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新型冠状病毒如何突破人体的第一道防线?

发布时间:2020-6-5   点击次数:353   来源:

      新冠肺炎疫情(COVID-19)肆虐全球。3月11日,新冠肺炎疫情被世界卫生组织(WHO)总干事谭德塞宣布为“全球大流行”,警戒级别升至最高级6级。有研究提示,在没有防控措施情况下,新型冠状病毒(以下简称:新冠病毒)的基本传染数(R0)(衡量病毒传染能力,指在没有外力介入且人群没有免疫力的情况下,感染者会把疾病传染给其他人的平均人数)最高可达5.7 ,远高于非典(SARS-CoV)在流行期间的2.0~3.5的R0值。为什么新冠病毒感染人群如此之大?传播效率如此之高?其传播途径、入侵部位、结合位点、体内复制等,都是科学家们正在不断研究的问题。


传播途径

      目前已知,新冠病毒的传播途径主要是呼吸道飞沫传播和密切接触传播,传染源主要是新冠肺炎确诊患者。但研究证明,新冠病毒在感染的潜伏期末就可有高传染性,轻症感染、不典型感染以及无症状感染者都具有传播风险。在相对封闭的环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下,存在经气溶胶传播的可能;来自武汉2家医院的研究显示 ,良好的通风可以有效降低气溶胶传播新冠病毒的风险。


侵部位

      呼吸道传染病是指病原体从人体的鼻腔、咽喉、气管和支气管等呼吸道感染侵入而引起的有传染性的疾病 。

      通常,鼻腔、气管和支气管、肺泡巨噬细胞这三道屏障共同发挥过滤、清除和排出异物的功能(图1),可有效抵御病毒等病原体的入侵。一旦病原体突破这三道屏障,将首先感染上呼吸道黏膜,引起咳嗽、流涕等轻微症状。若控制不及时,感染就会蔓延至下呼吸道,出现较严重的症状。就目前所知,新冠病毒可能首先入侵上呼吸道,而后侵犯下呼吸道的气管、支气管、肺及其他脏器。


图1 保护呼吸的三道屏障


结合位

      现有研究显示 ,新冠病毒与SARS冠状病毒相似,都是通过病毒表面的棘突蛋白(Spike蛋白)与人体血管紧张素转换酶2(ACE2)结合入侵细胞,在细胞内复制增殖。此外,新冠病毒的棘突蛋白能够利用宿主细胞的蛋白酶,促进自身对细胞膜的亲和力,有助于进入ACE2蛋白水平低的细胞中(图2);就如一把“万能钥匙”,畅通无阻地侵入呼吸道细胞,突破人体保护屏障。


图2新冠病毒侵入细胞的结合位点


毒复制

      一旦新冠病毒RNA进入人体细胞内,便利用细胞大量复制,并不断入侵其他细胞。当感染者体内病毒快速复制至数量足够多时,人体会出现临床症状,如发热、干咳、咽痛、嗅觉和味觉丧失,或头痛和身体痛等。

      由于肺部的开放性,病毒容易通过呼吸道进入肺,而且肺泡中富含ACE2受体,所以肺部是新冠病毒的主要战场。病理学解剖研究 发现,COVID-19患者肺部损伤严重,可见大量黏稠的分泌物从肺泡内溢出,并且在心脏、肝脏、肾脏、脾脏、大脑等部位都检测到病毒,而肺部、咽部病毒浓度最高。新冠病毒在肺组织细胞中大量复制,是造成组织器官损伤的直接原因。

      病毒大量复制可能带来另一个结果。由于免疫系统过度反应,免疫细胞的无差别攻击,导致更多组织损伤,甚至发生多器官功能衰竭。德国的病理解剖研究 发现,受解剖的12名患者中有7人(58%)死前已形成深静脉血栓,肺栓塞是其中4名患者死亡的直接原因。新冠病毒感染可能会影响凝血系统并破坏血管内壁,引起血栓的形成,从而导致肺栓塞。病毒大规模增殖所引起的细胞因子风暴,也是促进血块形成和血管阻塞的可能原因。

