认识病毒与抗击病毒

作者：陈昭妃博士

2003年的春天，让所有经历过它的人都无法忘记，哪不断变异的SARS病毒将一些人的生命永远夺去了，而另一些人在同它进行了一番顽强的抗争后却健康地走了出来，这样的结果是药物与医生的共同努力，除此之外我们体内自身的医生－免疫系统与SARS病毒的斗争也在战役中起到了决定性的作用。我们的免疫系统就像是一支军队，24小时保卫着我们身体的健康，而它的强弱则决定着我们抵御疾病入侵时的能力，它究竟是一支怎样的队伍呢！

骨髓和胸腺是我们主要的淋巴器官，骨髓就像是一个兵工厂，主要负责白血球和红血球的生产，而胸腺就像是一个训练场，我们主要的免疫细胞、淋巴细胞平时就主要在这里受训，准备接受各种特殊的任务。同时人体的免疫系统还包括一些外围的淋巴器官，如扁桃体、淋巴结、脾脏、盲肠，一旦有病毒或者病菌侵入我们的身体，它们便会立刻联合起来投入战斗，消灭一切入侵者。

除了上述几大器官，这支队伍成员里还包括了一些保护作用很强的免疫细胞。首先来认识一下能够针对不同病菌发射不同导弹的BT细胞。这个长得像花朵的细胞叫做巨噬细胞，它既是通讯兵又是战斗家，每当发现敌人入侵，它会马上通知其他战友集中到战场，和它们一起消灭外来侵略者，战斗结束之后它又变成了清道夫，把战后的战场清理得干干净净的。这个细胞被称为自然杀手细胞，又叫做NK细胞，它会产生一种特殊的物质，发现敌人并将它们摧毁。

正是因为有了这支复杂的队伍，24小时毫不放松，警惕地守护着我们的身体，所以我们的健康才得到了有利的保证。

细菌与病毒，傻傻分不清

1.   区别:

  • 细菌：有生命的，可以是有害的，也可以是有益菌。
  • 病毒：没有生命，靠寄居入侵人体细胞来繁殖。

2.   病症：

细菌的入侵可引致各种炎症，例如尿道炎、肠胃炎，肺炎、中耳炎；
由病毒引起的人类疾病种类繁多，已经确定的如流感、SARS，禽流感，水痘，带状疱症，扁平疣，牙周病以及天花、爱滋病、乙型肝炎。病毒是导致癌症发生的原因之一，可引致子宫颈癌、皮肤癌、肝癌等。

3.   治疗：

抗生素只能够毁灭细菌，抗生素没有办法毁灭病毒，但是大部分感冒其实都是病毒感染所引起的。如果是有了感染后胡乱使用抗生素，这时候免疫系统就会出现懒惰不工作的情况，那么下一次真正有敌人来的时候也不会工作了，因此抗生素一定不能滥用，因为滥用抗生素会使我们的免疫系统产生依赖性。
一旦有了感冒病毒侵入身体，这时候我们的“军人”就会发出“敌人来了”的信号，然后就会分泌物质，快速消灭敌人，如果没有能够毁灭掉敌人也不用担心，还有第二道防线，就是军库，可以制造出各种各样的武器，然后认清敌人进行攻击，消灭敌人。
抗生素与抗体，傻傻分不清

抗生素，只能消灭部分细菌，但无法抵抗病毒！还会伤肝伤肾，甚至可以培养出超级细菌。一定要谨慎再谨慎。

图上显示的就是免疫细胞中的一种B细胞，专门杀细菌和病毒。他身上的白色球体物质就是它分泌的抗体，也叫免疫球蛋白，B细胞非常强大，可以根据不同的入侵者分泌不同的抗体。

