新冠病毒是如何致死的?

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抗击新冠的核心应该是尽快搞清楚这种病毒到底是如何杀人的,以期减少重症率和死亡率。

文|袁越

一个人感染了艾滋病毒,早晚有一天会发展成艾滋病,不治疗的话肯定得死,几乎没有例外,所以抗艾的重点是防感染。但是,一个人感染了新冠病毒,大概率是轻症甚至无症状,即使发展成重症,也有很大可能会被治愈。所以,抗击新冠的核心应该是研究这种病毒到底是如何杀人的,以期减少重症率和死亡率。

说到毒理学,新冠病毒有个很特殊的地方,那就是不同的感染者会有完全不同的反应。有的人需要吸氧,有的人却只咳嗽几天就好了,甚至还有很多完全无症状的感染者。要想了解新冠病毒的杀人过程,首先必须搞清楚到底是什么原因导致了重症的发生。

不久前,来自意大利和德国的3位医生通过对中国、意大利和德国的数百例新冠病例所做的分析,得出结论说新冠病毒轻症转重症的转折点就是肺炎的出现而要想避免走到这一步,先天免疫系统的反应速度和强度是关键。

好莱坞电影《传染病》(2011)剧照

具体来说,绝大多数通过呼吸道传染的病毒都会首先入侵上呼吸道。此时最先投入战斗的是先天免疫系统(Innate Immunity),其成员包括“甘露糖结合凝集素”(MBL)等广谱抗病毒大分子、干扰素等细胞因子、自然杀手细胞(Natural Killer Cells)等免疫细胞群落,以及大量非特异性抗体(IgA和IgM)等等。如果这第一道防线足够强大,病毒很快就被杀光了,感染者很可能连一点异样的感觉都没有,这就是无症状感染。如果这道防线没有那么强,但仍然强大到足以把病毒挡住,不让它们入侵到肺泡里,那么感染者就会表现为轻症,其症状主要包括咳嗽、喉咙痛、肌肉酸疼和发烧等。

通常情况下,如果感染者能维持轻症状态超过10天,人体的第二道防线,也就是获得性免疫系统(Adaptive Immunity)就会被动员起来。
这套免疫系统主要包括特异性抗体IgG,以及专门攻击病毒的T细胞等,战斗力极其强大。

对于大部分正常人来说,获得性免疫系统的威力都差不多,区别主要在第一道防线,也就是先天免疫的强度上。已知儿童和青少年的IgM强度水平和多样性都要比中老年人好很多,女性的IgM也要比男性强一些,这就是为什么新冠病毒更容易击垮老年男人的主要原因。

方舱医院里(黄宇 摄)

科学家们甚至发现,A血型的人病情往往要更重一些,O型血的人症状则普遍较轻,原因也是和不同血型影响了IgM的强度有关。

有两个群体值得单独拎出来说一说,这就是职业运动员和医生。前者经常需要进行大运动量训练,深呼吸的次数和强度都要比普通人多很多。此时人体的呼吸道往往会变冷变干,病毒更容易突破呼吸道表面黏膜和纤毛细胞构成的物理屏障,深入到肺泡之中,这就是为什么新冠疫情早期有很多职业运动员中招,而且病情往往较重的原因。

医生群体同样是新冠疫情的重灾区,原因则是因为他们往往在感染早期就接触到大量病毒,先天免疫系统来不及将它们清除出去,于是胜负的天平偏向了病毒一方,使得病情突破了转折点,进入了下一个阶段。

方舱医院内(远征 摄)
最近还有两项新的研究表明,体内缺乏维生素D的感染者也更容易转入下一个阶段,原因也和先天免疫系统的缺陷有关系。

这两项新研究的最初目的在于解释为什么不同国家新冠感染者的死亡率差异那么大,这事背后的原因至今扑朔迷离。

曾经有人认为,这个差异和不同国家的医疗水平有关,但死亡率很高的意大利北部恰恰是全欧洲医疗水平最高的地区之一,这个解释说不通。也有人认为这事和不同国家的年龄结构有关,但即使按照不同年龄段分别统计,各国的死亡率差异也极大。还有人认为这事和不同国家的核酸检测普及程度有关系,但通过对检测政策和检测范围差不多的若干国家进行横向对比,发现它们的新冠死亡率仍然有很大差别。

1月底,武汉大学中南医院急救中心接收的新冠肺炎重病号。(蔡小川 摄)

来自美国西北大学(Northwestern University)的一群科学家调查了来自中韩意法德英美等10个国家的新冠死亡病人,发现维生素D极度缺乏的新冠患者的死亡率远高于维生素D水平正常的对照组,两者的死亡率最多时可以相差一倍左右。

与此同时,来自爱尔兰都柏林三一学院(Trinity College Dublin)和英国利物浦大学(University of Liverpool)等研究机构的一群科学家研究了欧洲各国新冠死亡率和维生素D之间的关系,发现了同样的趋势。

