武汉的“解封”暂时缓和下来,但是世界范围内,人们同新冠病毒的战役仍在持续着。对COVID-19,大部分人可能只知道它是一种严重的呼吸系统疾病,而近日,《科学》杂志的首页刊登了一篇文章,文章总结了新冠爆发以来的大量临床研究资料,详细地描述了新冠病毒是如何在人们体内肆虐以及对我们的身体功能产生了哪些影响。

 

两张分别为霍普金斯大学疫情地图的截图;第一张图截自2月4日,第二章截自4月21日;可以从数字的增长感受到病毒传播的震撼

 

病毒的入侵

 

新冠病毒(SARS-CoV-2)的感染一般起源于携带病毒飞沫的吸入,而它进入人体后抵达的第一站,就是我们的鼻腔。也是在这里,新冠病毒找到了它在人体中第一处温暖的家——表面富含“血管紧张素转换酶2(ACE2)受体”的细胞。

 

新冠病毒为什么要跋山涉水地寻找这样一类细胞呢?答案很简单,为了把自己的基因传递下去,即为了自己的后代

 

在人类社会,我们生养一个孩子需要很多的条件、资源以及漫长的时间。但对于病毒来说,一个活着的细胞就够了。对于新冠病毒,则是一个表面有ACE2受体的活细胞。之所以执着于细胞,是因为病毒本身是一类没有细胞结构的生物,它仅有一段证明自己存在的遗传物质和保护它的蛋白质外壳。所以,当病毒想要进行自我增殖时,它会发现自己什么都做不了,因此“进入一个细胞,利用细胞中现成的物质完成自己的复制增殖”这样一个大胆的想法就产生了。

 

而进入细胞也不是一件容易的事,对于一个结构简单的病毒来说,入侵一个细胞就好像孤身一人潜入一栋技术先进的大楼,持枪闯入是不行的,最简单可行的方法还是:一个大意的保安,一张假的通行证,堂而皇之地从正门进入。而在新冠病毒的入侵中,那个大意的保安就是我们细胞表面的“ACE2受体”,而那张假的通行证就是新冠病毒表面“刺突糖蛋白”。

 

当病毒成功侵入细胞内部,它会部分地劫持细胞内的指挥系统,偷偷用细胞内的“合成工厂”来复制、合成自己的遗传物质与蛋白质,组装新的病毒。而新生的病毒继承了父辈的智慧——收买保安、假通行证、入侵大楼、完成自己的复制增殖。

 

这时,新冠病毒已经开始在人体中繁殖了,这一时期感染的人们会携带大量的病毒,这些病毒可能会随着呼吸或飞沫进入到空气当中,传染给其他的人。

 

新冠病毒对人体各部位影响的示意图

 

肺泡主战场

 

而在感染者的体内,扩大的病毒军队会继续挺进。沿着呼吸道行进,它们很快会发现另一处土壤肥沃之地——同样表面富含ACE2受体的肺泡细胞。

 

肺泡位于我们呼吸道的末端,含有丰富的毛细血管网络,从呼吸道呼入的氧气会在这里进入到我们的血液,同时,组织代谢产生的二氧化碳也会在这儿被排入肺部,气体伴随呼吸,完成了一次优雅的交换。

 

从上面可以看出,肺泡在我们身体中地位之重。当新冠病毒混入这里,就不那么好隐藏了,而随着病毒形迹的败露,制裁它们的武装部队(即免疫细胞)也纷纷赶来。这些武装士兵装备精良,配有高级的杀伤性武器,可以大规模的消灭入侵的不法分子,不过,他们选择了错误的交战地点——肺泡。

 

首先赶到的免疫细胞会在发现病毒的部位释放信号弹——炎症趋化因子,这些趋化因子会召集其他友军相继赶来,同时增大血管的通透性,方便友军从血管抵达后快速进入战场。不过,战争的持续进行严重影响了肺泡的工作,而且不仅仅是扰乱效率那么简单。为了部队驻扎而开放的血管会给肺泡腔带来积液,气体的交换作业变得困难;同时,战争无情,除了那些被病毒侵入的肺泡细胞会被免疫细胞处决,其他肺泡细胞也会因此而受到连累,原本祥和的气体交换港口硝烟四起,无暇担负起原本的职责。

 

这些表现在我们的身上,就是炎症伴随的发热、肺部功能受损导致的咳嗽、呼吸浅快或困难,严重还会发展出“急性呼吸窘迫综合征(ARDS)”。

 

其它分战场

 

除了肺泡主战场,这场战争还可能扩展出其它分战场。

 

一篇发表在《JAMA》记录了中国武汉市416例COVID-19患者的临床研究记录表明,有四分之一的患者出现了心脏的损害;另一项同样来自武汉的研究表明,在记录到的入住ICU的36名COVID-19患者中,有44% 的患者出现了心律不齐,似乎除了肺部外,心血管也成了受累的系统之一。

 

目前,对于新冠病毒造成心血管功能损伤的原因还没有完全调查清楚。不过,就像肺泡细胞一样,我们的血管内皮细胞上也有令人担忧的保安——ACE2受体,易受到新冠病毒的青睐,这也可能帮助我们解释,为什么有心血管疾病(糖尿病、肥胖、高血压等)的患者病情会更重;此外,肺部动荡的局势造成的气体交换困难、两军交战造成的杀伤也会进一步影响到心血管的功能。

 

肾脏也是这场战争的分战场之一。

 

新冠病毒感染造成了部分患者的肾功能损害。根据一篇预印本文章,在85例住院的COVID-19患者中,有27%出现了肾衰竭;另一份包含200例住院患者的研究结果则表示,有59%的患者尿液中检测出了蛋白质,两者都表明了不同程度肾脏损伤。

 

在对一位COVID-19患者的尸检中,人们通过电子显微镜在他的肾脏中发现了新冠病毒的颗粒,这证明了肾脏可能是新冠病毒的直接受害者。此外,作为负责身体中水和废物排出的基层工作单位,肾脏也极易受到战火的波及。之前提到的,免疫武装部队会释放炎症因子,增加血管的通透性,用于部队的高效流通,而这会造成血液中的水分也一起渗入到组织当中,造成身体中血液流量的减少,而肾脏作为基层组织,分得到的血流会更少,这会造成排泄的减少,严重会导致肾脏功能的衰竭。而且,肾脏担负的排泄职能也使它易遭受药物代谢的毒副作用,事实上,一些治疗新冠的抗病毒药物都有加重肾脏损伤的风险,包括瑞德西韦。

 

此外,除了像肾脏这样的基层组织,在人体的最高司令部——大脑中,同样出现了新冠病毒的身影。

 

图为一位COVID-19出现脑炎症状患者脑损伤的示意图,箭头处为损伤区域

 

一个日本的治疗团队在对一位伴有脑炎症状的COVID-19患者的脑脊液进行检测时,发现了新冠病毒,证明了这种病毒成功突破了我们的血脑屏障,入侵到了机体的最高指挥中心

 

还有一些研究表明,新冠病毒可能会感染胃肠道,并通过粪便继续传播;也会感染我们的眼结膜,造成结膜炎。

 

这篇文章着重阐述了新冠病毒的入侵对我们的身体造成了哪些影响,而从结论来看,新冠感染对我们身体的危害远不止“呼吸困难”那么简单,很多的并发症会相继出现,而真正了解它如何在我们体内肆虐,还需要很长的路要走,可能比战胜这次疫情的时间更加漫长。

 

参考文献:

Meredith Wadman. How does coronavirus kill? Clinicians trace a ferocious rampage through the body, from brain to toes. doi:10.1126 / science.abc3208


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