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近期以来,非洲又爆发了大规模的埃博拉病毒,造成了数千人感染,近千人死亡,并且有越过非洲向世界蔓延的趋势。神秘的埃博拉病毒究竟为何如此神出鬼没?又为何如此凶残,人类竟然束手无策?很多读者对此非常关心,本期读者点题就为大家揭开埃博拉的神秘面纱。
恐怖的埃博拉——死亡率和症状
对许多中国人来说,埃博拉(英文名Ebola)是一种非常陌生的病毒,它似乎离我们很遥远,而且,事实上它也是感染人数最少的病毒。虽然近年来埃博拉受到了科学家们极大的关注,但在人类的瘟疫史上,它只能算是个小角色。自从40年前被发现,埃博拉的大规模爆发发生了11次,每次最多带走数百条人命,迄今死于埃博拉病毒的总人数也不过数千人而已。
也许有人会问,既然埃博拉病毒至今伤亡人数不过数千,为什么医务人员如此畏惧它,而且科学家们还要花费力气来研究它呢?如果你有此疑惑,这只是因为你还不知道它的症状有多么可怕。
埃博拉是世界上最致命的病毒,1976年,在非洲的埃博拉河畔,它的第一次亮相就直接屠掉了一个村子,造成了90%的死亡率,这是一个非常夸张的数字,要知道,2003年肆虐中国的非典疫情,它造成的死亡率也只有11%。
高死亡率还不是埃博拉病毒的最可怕之处,患者的惨状更加令人怵目惊心。人一旦感染埃博拉病毒,最初会出现头痛、无力、呕吐等与感冒相似的症状,但是随后,恐怖的事情在几天内就会发生,人体皮肤里的胶原蛋白开始溶解,皮下组织溶化,皮肤与人体剥离,体内器官糜烂,体表出血,患者全身溃烂而死。
迄今为止,埃博拉是无法医治的,美国疾病管制中心将其生物性危害等级定为最高的四级(艾滋病仅为二级)。病人一旦感染这种病毒,几乎等于被判了死刑。医生只能通过输液和提供止痛片的方法缓解病人的痛苦,由于病毒会通过体液、黏膜、皮肤等接触造成传播,所以唯一阻止病毒蔓延的方法就是把已经感染的病人完全隔离开来,这使得照看病人的医护人员本身也处于极大的危险中。
即使隔离工作做得非常到位,问题仍然没有解决。埃博拉最源头的宿主至今仍然没有找到,目前科学界只是怀疑埃博拉源于一种非洲果蝠,但感染它的动物并不只限于人类,猴子、大猩猩、黑猩猩、羚羊、豪猪等都是埃博拉的猎物。每一次埃博拉瘟疫暴发时,人们都不知道第一个受害者是从哪里感染到这种病毒的,也没有人知道瘟疫过后,埃博拉病毒又潜伏到了何处。就这样,40年以来,埃博拉如同魔鬼一样,一次次的突然出现,然后又一次次的神秘消失,始终游荡在贫穷落后的西非大陆。
奇特的致病机理
面对埃博拉病毒带来的挑战,科学家们针对埃博拉做了大量的研究工作,对其结构和致病机理已经有了一些认识。
与绝大多数呈现颗粒状的病毒不同,埃博拉是罕见的丝状病毒,在电子显微镜下可以看到,埃博拉病毒的主要结构是一个有外壳的蛋白结构,它的直径一般约80纳米,但长度可达1000纳米左右。病毒的基因组RNA藏在蛋白壳的内部,最重要的糖蛋白一部分深入到病毒内部,另一部分突出到蛋白壳表面,用来侵入宿主细胞。大体看上去,埃博拉的长相如同带刺的蠕虫一般令人生畏。
埃博拉病毒感染宿主的第一步是入侵宿主细胞,一般来说,它主要有两种入侵方式。第一种方式比较简单,科学家称之为细胞内吞,相当于宿主细胞将埃博拉病毒误认为营养物质而将其吞食;第二种方式比较复杂,科学家称之为膜融合,这一过程是埃博拉病毒侵入细胞的主要方式,有着许多值得研究的地方。
