历史上,人类已经领教过H2N2、H3N2和H5N1的威力。即便是现在广受大家关注的甲型H1N1,也并不完全陌生。在1918-1919年时,被称为“西班牙
流感”的它曾经席卷全球,造成了超过2亿人感染,超过4000万人死亡,比第一次世界大战的死亡人数还多。
只是,这一次卷土重来的甲型H1N1流感病毒,经历了多次基因重组和变异,它的性质也大大区别于1918年的病毒。考虑到新病毒的流行出现了人传人的现象,世界卫生组织于4月29日将警戒等级提升到了接近最高防控标准的五级。
打仗贵在知己知彼,在甲型H1N1流感已经进入中国的今天,不妨一起来关注这场发生在微观世界里的病毒战役。
恐怖分子——流感病毒
在我们生活的星球上,有人,有动物,有植物,还有大量肉眼看不见的病原体。病原体是一种可以引发疾病的小个子,包括病毒、
微生物和
寄生虫等一些东西。流感病毒,是其中的一种颗粒。
它长得像极了水雷:圆圆的脑袋上插满了两种不同形状的小棍,看上去像柱子的是“血凝素”H,长得像蘑菇的叫“神经氨酸酶”,简称是N。这两个蛋白质对流感病毒意义重大,除了根据它们的类型来区分病毒所属的不同亚型外,H和N还是流感病毒赖以生存的重要武器。
一个流感病毒的直径大约是100纳米,相当于一米的1000亿分之一。与之相比,人体的基本组成单位细胞要庞大得多。即便是人类血液里的体内较小的淋巴细胞,直径也有5000纳米,是流感病毒的50倍。
流感病毒无法在空气中长时间存活,它通常是“寄宿”在人和动物的细胞里。人和哺乳动物的呼吸道黏膜为病毒存活提供了适宜的温度和湿度,于是,人的呼吸道黏膜上皮细胞,就成了它们比较满意的巢窝。
人和动物的细胞虽然相对庞大,但也不是随便来一个病毒就能钻得进去。这时候,作为武器的H就开始显现它超强的战斗能力。它携带有破解呼吸道黏膜上皮细胞表层部分组织的密码,一旦在布满褶皱的细胞壁上找到对应的受体,H会立即引导病毒粘上去。它像钥匙开锁一样,可以诱导细胞膜的内陷形成一个吞噬泡,将病毒慢慢带入细胞里。
在呼吸道黏膜上皮细胞里,有一个非常关键的部位,叫做细胞核。它通过存储并不断复制
遗传物质基因,来完成人自身的生长和发育。 流感病毒的圆脑袋里也存有8个可复制的基因片段。当狡猾的流感病毒进入呼吸道黏膜上皮细胞,并把它的遗传基因注入细胞之后,这些基因就会进入细胞核,抢占人类的地盘,用人类的机器来批量生产它自己的基因。
别看流感病毒个头小,经过大批量的复制,也能充满细胞核和整个细胞。最后,它还会再冲出去,把作战阵地转移到另外一个细胞里。但这种转移也并不容易,原来的细胞组织会牵扯病毒粘在细胞表面,不让它逃逸。这时候病毒需要动用另外一个武器N,N就像一把利剑,可以斩断外逃病毒与原有细胞间的联系。
如果被大量的病毒侵袭细胞,对人和动物来说都是件危险的事,因为这将影响他们自身组织正常的工作和休息。比如呼吸道黏膜上皮细胞被流感病毒侵占后,就会影响到他们的呼吸。当这些流感病毒在他们体内繁衍太多时,人和动物就开始感到发热、咳嗽、恶心、呕吐、乏力。这时候,
感冒就来了。
更可怕的是,流感病毒在击倒一个人或一只动物的同时,还会向更多的人和动物发起攻击。它们先是通过尿液、粪便或者是呼吸道分泌物进入空气。紧接着,它们粘附在各种漂浮物中,一旦空气将其卷入人和动物的呼吸,这些病毒就将展开新一轮的攻城略地。
组装部队——甲型H1N1
像恐怖分子一样的流感,隔几年就改头换面造访人间一次,这一回它的新称谓是“甲型H1N1”。