B细胞还有记忆功能，一旦入侵者再次攻击，她就会立刻产生特定的抗体与之战斗。我们的疫苗就是根据B细胞这个特性制造的。

抗体，可以消灭100%的细菌，也可以消灭100%的病毒。

这是一个健全的免疫系统应该有的功能！

世界上没有任何药物和医生可以代替我们的免疫功能！

详谈病毒

然而，病毒的存在给科学家们出了一道难题，让生命的定义变得模糊不清，因为它既像是生命，又不是生命。首先，从构成上来讲，病毒像所有细胞生命一样是由蛋白质、核酸、磷脂这些生命分子组成的。这就意味着它们也是高度有序的存在，是消耗能量才能生成的产物。其次，病毒也像细胞一样利用核酸分子来保存遗传信息。有些种类的病毒利用脱氧核糖核酸（DNA）作为遗传物质，有些则是用核糖核酸（RNA）作为遗传物质；有些病毒种类利用的核酸是单链，有些则是双链。相比之下，细胞则要统一得多，无论是什么生命形式的细胞，遗传物质都是双链DNA，而RNA大体上只作为从DNA到蛋白质的中间环节而存在。甚至，病毒也有自己的“围墙”，以保持自己这个生命世界的独立完整。包围细胞的围墙各式各样，但一定都会具有由磷脂分子组成的细胞膜，上面还插有不少蛋白质，起着物质通道或信号探测器的作用。病毒的围墙更是千差万别，但与细胞正相反的是，一定都会有一层完全由蛋白质分子组成的壳，称为衣壳。相对于柔软、流动的细胞膜而言，病毒的蛋白衣壳是坚实而固定的，还常常会搭建成正二十面体或螺旋体等结实的几何构型。

A.无包膜病毒；B.具包膜病毒。①衣壳，②核酸，③壳粒，④核衣壳，⑤病毒体，⑥外套膜，⑦刺突蛋白（图片来源：维基百科）

病毒无毒 但是有害

病毒，病毒，是不是靠毒素让人生病的呢？其实有很多致病细菌的确会释放一些有毒性的毒素小分子，令我们的部分身体机能被破坏，由此生病。反而“病毒”这名字是个大大的“冤假错案”，因为病毒其实是无毒的，并不会直接生产什么毒性物质。但是，病毒的杀伤力的确比细菌大得多。虽然病毒的“目标”仅仅是为了尽可能多地复制自己，可结果却是让细胞崩溃瓦解。细胞被病毒侵染之后，能快速生产出数量众多的病毒颗粒，具体数目因病毒不同而差异巨大，从数十个到数十万个不等。无论数目多少，这些新病毒的生产过程都会把细胞自身的能量和物质储备耗尽。最终，当这些病毒从细胞释放出去时，也就导致了细胞膜的彻底破裂。随着病毒在宿主体内的传播扩散，细胞一个接一个失去功能，死亡瓦解，宿主也就生病了。

左：噬菌体示意模型；右：细菌细胞中塞满了新生产的噬菌体| http://book.bionumbers.org/

比如以细菌为攻击目标的噬菌体，会造成细菌细胞的破裂和死亡。这种长得像外星飞船一样的病毒是生物学实验中细菌培养的大敌。再比如令人闻之色变的埃博拉病毒，会无差别地攻击各种人体细胞，令身体组织从内部瓦解，变得血肉模糊，所以它导致的疾病才会得名“出血热”。当然，病毒也有其他很多危害健康的方式。比如肝炎病毒反复杀伤肝细胞之后，肝脏会产生类似于伤疤的组织，逐渐累积就导致了肝脏纤维化，最终使肝脏失去生理功能。艾滋病毒则是专门侵害免疫系统中的重要卫士T细胞，通过杀死这些细胞让免疫系统瘫痪。所以有很多艾滋病人是由于免疫系统的失效而死于一些罕见的细菌或真菌感染。还有一些病毒会导致宿主细胞癌变，从而危害人类健康。比如宫颈癌患者当中有90%以上都是由于人类乳头瘤病毒感染所导致的。
人体的免疫系统也有丰富的手段来对抗病毒。