      新冠病毒大量复制后可通过多种方式对肺部及其他重要器官造成损伤,因此,抑制起始感染部位的病毒复制显得十分重要。


鼻部/咽部是新冠病毒感染人体的初始部位

      2020年4月初,《Nature》杂志发表的有关患者病毒学特征的研究指出 ,新冠肺炎确诊患者出现症状后的1天~5天,在口咽/鼻咽处发现有大量新冠病毒存在。这与已知的其他冠状病毒复制规律有所不同,SARS患者上呼吸道病毒数量在发病第7天最多,MERS患者上呼吸道病毒在发病第10天数量最多,但新冠病毒鼻咽部病毒复制更迅速,数量更庞大。通过病毒动力学分析发现(图3),大多数患者口咽/鼻咽的病毒复制虽处于高峰,但症状出现后逐步下降,新冠病毒复制高峰是在上呼吸道症状出现前(即无症状感染阶段)。该研究结果提示,潜伏期末的无症状状态、轻症感染者和不典型感染者都具有传染性,存在着传播风险。


图3 新型冠状病毒动力学、血清转化和临床观察

虚线代表症状出现前咽拭子病毒载量的推测趋势

      进一步研究发现,新冠病毒入侵上呼吸道后不只是停留,而是处于活跃复制状态。病毒将上呼吸道鼻部/咽部作为“复制工厂”,不断生产更多新的病毒。发表在《Nature medicine》的研究结果进一步证实,新冠病毒可侵染鼻部的杯状细胞,这种细胞具有持续分泌能力,其最重要的功能是分泌黏液等物质。借助这种细胞的能力,新冠病毒可更高效地排出,感染更多细胞,黏液中的病毒通过呼吸道飞沫、接触等方式传播出去,感染更多人。

      病毒在潜伏期迅速复制,达到一定数量后,便会造成局部细胞损伤,引起上呼吸道症状,如流涕、咽痛、咳嗽等,81%新冠病毒感染者可出现以上轻症表现。如果此时进行及时有效的抗病毒干预,将有助于阻止快速复制的病毒继续下行入侵气管和支气管,以保护肺部免受侵袭。


加强人体第一道防线预防感染

      从上述两个研究可知,新冠病毒起始入侵部位在鼻咽部黏膜,而且快速在上呼吸道大量复制,病毒可通过呼吸道排出体外,传播感染其他人。如何科学加强人体呼吸道第一道防线,建议从以下三点做起:

      首先,实施有效物理阻隔,切断传播途径。

      美国麻省理工大学的研究团队在《The Journal of the American Medical Association》上发表有关病毒传播途径的研究显示 ,携带病毒的鼻咽部分泌物在咳嗽时,液滴可传播至6米外,通过喷嚏可传播8米。《Proceedings of the National Academy of Sciences》上发表的结果发现 ,说话时产生的微液滴可以在封闭的环境中停留12分钟,这些都为新冠病毒广泛传播提供了可能。日本的一项模拟实验研究显示,一位新冠病毒感染者进入餐厅用餐,如果不加防护,30分钟就可将病毒传遍整个餐厅。美国疾控中心发布的一篇文章 也提示,一位无症状感染者外出用餐,结果同餐厅的3个家庭共9人在用餐后感染了病毒。

      从这些研究中不难发现,只有远离传染源,切断传染途径,才可有效阻断病毒传播。在没有有效疫苗和特效药物的情况下,从我国抗疫成功的经验里也可以看到,通过及早发现、有效隔离传染源,同时配合戴口罩、勤洗手这些阻断传播途径的措施,是最有效的控制新冠病毒传播的方法,而且可以快速控制疫情。

      其次,保持规律健康生活以提高免疫力,增强对抗病毒感染的能力。

      面对新冠肺炎,除了上述防护措施外,增强个体抵抗力是较为有效的防病治病措施。机体营养状况与免疫功能关系密切并相互影响,摄入合理营养是维持正常免疫功能的基本条件。因此,保持良好的饮食状态、注意饮食合理搭配、适当增加优质蛋白质,有助于机体增强对抗病毒感染的能力。

      运动与机体免疫功能密切相关,规律适当的运动可以增强人体免疫能力,增强对感染性疾病的抵抗力。运动与机体免疫功能密切相关,适当的锻炼可以刺激免疫系统帮助提高对新冠病毒的抵抗能力。此外,充足且有质量的睡眠有助于提高机体免疫力,反之,如果睡眠不足或者睡眠质量差,可导致人体免疫力下降,为病毒感染提供机会。因此,注意劳逸结合有助于提高机体免疫力。保持规律健康的生活节奏有助于提高人体免疫力,增强对抗病毒感染的能力。