与以往的猪流感、人流感、
禽流感都不相同,这是一支经历复杂变异、重组的新个体。根据美国疾控中心的分析,甲型H1N1很可能是人类流感病毒、北美洲禽流感病毒,以及北美洲、欧洲和亚洲猪流感病毒的混合体。
这种新病毒的杀伤力远远超出了人们的想象。从4月份在墨西哥韦拉克鲁斯州的一名4岁男孩身上发现它到现在,短短两个月时间里,就有30多个国家和地区的5000多人染上了这种疾病。在
疫情最严重的墨西哥,已先后有五六十人死于这场“瘟疫”。
关于甲型H1N1的结构,美国当地媒体《新科学家》杂志4月29日发表的文章分析,新病毒株包括5个猪流感基因片段、1个人流感片段和2个禽流感片段。如此复杂的甲型H1N1从哪里来的?到现在为止,科学家们还没有完全掌握它的确切踪迹。
但这并不妨碍我们从原理上进行分析。假设同时存在猪流感、人流感和禽流感三类病毒,它们在同一时间内向同一个细胞发起攻击,并且巧合的是,它们的H都破译了进入这个细胞的密码,并且差不多同时冲了进去!于是,就会有24个来自不同病毒的基因片段进入细胞核。随着细胞核内复印机器的不断运转,这些基因疯狂地复制它们自己,然后在一团混乱中,24种不同的基因片段开始复杂的变异、重组。最后每8个一组结成新的病毒个体。
上面的过程有点像部队组合——最开始是红、白、蓝三队各有8名士兵,把他们拉入一个特殊的仓库后,每个人都可以无限制地复制自己。于是,24名士兵变成了24种士兵。这时候不分颜色,随便在人堆里挑出8个兵组队,就形成了一个崭新的团队。
新组建的病毒军团实力可能比原来强,也可能较原来弱,甚至很多本身就不能存活。活下来的新病毒也要遵循优胜劣汰的法则,它们中的大部分会战死在微观世界的病毒大战中,个别强者突出重围,便成了新一代的勇士。
甲型H1N1流感病毒就是这样一支勇士团队。
当然,上面的过程仅仅是我们的科学假设,真实的情况较难出现那么多的巧合。来自哥伦比亚大学的研究发现,原有流感病毒H1N2和H3N2对新产生的甲型H1N1流感病毒的基因都有“贡献”,而H3N2猪流感病毒已经被发现是由猪流感、人流感和禽流感三者的基因片段重配而成。这也就是说,甲型H1N1流感病毒的产生经历了漫长而复杂的过程,现在已经很难分清楚,到底是先由人传给的猪,还是猪传给的人。
另外,对于谁是甲型H1N1流感病毒的宿主,目前也还没有得到确认。由于猪的呼吸道黏膜上皮细胞同时具有人流感病毒和禽流感病毒的受体,理论上易于成为禽、猪、人流感病毒的共同宿主,科学家们倾向于认为,猪作为甲型H1N1流感病毒重组“混合器”的可能性较大。
病毒狙击手——抗体
流感病毒的杀伤力固然强大,但人和动物也不是就等着被动挨打。在人体内,活跃着另外一群“士兵”,它们能够鉴别以往到访过的病毒和细菌,并阻止它们的非法入侵。 我们管这些健康卫士叫“免疫球蛋白”,也就是生物学常说的“抗体”。
对于流感病毒来说,几乎每一次入侵人体,都会遭遇抗体的殊死搏击。在这场战斗中,谁胜谁负成为决定人是否染病的关键。
一旦抗体败下阵来,人就得服用药物才能阻击病毒侵袭。我们经常听说的“达菲”,就是这样一种常用的抗病毒药物。它可以抑制神经氨酸酶N的作用,因而可用来降低流感病毒进攻的速度。
了解病毒的传播规律还有助于我们提前展开预防。比方说,如果我们拥有一种与甲型H1N1结构类似,毒副作用又相对较弱的病毒株,就可以通过减毒或灭活将它做成疫苗。注射这种疫苗,可以培养抗体对甲型H1N1病毒的认知能力,进而提高他们的作战效率。