膜融合究竟是什么意思呢?顾名思义,就是指埃博拉病毒的包膜和宿主细胞膜融合,然后埃博拉将自身的基因组释放到细胞质中进行复制。膜融合过程的向导就是病毒表面的糖蛋白,对于不同的宿主细胞,糖蛋白有不同的激活模式,但都遵循着以下大致的步骤:在激活剂的作用下,糖蛋白与细胞膜结合,触发病毒的蛋白外壳破开,将包膜暴露出来与宿主细胞膜融合,然后释放遗传物质至细胞内。所以形象地说,糖蛋白就相当于埃博拉打开宿主细胞房门的钥匙。
如下图所述,科学家们知道了埃博拉的结构以及它侵入细胞的大体机制,但埃博拉为何能够产生如此恐怖的症状呢?科学家们认为,埃博拉与艾滋病毒有着非常相似的地方,它们都很善于攻击患者的免疫系统。
科学家们发现,人体感染埃博拉病毒时,最早遭受病毒影响的往往都是那些和免疫系统息息相关的细胞,比如单核细胞、巨噬细胞、树突细胞等等。这些细胞的重要之处在于,它们负责识别侵入人体的外来异物,并触发免疫系统展开攻击。打个比方,这些细胞有点类似“消息树”,如果消息树事先被鬼子拔了,那八路想要提早知道扫荡的消息就没那么容易了。这些细胞受到影响之后,免疫系统就很难发挥作用了。所以,在感染的晚期,患者的脾脏、胸腺和淋巴结等部位都会发现大量淋巴细胞凋亡。
这一发现可以解释感染者的一些临床症状,比如出血。科学家认为,埃博拉进入人体后,它会隐藏到巨噬细胞内,以躲避免疫系统的攻击,巨噬细胞不会马上死亡,它会发出警报,在血液中疯狂地释放细胞激素。在正常情况下,细胞激素的释放会向免疫系统的其他部分发出警告,联合起来打击病毒。但是这次细胞激素释放得又快又猛,激增的细胞激素会冲破血管壁,血液渗透到周围的组织里,最后造成出血。这一循环将不断重复,直到患者鲜血流尽。
疫苗的研发
在埃博拉病毒疫苗的研发方面,科学家们也有了一些成熟的想法,大体可以分成两种思路。
第一种思路的出发点在于抑制埃博拉对细胞的侵入。科学家们发现,细胞中有两种酶在埃博拉病毒侵入过程中起着关键作用,它们分别称为组织蛋白酶B和组织蛋白酶L。我们已经知道,在膜融合的过程中,糖蛋白需要与细胞膜结合,打开蛋白外壳来注入遗传物质,科学家发现,这一过程需要组织蛋白酶B和组织蛋白酶L的帮助。如果用一种酶抑制剂来抑制细胞里的这两种酶,就可以显著降低埃博拉病毒的感染力,这相当于使糖蛋白这把“钥匙”生锈。目前,组织蛋白酶抑制剂在实验中已经显示出抑制埃博拉病毒方面的功效。
另外一种思路的主攻方向在于想办法增强免疫系统对埃博拉的反应,其中的代表作是VSV,它以一种狂犬病疫苗作骨架研制而成。VSV的表面同样有一个糖蛋白,其作用也是用来识别宿主细胞。科学家们对VSV进行了“整容”,把它原有的糖蛋白用埃博拉病毒表面的那个同款糖蛋白替换掉,这相当于给VSV配了一把“钥匙”。改造后的VSV既能让机体产生针对埃博拉病毒的抗体,本身又没有致病能力,这就增强了免疫系统的反应力。
虽然以上的两种思路听上去还不错,但目前都还处于对其他哺乳动物的实验阶段,还远不成熟。实际上,埃博拉疫苗的研发并不是想象中的那样容易,有许多困难亟待解决。