不过，除了免疫系统，现代人类手中还有药物。

药物能杀死病毒吗？

很遗憾，答案同样是否定的。我们其实还没有任何一种药物能够致任何一种病毒于死地。

很多人生病了会求医生给开一些抗生素，认为抗生素能杀死所有病原体。但实际上，抗生素类的药物能杀死的只是细菌而已，有些也能杀死衣原体，但它们对病毒都是完全无效的。

目前上市销售的抗病毒药物采取的策略与我们的免疫系统一样，要么就是阻止病毒对细胞的入侵，要么就是在某个步骤上阻断细胞内的新病毒生产。正因为如此，这些药物对抗病毒的效果就没有抗生素杀灭细菌的效果那么好，很难做到立竿见影，往往只能在一定程度上抑制病毒的扩散。

此外，抗病毒的药物也不像抗生素那样具备广谱性。如果你被细菌感染，医生往往会直接开药，不会去探究你到底是被哪种细菌感染的，因为临床上常见的病菌大都能被主要的几种抗生素杀死。毕竟，无论哪种细菌，它都是细胞，有着总体上相似的生理机制。

病毒则不然，彼此之间的侵染机制和复制机制都差异极大。一种抗病毒药物的思路往往很难推广到其他种类病毒的研究中。这也导致了抗病毒药物的研究变得更加困难，药物的适用面也很窄。

万变不离其宗

抗病毒药物还面临一个困难，就是病毒的变异。细胞中的核酸复制机器本就有一定的错误率，结果就是基因突变。或许，这是由于分子机器必然不可能精准；但这也有可能是进化选择的结果，特意保留了一定的出错率，因为只有出错才会产生突变，才有了进化和改变的可能。病毒在身体内扩散传播的速度很快，在细胞中产生的新病毒颗粒又多，因此一代又一代不断复制核酸序列的过程中，也就迅速累积了很多突变。正因为如此，病毒有着远比动植物和细菌都要快的变异速度。在病毒当中，像冠状病毒和艾滋病毒这样的RNA病毒变异速度尤其高。这是因为，细胞中并没有RNA序列复制所需的分子机器，要由RNA病毒自已提供。而进化选择的结果令这些RNA病毒保留了一台出错率极高的RNA复制机器，这样就会让它们的基因迅速突变，编码出来的蛋白质千变万化，从而逃避抗体的识别。以艾滋病毒为例，它就是一种高速变异的病毒，以至于同一个艾滋病人身上的艾滋病毒竟然会有基因上的显著差异，出现不同的版本。正因为如此，我们的免疫系统很难锁定艾滋病毒，有些抗艾滋病毒的药物也会在临床应用中逐渐失效。

不过，变异也并非无限的。艾滋病毒再怎么变异，也还是艾滋病毒，这是由于它的一些关键环节不能发生改变。一旦这些环节发生改变，病毒就无法再侵染细胞，或是无法复制了。

近期，中科院生物物理研究所和上海科技大学的饶子和院士/杨海涛教授团队已经成功获得了2019新型冠状病毒的主蛋白酶三维结构。这对其进一步的药物研发是有重要意义的。

部分已被科学家筛选出来的小分子，其中蛋白酶抑制剂洛匹那韦已经用于新冠病毒肺炎的临床治疗中 | 科学网
在当前众多研究团队的药物筛选工作中，还发现吉利德公司一种抗埃博拉病毒在研药物瑞德西韦（Remdesivir）可能对新型冠状病毒有抑制效果。因为这种药物是核苷类似物，能够干扰病毒RNA链的合成，破坏病毒的遗传物质，理论上对于同样使用RNA承载遗传信息的新型冠状病毒应该会有作用。据报道，相应的临床实验将于2月3日在北京中日友好医院启动，只是实验全程仍需要数月时间。

无论如何，抗病毒药物的研究是一个艰难而漫长的过程。而药物在病毒疾病的治疗中往往也只能起到辅助性的作用。更为关键的因素，仍旧在于我们每个人自身免疫系统的强健程度，以及我们是否有着良好的卫生习惯和应对突发疫情的正确态度，把病毒阻挡在身体之外。

*更多病毒知识详见《科学Fans》2020年第3期