病原微生物学基本原理决定了新冠病毒在人间
新冠病毒感染大流行,多地交通断绝,社会生活中断。普罗大众惶惶不可终日。全国人民恨不得冬眠两星期,希图毕其功于一役,把“新”病毒像当年的SARS一样彻底从人间消灭。但是,刚刚,从电视里看到李兰娟院士告知,已经发现了无症状的带毒、传播者。那么,从病原微生物学的基本原理看,上述美好愿望已经无法实现。将会发生的情况是:疫情会被控制。并且,在如此激烈的防疫措施下会很快被控制,比历次流感流行的疫情消退都快得多!而“新”病毒也会持续在人间存在,与另外几种冠状病毒(不包括SARS和MERS)一样,成为导致人类“感冒”的常见病原体之一。这个推论的依据是病原微生物学的基本原理。一般而言,多数“基本”的东西都没啥高深,没啥难以理解。如果想明白这些道理,可以耐心听老败解释一下。
任何病原微生物,比如病毒、细菌、真菌的感染过程都要经历这几个贯序发生的阶段:
1.与宿主(细胞)相遇。
2.与宿主(细胞)发生粘附。
3.进入宿主(细胞)。
4.在宿主(细胞)内繁殖。
5.从宿主(细胞)内施放出来。
6.被释放出的病原微生物重复上述1-5循环。
(注意,这几样微生物在很多生物学特性上有巨大差异,不要混淆。但另一方面,它们在感染的发生、发展与致病方面的基本原理存在共性。本文正是在讲述这个共性。在后文中将它们统称为“病原体”。)
上述1-5阶段只要有一个环节被打破,感染就无法建立,病原体就无从危害宿主。所以,传染病的防治就是从病原体在各阶段的特性入手,寻找针对性的方法。比如,病原体与宿主相遇基本上就是个分子热运动决定的随机事件。避免这类事件发生最靠谱的手段就是隔离,包括人与人之间的隔离,人与病原体之间的隔离(口罩、防护服……)。
分子热运动的一个特性是,两个颗粒(比如病毒与宿主细胞)之间有一定几率相遇,发生碰撞、短暂接触,随即分离。在这个短暂接触的时间内,病原体还来不及与宿主(细胞)发生任何关系,无从形成感染。所以,感染发生的先决条件之一,就是存在着特异性或非特异性的机制,使得病原体与宿主(细胞)相遇后能够维持持续的接触状态,即粘附。
很多病原体都是借助细胞表面的特定蛋白来实现粘附的。就比如这个新冠病毒,在暴发后没几天就被研究出来,它粘附细胞的机制与SARS病毒相同,都是通过人类细胞上ACE2这个蛋白实现的。传统上,被病原体利用,介导粘附过程的宿主蛋白分子经常被称为这种病原体的“受体”。比如艾滋病毒的受体(之一)就是一个名叫CCR5的蛋白。针对这个特性,人类找到阻止艾滋病毒与CCR5相结合的分子,就能阻止艾滋病毒与细胞之间的粘附,也就阻止了艾滋病毒对细胞的感染。这种分子就成为了治疗艾滋病感染的药物(之一类)。人类与病原体的斗争是艰苦卓绝的。对病原体粘附受体的研究鉴定并不都像新冠病毒这样顺利。比如乙肝病毒,直到年才发现SLC10A1蛋白可能是其受体。利用这个发现开发药物还在努力之中。
可以想象,对特定的严重传染病,人类会竭尽所能地进行药物开发,典型的例子就是艾滋病。针对艾滋病毒感染宿主细胞的各个环节目前都已有药物出现。并且,这些药物可以联合使用,成为所谓的“鸡尾酒”疗法。只要不停药,就可以达成持续多年的病毒抑制效果(但无法根除)。
上面几段文字定性描述了病原体感染宿主(细胞)的过程及其在疾病防治中的意义。而另一方面,病原体的数量在感染建立过程中的重要性绝对不可忽视。须知宿主是有着强大的防御机制抵抗各种病原体感染的。如果只有一个病毒、细菌、真菌进入了宿主,会导致感染么?可以肯定地说,不会!绝大概率下它会被宿主的防御机制杀死。两个呢?也不会。三个呢?还不会!那到底几个可以导致感染呢?不同病原体的感染能力各不相同。已知感染性最强的是痢疾杆菌,在某研究中发现,7个细菌即可导致感染。其它多数病原体的感染能力要差得多,基本需要一千到十万的数量级才会导致感染。当然,不同宿主个体的抵抗能力并不相同,感染所需的病原体数量在宿主个体之间也会存在显著差异。但无论如何,感染的建立需要一定的病原体初始数量(还不少)这个概念是成立的,可以用来指导我们的预防措施。比如,这几天,
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