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作家相片谢华谦

炎症和新冠病毒后遗症

炎症是一种自保,抗拒内外界异物侵害的自然免疫反应。外界异物可以是具有感染性的细菌 Bacteria、病毒Viruses、衣原体Chlamydia、支原体 Mycoplasma、寄生虫Parasites 等病菌;也可以是非感染性的毒素,如化学物品、肿瘤、自身免疫病原体等等。炎症有急性炎症与慢性炎症之分。急性炎症的出现,来之迅速,通常是有红、肿、热、酸、痛的表现,过了一些时间(一至数日)就会缓和或许消失;否则急性炎症便会转变成慢性炎症。


通常人的免疫系统一接触到外侵,便即时,短暂适量的产生急性炎症反应,来启动保护身体正常的免疫反应;可是在异常的情况下,过量的急性炎症,不但干扰了正常的免疫系统功能,也会对人体器官产生伤害。没节制过量的急性炎症,会演变成长期性慢性炎症反应。慢性炎症是慢性疾病,例如糖尿病、关节炎、癌症、中风、痴呆、血管和慢性呼吸疾病的根源。


新冠肺炎,是由SARS-CoV-2冠病-19病毒的感染引起的。自从在2019 年底暴发性的大流行以来,虽然绝大多数人有得到接种疫苗的保护,病毒还是能以不同突变的形式,逃避由疫苗产生抗体的监控,感染人的上呼吸气官,继续的全球性传播。


得到了冠病-19病毒的感染,患者通常都能在一两周内病愈,恢复健康。但是对于免疫力虚弱的群体,受到冠病-19病毒的感染后,即使当活性的病毒不再存在,还是会产生症状,症状可以延续的超过4周、数月,甚至数年。对于这种漫长的病症,医学界认为是冠病-19病毒感染的后遗症(Sequelae),也可称之为后冠病-19病毒感染(Post-COVID-19),或称为长期冠病-19病毒感染(COVID-19 Long Hauler)。


冠病-19病毒是引起恶性炎症反应的病毒,这病毒可以感染体内多种器官,但以感染呼吸器官为主。根据人体体质的不同,被病毒感染后,所引起的急性或慢性的炎症反应,或者发展成后遗症的机率,也有所不同。冠病-19病毒的感染,引起的后遗症症状可以超过100多种。根据疾病预防控制中心的报道,在成人最常见的症状有:疲劳、脑雾、气喘、肌肉疼痛、记忆力下降、思考困难、注意力不集中、焦虑、沮丧等。儿童最常见的症状包括:疲劳、头痛、腹痛、气喘、脑雾、注意力不集中、难以思考、肌肉酸痛和关节痛。症状的严重程度各不相同,有时会暂时消失,然后再次出现。


世界卫生组织(WHO)估计:


1、至少 10%-20% 的 SARS-CoV-2 轻度感染者有一种或多种持续4周左右的后遗症状;

2、30%-40% 病情稍为严重但不必住院的患者,病愈后的12 周内还有新冠肺炎的后遗症;

3、有证据表示,因冠病感染症状而需要住院接受治疗的患者,其病情演化成冠病感染后遗症的机率比较没必要住院患者高出许多。这表明慢性疾病的发病率是和急性疾病严重程度形成正比;

4、在未受到感染前,有接种疫苗,能显著的减低发展成新冠肺炎后遗症的可能。


冠病-19病毒的感染,演化为新冠肺炎后遗症的可能原因:


冠病-19病毒,具有混乱自然免疫的功能。


在正常的情况下,人的免疫系统在面对外侵时,只要有得到应时,适量炎症的刺激,就会有高效力的抗拒异物的免疫反应;若是不应时,又过量的炎症刺激,这不单单会扰乱免疫系统正常功能,也会造成人体各器官的伤害。


第一型干扰素(IFN-1 )在人的免疫系统中,是一种重要的炎性细胞因子,它在病毒感染的第一时间便能即时的激活起来,它是一种能有促炎和抗炎双面刃的细胞因子;它能应时,产生适量的炎性分子,先产生炎症来刺激其他白细胞和免疫细胞团集在被病毒感染的部位,共同抵抗,阻止病毒的入侵。随后,IFN-1 又会减缓炎症反应,改变成具有协调免疫的功能,启动对抗病毒的先天免疫性和后天适应性的免疫反应。


可是冠病-19病毒开始感染人的细胞时,就有压制IFN-1的功能,在细胞内即时的合成两种激素,一种有先压制IFN-1的功能,另一种则有促进IFN-1的活动;这两种激素,对病毒有两大优势,先压制IFN-1的活动,可以让病毒在没有 IFN-1 的干扰下,顺利的高效力的繁殖,增加对感染人的力度。随后促进IFN-1 的活动,可以引起大量炎症的产生,破坏人体各个重要器官,同时兴起长期的慢性炎症。