但是,新疫苗的研发需要时间和过程。尽管目前全球疫情严重,但人们一时也找不到可用的疫苗。在这种情况下,人类唯一能做的预防办法就是,切断病毒传播途径,让甲型H1N1没机会接触我们的呼吸道黏膜上皮细胞。
对于单个的人来说,佩戴防病毒口罩是最简单易行的办法。对于整个国家而言,一方面需要加强出入境
检验检疫,尽量将外来病毒阻挡在国门之外;另一方面,对于已经发现的病毒感染者,要立即实施隔离。
“战争”之外的反思
口罩、出入境检验检疫、疫苗、抗病毒药物……尽管我们有这么多的阻击武器,不断变异和重组的流感病毒还是让人心有余悸。
有没有办法彻底扼杀病毒,或者阻止它的重组、变异呢?以现有的科学条件,我们还没有办法做到。
不仅如此,随着人和动物、禽鸟相处的日益增多,人与人之间国际交流的频繁,疫病的传播流行反而出现了越来越复杂化的势头。
鼠疫、疯牛病、口蹄疫、禽流感、甲型H1N1……人畜共患病愈演愈烈,似乎在不断提醒着人类:警惕不良生活方式对周围环境的破坏!逆自然规律的行为,最终受害的还是人类自己!
就甲型H1N1病毒的复杂变异来看,有病毒本身复制能力方面的原因,但也与人、动物、禽鸟的密切接触不无关系。有微生物专家指出,养殖业,尤其是规模化饲养家禽、家畜的出现,客观上增大了病毒在人、动物和禽类之间互相传播的几率。而人对饮食卫生的不重视,毫无顾忌地生吞禽鸟、兽类,也会加速食源性病菌的传递。
此外,人口的频繁流动也为病毒传播提供了便利。甲型H1N1不同于以往,除融合猪、人、禽三种不同宿主来源的病毒基因的因素外,很可能还与融汇了来源于北美病毒和欧亚病毒的基因片段有关,而且这很可能是这次流感能够广泛传播的重要原因。
我们显然不能因此坐以待毙。可以采取的措施是,培养人类自身科学健康的生活方式,塑造人与自然的和谐关系。
譬如说,饲养员要及时打扫、清理鸡舍、猪舍,定期进行消毒,进出饲养场所时佩戴口罩、穿上防护衣,定期对家禽、家畜的疾病检疫等。爱食野味的人应尽量少吃食谱之外的野生动物,吃家禽、家畜的肉也要加热煮熟。
对于那些经常外出工作、旅游的人来说,在疾病高发期要避免进入疫区。日常生活中也要注意勤洗手,以减少皮肤沾染病毒颗粒的几率,避免其进入呼吸道。
总而言之,生活中的朴素道理就是,对细节问题严加注意,就能在最大程度上保护我们自己。
(感谢中国科学院病原微生物与免疫学重点实验室刘翟博士为本文提供的大力帮助)
【链接:人类流感大劫难档案】
■ 1580年,欧洲爆发大规模流感,数月之间罗马死亡9000人,马德里变成空城,意大利、西班牙各增加了几十万座新坟。
■ 17世纪,世界上出现了三次流感大暴发。其中,1658年,意大利威尼斯的一次流感大流行使6万人死亡。
■ 1918年,世界上爆发了历史上最着名的严重流感大流行——“西班牙流感”(病毒类型H1N1)。在这场流感之后,美国人的平均寿命下降了10年。
■ 1957年, “亚洲流感”(病毒类型H2N2)骚扰了亚洲所有国家,之后又在澳洲、美洲和欧洲蔓延。全球200多万人遭遇厄运。
■ 1968年7月,由甲型流感病毒(H3N2)所致的“香港流感”在香港大规模爆发,之后蔓延至欧美国家,美国有3.4万人因感染致死,伦敦亦有很多人染病。
■ 自从2003年以来,全球有400多例H5N1禽流感感染的病例,其中258人死亡。 (本文来源：中国周刊 )
作者：
2009-6-7