为什么有些人感染冠状病毒后安然无恙?

一些科学家确信,免疫系统的过度反应只是故事的一部分

新冠肺炎 (Covid-19) 在全球范围内迅速蔓延的原因之一是,感染后的最初几天,人们感觉很健康。他们可能外出活动,在不知不觉中传播病毒,而不是待在家里卧床休息。但除了这些症状前患者之外,这种疫情持续无声蔓延也是由一群更神秘的人促成的:所谓的无症状感染者。

根据各种估计,在感染新冠肺炎 (Covid-19) 的人群中,有 20%45% 的人(甚至可能更多,根据美国疾病控制与预防中心最近的一项研究)在没有意识到自己曾感染过的情况下,就顺利度过了冠状病毒感染。没有发烧或发冷。没有嗅觉或味觉丧失。没有呼吸困难。他们没有任何感觉。

无症状病例并非新冠肺炎 (Covid-19) 独有。它们也发生在普通流感中,并且可能也出现在 1918 年的大流行中,伦敦帝国学院的流行病学家尼尔·弗格森 (Neil Ferguson) 表示。但科学家们不确定为什么有些人感染新冠肺炎 (Covid-19) 后安然无恙。“这在目前是一个巨大的谜团,”波士顿大学公共卫生学院的传染病专家唐纳德·西娅 (Donald Thea) 说。


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目前流行的理论是,他们的免疫系统击退了病毒,因此他们永远不会生病。但一些科学家确信,免疫系统的过度反应(即产生抗体和其他分子以消除感染)只是故事的一部分。

这些专家正在了解到,人体可能并不总是对病毒和其他病原体发动全面战争。它也可能有能力适应感染,有时甚至可以无缝衔接,以至于不会出现任何症状。这种现象被称为疾病耐受性,在植物中广为人知,但在动物中仅在过去 15 年内才被记录在案

疾病耐受性是指个体由于遗传倾向或某些行为或生活方式方面的原因,即使感染了会让其他人患病的病原体量,也能茁壮成长的能力。耐受性因感染而异,形式也不同。例如,当感染霍乱时,霍乱会导致水样腹泻,从而通过脱水迅速致死,人体可能会调动维持体液和电解质平衡的机制。在其他感染期间,人体可能会调整新陈代谢或激活肠道微生物群——无论需要进行何种内部调整,以预防或修复组织损伤或使细菌毒性降低。

研究这些过程的研究人员依赖于无法在人体上进行的侵入性实验。尽管如此,他们还是将无症状感染视为疾病耐受性发生在人体中的证据。至少有 90% 的结核杆菌感染者不会生病。对于全球 15 亿肠道寄生蠕虫(称为蠕虫)携带者来说也是如此。“尽管这些蠕虫是非常大的生物体,并且它们基本上会在您的组织中迁移并造成损害,但许多人是无症状的。他们甚至不知道自己被感染了,”麦吉尔大学的免疫学教授伊拉·金 (Irah King) 说。“因此,问题就变成了,人体会做什么来耐受这些类型的侵入性感染?”

虽然科学家们已经观察到动物感染期间最大限度地减少组织损伤的生理过程几十年了,但直到最近他们才开始从疾病耐受性的角度来思考这些过程。例如,金和同事已经确定了小鼠体内特定的免疫细胞,这些细胞可以增强蠕虫感染期间血管的弹性,从而减少肠道出血,即使蠕虫的数量相同。

“这已在植物、细菌和其他哺乳动物物种中得到证实,”金说。

“我们为什么会认为人类没有进化出这些类型的机制来促进和维持我们在面对感染时的健康?”他补充道。

在最近的《免疫学前沿》社论中,金和他的麦吉尔大学同事马齐亚尔·迪万加希 (Maziar Divangahi) 描述了他们对该领域的长期希望:他们写道,更深入地了解疾病耐受性可能会带来“传染病研究和发现的新黄金时代”。

科学家传统上将细菌视为敌人,这种方法产生了宝贵的抗生素和疫苗。但最近,研究人员开始认识到,人体内寄生着数万亿对最佳健康至关重要的微生物,并且人类与细菌之间的关系更加微妙。

自从生命诞生以来,好管闲事的病毒和细菌就一直存在,因此动物进化出管理以及对抗它们的方法是有道理的。攻击病原体可能有效,但也可能适得其反。首先,传染性病原体找到了逃避免疫系统的方法。此外,免疫反应本身如果不受控制,可能会变得致命,将其破坏性力量应用于身体自身的器官。

“对于新冠肺炎 (Covid) 之类的事情,我认为它将与肺结核非常相似,您会遇到这种金发姑娘情境,”密歇根州立大学的免疫学家安德鲁·奥利弗 (Andrew Olive) 说,“您需要适量的炎症来控制病毒,而不是损害肺部。”