冠病-19病毒具有逃避免疫系统的功能。


被冠病-19病毒感染的细胞,具有融合邻近没有受到病毒感染细胞的功能。从而能形成多核巨细胞的合胞体(Syncytial formation, 图1 )。 存在合胞体内这样的微环境,有助于病毒更长的时间完成其繁殖的机会,并且在不受到合胞体外的抗体和免疫的监控下, 病毒能产生更大量,完整的病毒颗粒,也可以积累病毒的RNA核酸,病毒非结构性及结构性的蛋白质(特别是能引起高度炎症的刺突蛋白,S-protein),同时又能平稳不间断的引起细胞内外急性炎症及慢性炎症的反应。偶而, 当合胞体细胞破裂时,大量感染性的病毒及病毒的残留物,便会释放到血液中,不停的刺激循环在血液中的白细胞(neutrophils, eosinophils, and basophils),引致炎症风暴。病毒残余的蛋白质,包括刺突蛋白若附属在血管内表层细胞,引起炎症反应,破坏血管,形成血栓,阻碍血液流通,动脉中的血栓会导致心脏病发作,脑动脉中的血栓子会导致中风。


图1


冠病-19病毒的感染,长期的激活肥大细胞(Mast Cells Activation),是逐成新冠肺炎后遗症重要的原因。


肥大细胞(Mast cells)、单核细胞(Mono- cytes),和中性粒细胞(Neutrophils)都是吞噬性的白细胞,这些细胞吞噬到感染性的病毒或病毒的残留碎屑时,都同样的会分泌炎性的自由基物质,引起炎症反应。可是在病理学及免疫学的功能上,这三种吞噬性的白细胞,都有各自不同的特点:


单核细胞和中性细胞是流动性的吞噬细胞,在血液中不停的流动与循环。而肥大细胞,则是固定的驻扎在人体皮肤及全身各种器官的结缔组织中。单核细胞在免疫系统扮演着重要的角色,其首要的任务,是将外来的蛋白质转化为抗原,启动适应性免疫反应。不幸的是,单核细胞也容易受到冠病-19病毒的感染。由于单核细胞的流动性强,除了流动到淋巴结,启动免疫反应外,无形中也成了是冠病-19病毒扩散传播到各个器官的工具;在淋巴结中将感染性的病毒传染给免疫系统的其他B 与T 免疫细胞;破坏免疫细胞,骚扰正常的免疫功能。单核细胞吞噬了冠病-19病毒或病毒的残遗碎屑后,随着血液的循环,除了传播到淋巴结之外,也随着血液的循环,将病毒的感染传递给全身各器官组织,引起全面性的炎症反应。至关重要的是受到病毒感染的单核细胞也能克服血管与脑组织之间的屏障(Blood-Brain Barrier),转移至大脑中枢神经系统(CNS),然后便将有感染性的病毒,及其残遗碎屑,传递给驻扎在大脑神经组织的小胶质细胞(Microglia cell )。被激活了的小胶质细胞,能长期(1-4年)的,不断的释放出炎性自由基介质,破坏神经系统,影响大脑功能,加速恶化老年痴呆症(Alzheimer),帕金森(Parkinson disease)等等的神经系统的并发症。


图2:驻扎在脑中央神经系统(CNS)组织间的小胶质细胞(Microglia cells),功能是保护中央神经细胞及其组织的健全;通过吞噬、毁灭病菌,清理死的细胞及其他杂物。


但是因为冠病-19病毒的感染,改变了特性(看下图2A)。


图2A:小胞质细胞(Microglia) 因为病毒的感染,或因受到病毒残遗蛮白质长期不规范的刺激, (Activated microglia), 分泌过量慢性炎性细胞因子,危害中央神经系统, 从而类似与帕金森疾病(Parkinson Disease) -样的毁灭神经细胞。


近期医学界做了分析,在6亿冠病-19病毒的感染者中,约有一半的患者出现长期后遗症的症状,许多患者也有经历到神经系统的并发症,其中最突出的神经并发症是“脑雾”(Brain fog)。脑雾者, 其意识模糊、缺乏认知力,记忆力衰退等等神精病症。“脑雾” 是新冠肺炎后遗症维持长久的神经并发症,通常情况下,脑雾并不是由病毒直接的惑染所造成,而是原存在大脑激发性的小胶质细胞 ,缓慢分泌出来的慢性炎介体,及炎性的细胞因子所造成的。