      第三,适当对高危人群和易感人群进行早期干预,可能带来获益。

      《Clinical Infectious Diseases》的一项研究发现 ,新冠病毒可通过高度糖基化实现免疫逃逸,抑制干扰素等抗病毒细胞因子的分泌,使得病毒在入侵早期逃过免疫监视和免疫应答,让人体更容易受病毒侵染。该研究结果提示,对新冠病毒感染的高危人群和易感人群,病毒暴露后,在鼻咽部补充外源性干扰素可直接抑制病毒复制,同时通过提高人体固有免疫力来及早清除病毒。

      一项在湖北抗疫期间开展的干扰素α鼻腔给药预防新型冠状病毒感染的研究[12]结果显示,2,944名健康医务人员接受连续4周的干扰素α鼻腔预防性用药,不管是高危人群(直接接触确诊患者)还是低危人群(未直接接触确诊患者),都没有人员发生新冠病毒感染。

      既往我国在使用干扰素α治疗儿童毛细支气管炎、病毒性肺炎、急性上呼吸道感染、手足口病及SARS等病毒感染性疾病方面,积累了较丰富经验,并形成了相应专家共识。早期使用干扰素α有助于减轻症状,缩短病程。我国《儿童新型冠状病毒感染诊断、治疗和预防专家共识》第一、第二版中推荐,干扰素α喷雾剂和干扰素雾化可用于儿童新冠病毒感染的抗病毒治疗。为保护易感的脆弱人群,接触可疑新冠病毒感染患者的高危人群也可以局部使用干扰素α喷雾剂进行预防。


特约供稿:首都医科大学附属北京地坛医院感染性疾病诊疗中心主任医师 蒋荣猛

参考文献:

[[0]] Sanche S, Lin YT, Xu C, et al R. High contagiousness and rapid spread of severe acute respiratory syndrome coronavirus 2. Emerg Infect Dis. 2020 Jul. DOI:10.3201/eid2607.200282

[[1]] Liu Y, Ning Z, Chen Y, et al. Aerodynamic analysis of SARS-CoV-2 in two Wuhan hospitals. Nature (2020). https://doi.org/10.1038/s41586-020-2271-3.

[[2]] 李清华. 急诊呼吸道病原体职业暴露的应急预案. 中华护理杂志. 2017, 52(S1):29-31.

[[3]] Zhou P, Yang XL, Wang XG, et al. A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin [J]. Nature, 2020, 579:270–273. DOI: 10.1038/s41586-020-2012-7.

[[4]] 刘茜, 王荣帅, 屈国强, 等. 新型冠状病毒肺炎死亡尸体系统解剖大体观察报告, 法医学杂志, 2020, 36(1):21-23. DOI: 10.12116/j.issn.1004-5619.2020.01.005.

[[5]] Wichmann D, Sperhake JP, Luetgehetmann M, et al. Autopsy Findings and Venous Thromboembolism in Patients With COVID-19: A Prospective Cohort Study. Annals of Internal Medicine, 2020. DOI: 10.7326/M20-2003.

[[6]] Wölfel R, Corman VM, Guggemos W, et al. Virological assessment of hospitalized patients with COVID-2019 [J]. Nature, 2020. DOI: 10.1038/s41586-020-2196-x.

[[7]] Bourouiba L. Turbulent Gas Clouds and Respiratory Pathogen Emissions: Potential Implications for Reducing Transmission of COVID-19. JAMA. 2020;323(18):1837–1838. DOI: 10.1001/jama.2020.4756.

[[8]] Stadnytskyi V, Bax CE, Bax A, Anfinrud P. The airborne lifetime of small speech droplets and their potential importance in SARS-CoV-2 transmission. PNAS, 2020. DOI: 10.1073/pnas.2006874117.

[[9]] Lu J, Gu J, Li K, et al. COVID-19 outbreak associated with air conditioning in restaurant, Guangzhou, China, 2020. Emerg Infect Dis. 2020. DOI: 10.3201/eid2607.200764

[[10]] Chu H, Jasper Fuk-Woo Chan, Yixin Wang, et al. Comparative replication and immune activation profiles of SARS-CoV-2 and SARS-CoV in human lungs: an ex vivo study with implications for the pathogenesis of COVID-19. Clinical Infectious Diseases, 2020. DOI: 10.1093/cid/ciaa410/5818134.

[[11]] Meng Z, Wang T, Chen L, et al. An experimental trial of recombinant human interferon alpha nasal drops to prevent coronavirus disease 2019 in medical staff in an epidemic area. medRxiv, 2020, May 07. https://doi.org/10.1101/2020.04.11.20061473.




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