维生素D除了来自饮食之外,还可以通过晒太阳来补充,所以像瑞典、芬兰和挪威等北欧国家的居民似乎应该最缺。
但研究人员发现,由于北欧国家多年来一直非常重视维生素D缺乏的问题,在食品中强制添加维生素D,导致北欧人体内的维生素D水平反而很高。相比之下,南欧人自以为阳光充足,但因为生活习惯的改变,他们已经不像前辈们那样花很多时间呆在户外了,结果意大利和西班牙反而成了全欧洲维生素D水平较低的两个国家,它们的新冠死亡率也是最高的。
众所周知,维生素D是人体必需的重要维生素,尤其对骨骼的生长和发育至关重要,但为什么它竟然和新冠的死亡率扯上关系了呢?原来,维生素D早就被证明能够加强先天免疫系统的活性,同时又能适当降低获得性免疫系统的活跃程度,防止发生细胞因子风暴(Cytokine Storm)。

换句话说,维生素D能够加强人体的第一道防线,避免感染转入下一个阶段,同时又能保证第二道防线不会失控,后者才是新冠病毒杀人的原因。

原来,当病毒侵入病人肺部深处之后,人体便会启动第二道防线,也就是获得性免疫系统进行防御。这套系统一旦失控,强烈的免疫炎症反应会产生大量粘液,浸润了呼吸道,导致病人呼吸困难,最终引发呼吸窘迫综合征(ARDS),直至死亡。

既然如此,如果医生们想办法清理病人的呼吸道,同时通过呼吸机来帮助病人呼吸,是不是就能避免死亡了呢?答案是未必,原因就在于新冠病毒还有很多更厉害的杀招。

蔡小川 摄

在大多数人的认知里,新冠是一种呼吸道传染病,病人大都死于肺炎引起的呼吸衰竭。但是,新的研究显示,大约三分之一新冠受害者的死因是心血管系统出了毛病。这不仅包括心肌受损引起的心脏病,还包括血管堵塞导致的高血压、中风和冠心病等等,这一点可以解释为什么糖尿病和高血压患者更容易中招。
值得注意的是,很多新冠病人的手指和脚趾会发生肿胀,严重者甚至会造成局部组织坏死,个中原因也是新冠病毒导致的局部贫血。甚至有人认为,新冠患者之所以会缺氧,原因也不一定就是肺泡受损,而可能是与肺泡相连接的毛细血管被堵住了,所以呼吸机不一定管用。
比起呼吸机来,也许医院更需要准备的是肾透析机,因为有研究显示,四分之一的新冠住院患者出现了肾衰竭。另一项研究发现大约一半的新冠住院患者尿液中出现了蛋白质甚至血液,说明病人的肾脏受到了严重损伤。

2月13日,金银潭医院隔离病房内忙碌的医护人员。(远征 摄)

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更要命的是,新冠病毒似乎还具备了突破血脑屏障,从而感染中枢神经系统的能力。
有一定比例的新冠患者出现了癫痫和中风等症状,严重者甚至失去了知觉。有研究者猜测,也许这就是为什么一些新冠患者明明血氧含量已经降到很低的水平了,却没有出现大口吸气的情况,因为他们的脑干受损,感觉不到自己已经缺氧了。
那么,新冠病毒到底是如何进入大脑的呢?有人认为它们先是感染了鼻腔,然后从这里进入了嗅球(Olfactory Bulb),后者可以直通大脑,病毒就是通过这条路径入侵脑组织的。另外,嗅球负责处理嗅觉信号,也许这就是为什么一部分新冠患者会失去嗅觉的原因。

除了上述这些至关重要的人体组织和器官之外,新冠病毒似乎还具备了入侵眼睛、肝脏和下消化系统的能力,这就是为什么相当一部分新冠患者会出现腹泻等症状。

蔡小川 摄

新冠病毒为什么会攻击这些肺部之外的器官和组织呢?答案应该不难理解。这种病毒入侵细胞的钥匙是一种名为血管紧张素转化酶2(ACE2)的细胞表面受体,这种受体的正常功能是调节血压,因此很多人体组织和器官的细胞表面都有ACE2,于是它们都有可能成为新冠病毒入侵的门户。

换句话说,呼吸道虽然是新冠战役的第一战场,但这种病毒具备了很强的扩散能力,很容易演变成为一种全身性疾病,这就是新冠病毒杀伤力的真正来源。

写到这里必须指出,上述观点大都来自论文预印本,尚未经过同行评议。新冠疫情发展太快,很多论文来不及评议就在论文预印本网站上发表了。这么做可以加快研究速度,便于我们尽快了解新冠病毒的特征,对于抗疫是有好处的。但是这么做也会导致论文质量良莠不齐,引用的时候必须格外小心。

话虽如此,本文介绍的研究进展已经获得了多家研究机构的认可,其结论还是比较可靠的,值得大家参考。





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