除了单核细胞外,中性细胞也能分泌炎性细胞因子,行使自然免疫任务,可是若受到过分病毒的刺激,也同样对身体不利的。中性细胞与单核细胞,主要是循环在血液中,它们存在的生命时间短,只有一至数日短暂的时间便自动的消失。它们在血液中引起的炎性反应,不是构成新冠肺炎的后遗症主要的原因。构成新冠肺炎后遗症者,可能是驻扎在神经系统具有比较长寿及被激活了的小胶质细胞,及活性的肥大细胞。


图3:电子显微镜下的肥大细胞,细胞质内具有大量的炎性颗粒(左),激活了的肥大细胞分泌大量炎性介质,包括组胺 Histamine、蛋白酶( proteases)、肝素(heparin )和许多炎性的细胞因子等等(中与右图)。肥大细胞的寿命与新冠病毒后遗症的延续期类似,最短有六个月以上。


肥大细胞(图3)通常是固定的驻扎在人体皮肤及全身各种器官的结缔组织中,其生存的时间比较长,可以是在半年到十年以上。肥大细胞质内含有50-200个储存着极强烈炎症介质的大颗粒,当肥大细胞被病毒尤其是冠病-19病毒激活时, 便会长期不间断的释放出细胞内发炎性的组胺(Histamine)、蛋白酶(proteases)、肝素(heparin)等等酶体,和许多炎性的细胞因子。这些炎性介质,起先是引致严重的急性炎症反应,随后由急性转为慢性炎症反应,也是促成新冠肺炎后遗症的原因。临床上发现到,有许多新冠肺炎后遗症病患者,都患有肥大细胞激活症的症状(Mast cells activation syndrome)。肥大细胞的寿命最短有半年以上,与冠病-19病毒后遗症的延续期类似。


冠病-19病毒对B免疫细胞及T免疫细胞的影响。


冠病-19病毒对各个器官的感染,产生的急性或慢性后遗症的炎性反应,也影响了各个生理系统,包括呼吸、消化、肠道、内分泌、神经系统及免疫等系统的正常功能。对免疫系统比较显著的影响是干扰了人的体液性“B 细胞”免疫(Humoral immunity),和细胞性“T细胞”的免疫(Cellular Immunity)。


1) 对体液性免疫B细胞的影响:

受到冠病-19病毒的感染或者病毒蛋白质不正规的刺激下,B细胞会有逆转反应的现象。病毒不正规的刺激,会进一步恶化病人现有的“自身免疫”疾病;例如风湿关节炎(Rheumatoid arthritis)、炎症性肠病(IBD)*、多发性硬化症(MS)、第一型糖尿病等等。


2)对细胞性免疫T细胞的影响:

人类有史以来,由婴孩开始都有经历过无数病毒的感染,尤其是疱疹病毒的感染。疱疹病毒包括 Epstein-Barr 病毒(EBV)、水痘带状疱疹病毒(VZV)、单纯疱疹病毒 (Herpes simplex)和巨细胞病毒(CMV),虽然感染人类,对人类造成伤害,可是极大多数人都能克服病毒的感染,恢复“健康”,但是病毒还是存在人体内,长期的潜伏,处于睡眠状态;主要的原因是人的免疫系统,尤其是含有记忆性的T4及T8(CTL)免疫细胞,都不时的监控着病毒,防止潜伏在体内的病毒复活。但是,冠病-19病毒则能干扰T细胞、记忆性T细胞及CTL的监控,甚至毁灭T细胞,消除对潜伏在体内病毒的监控,方便潜伏的病毒重新激活。


结论与讨论


已知的冠病-19病毒能够感染人体多个器官,引起激烈的炎症反应,破坏人体内各器官,严重的干扰各生理系统的正常功能,引起多种疾病。病毒的感染,通常只是持续1-2周。过后活跃的病毒可能已经消失,但是新冠肺炎的症状可以持续超过4周,数月,甚至数年。这种长期的炎症现象被视为新冠肺炎后遗症,后新冠肺炎或长期新冠肺炎。


越来越多的证据显示,新冠肺炎长期症状的发生,主要的原因有如下几点:


1)病毒具有压制自然免疫反应的功能,混乱自然免疫反应的程序;

2)病毒能将感染的细胞与临近的细胞融合,形成多核巨细胞,延长病毒在巨细胞繁殖的时间,并且大量的累积病毒颗粒及病毒的蛋白质,同时可以逃避适应性免疫监控的机制;

3)受到感染后,人的单核细胞,通过血液的传播到各个器官,造成全面性的炎症及长期的慢性炎症反应;

4)受到病毒感染的脑小胶质细胞及肥大细胞,会长期不断的分泌炎性介质,慢慢地破坏神经细胞,损伤各器官组织,可能都是造成新冠后遗症的主要因素;

5)慢性炎症还会对 B 淋巴细胞和细胞毒性 T细胞功能产生负面影响,导致自身免疫性疾病和潜伏病毒的重新被激活。



作者为加拿大华裔资深微生物医学博士


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