科学家们已经确定的一些关键疾病耐受机制旨在将炎症控制在狭窄的窗口内。例如,肺部中称为肺泡巨噬细胞的免疫细胞会在病原体造成的威胁减弱后抑制炎症。

关于为什么对新冠肺炎 (Covid-19) 的反应范围如此之广(从无症状到轻微不适,再到在家休息数周到完全器官衰竭),我们仍然知之甚少。“现在还处于非常非常早期的阶段,”宾夕法尼亚州立大学的传染病专家安德鲁·里德 (Andrew Read) 说,他帮助确定了动物的疾病耐受性。里德认为,疾病耐受性可能至少部分解释了为什么一些感染者症状轻微或根本没有症状。他说,这可能是因为他们更擅长清除有毒副产品,“或者以更快的速度补充他们的肺组织,诸如此类的事情。”

关于无症状感染者的主流科学观点是,他们的免疫系统特别灵敏。这可以解释为什么儿童和年轻人占无症状人群的大多数,因为免疫系统会随着年龄的增长而自然衰退。无症状感染者的免疫系统也可能已被先前感染的较温和的冠状病毒(如引起普通感冒的冠状病毒)启动

无症状病例并没有引起医学研究人员的太多关注,部分原因是这些人不会去看医生,因此很难追踪。但索尔克生物研究所的生理学家和传染病专家珍妮尔·艾尔斯 (Janelle Ayres) 一直是疾病耐受性研究的领导者,她专门研究那些不会生病的小鼠。

这项研究的主要内容是所谓的“致死剂量 50”测试,该测试包括给一组小鼠足够的病原体以杀死一半。通过比较存活下来的小鼠和死亡的小鼠,她找出了使它们能够在感染中存活下来的特定生理方面。她使用多种病原体进行了数百次这种实验。目标是弄清楚如何在所有动物中激活维持健康的反应。

这些实验的一个标志——也是最初让她感到惊讶的事情——是存活下来的那一半小鼠非常活泼。它们完全没有受到与杀死它们同伴的相同数量病原体的影响。“我一开始认为……所有人都会生病,一半会活下来,一半会死去,但这不是我发现的,”艾尔斯说。“我发现一半生病死了,另一半从未生病并活了下来。”

艾尔斯在新冠肺炎 (Covid-19) 大流行中看到了类似的情况。像她的小鼠一样,无症状感染者似乎体内病毒的数量相似,与生病的人相同,但由于某种原因,他们保持健康。研究表明,他们的肺部在 CT 扫描中经常显示损伤,但他们并没有呼吸困难(尽管他们是否能完全逃脱长期影响还有待观察)。此外,最近的一项小型研究表明,无症状感染者产生的免疫反应弱于生病的人——这表明起作用的机制与对抗感染无关。

“如果他们有这些异常情况,为什么他们会健康?”艾尔斯问道。“可能是因为他们启动了疾病耐受机制。这些人是我们需要研究的对象。”

疾病耐受性研究的目标是破译使感染者保持健康的机制,并将这些机制转化为造福所有人的疗法。“您想要一种耐旱植物,原因很明显,那么我们为什么不想要一个耐病毒的人呢?”里德问道。

艾尔斯实验室的2018 年的一项实验为该目标提供了概念验证。该团队给小鼠注射了导致腹泻的感染,剂量为致死剂量 50 试验,然后比较死亡小鼠和存活小鼠的组织,寻找差异。他们发现,无症状小鼠利用其铁储存将额外的葡萄糖输送到饥饿的细菌中,而被安抚的细菌不再构成威胁。该团队随后将这一观察结果转化为治疗方法。在进一步的实验中,他们给小鼠施用铁补充剂,所有动物都存活了下来,即使病原体剂量增加了一千倍。

当疫情爆发时,艾尔斯已经在研究患有肺炎和新冠肺炎 (Covid-19) 标志性疾病——急性呼吸窘迫综合征的小鼠,急性呼吸窘迫综合征可由各种感染引发。她的实验室已经确定了可能为治疗靶向候选途径提供信息的标记物。下一步是将进展到新冠肺炎 (Covid-19) 严重阶段的人与无症状感染者进行比较,看看是否会出现与她在小鼠身上发现的标记物相似的标记物。

如果开发出一种药物,它的作用方式将与目前市场上的任何药物都不同,因为它将是肺部特异性的,而不是疾病特异性的,并且无论哪种病原体导致呼吸窘迫,都能缓解呼吸窘迫。

但尽管这种前景令人着迷,但大多数专家警告说,疾病耐受性是一个新兴领域,切实的益处可能还需要很多年才能实现。这项工作不仅涉及测量症状,还涉及测量体内病原体的水平,这意味着杀死动物并搜索其所有组织。“您无法真正在人体中进行受控的生物学实验,”奥利弗说。

此外,还有无数的疾病耐受途径。“每次我们弄清楚一个,我们都会发现还有 10 件我们不理解的事情,”金说。他补充说,每种疾病的情况都会有所不同,“因此这变得有点难以承受。”

尽管如此,越来越多的专家同意,疾病耐受性研究可能对未来治疗传染病产生深远的影响。马萨诸塞大学医学院的病毒学家杰里米·卢班 (Jeremy Luban) 说,微生物学和传染病研究“一直都集中在病原体作为入侵者,必须以某种方式消除”。正如艾尔斯明确指出的那样,他说,“我们真正应该考虑的是如何让人们不生病。”

本文最初发表于 Undark。阅读原文

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