首先,科学家还有许多谜团没有解开。例如,埃博拉病毒跨物种从果蝠传播到人或其他哺乳动物的过程还不明确,埃博拉病毒传播过程中的中间宿主至今没有确定;这么多次埃博拉病毒爆发,没有一次能够定位病毒的来源。另外,埃博拉病毒的免疫机制尚不明确,科学家仍不明白为何埃博拉专门攻击免疫系统。这些问题给疫苗的研发带来了技术上的困难。
经费的问题也很麻烦,埃博拉的传播范围仅限于西非,死于埃博拉病毒的患者只有数千人,所以,相对其他常见的传染性疾病,埃博拉疫苗的市场很小。这点市场不足以刺激大型药企启动疫苗的研发。目前,研发资金主要来自美国政府,经费投入有限,而研究费用又相当昂贵,这使得疫苗研发的推进速度也变得很慢。所以,迄今为止,人类仍然没有疫苗可用。
今年的埃博拉疫情,严重性超过了以往的任何一次。非洲第一次出现了跨国疫情,覆盖范围之广,涉及人口之多,史无前例。这一次,埃博拉疫情当然还会被遏制,但是未来会如何呢?科学家们将任重道远。
恐怖的埃博拉——死亡率和症状
对许多中国人来说,埃博拉(英文名Ebola)是一种非常陌生的病毒,它似乎离我们很遥远,而且,事实上它也是感染人数最少的病毒。虽然近年来埃博拉受到了科学家们极大的关注,但在人类的瘟疫史上,它只能算是个小角色。自从40年前被发现,埃博拉的大规模爆发发生了11次,每次最多带走数百条人命,迄今死于埃博拉病毒的总人数也不过数千人而已。
也许有人会问,既然埃博拉病毒至今伤亡人数不过数千,为什么医务人员如此畏惧它,而且科学家们还要花费力气来研究它呢?如果你有此疑惑,这只是因为你还不知道它的症状有多么可怕。
埃博拉是世界上最致命的病毒,1976年,在非洲的埃博拉河畔,它的第一次亮相就直接屠掉了一个村子,造成了90%的死亡率,这是一个非常夸张的数字,要知道,2003年肆虐中国的非典疫情,它造成的死亡率也只有11%。
高死亡率还不是埃博拉病毒的最可怕之处,患者的惨状更加令人怵目惊心。人一旦感染埃博拉病毒,最初会出现头痛、无力、呕吐等与感冒相似的症状,但是随后,恐怖的事情在几天内就会发生,人体皮肤里的胶原蛋白开始溶解,皮下组织溶化,皮肤与人体剥离,体内器官糜烂,体表出血,患者全身溃烂而死。
迄今为止,埃博拉是无法医治的,美国疾病管制中心将其生物性危害等级定为最高的四级(艾滋病仅为二级)。病人一旦感染这种病毒,几乎等于被判了死刑。医生只能通过输液和提供止痛片的方法缓解病人的痛苦,由于病毒会通过体液、黏膜、皮肤等接触造成传播,所以唯一阻止病毒蔓延的方法就是把已经感染的病人完全隔离开来,这使得照看病人的医护人员本身也处于极大的危险中。
即使隔离工作做得非常到位,问题仍然没有解决。埃博拉最源头的宿主至今仍然没有找到,目前科学界只是怀疑埃博拉源于一种非洲果蝠,但感染它的动物并不只限于人类,猴子、大猩猩、黑猩猩、羚羊、豪猪等都是埃博拉的猎物。每一次埃博拉瘟疫暴发时,人们都不知道第一个受害者是从哪里感染到这种病毒的,也没有人知道瘟疫过后,埃博拉病毒又潜伏到了何处。就这样,40年以来,埃博拉如同魔鬼一样,一次次的突然出现,然后又一次次的神秘消失,始终游荡在贫穷落后的西非大陆。
奇特的致病机理
面对埃博拉病毒带来的挑战,科学家们针对埃博拉做了大量的研究工作,对其结构和致病机理已经有了一些认识。
与绝大多数呈现颗粒状的病毒不同,埃博拉是罕见的丝状病毒,在电子显微镜下可以看到,埃博拉病毒的主要结构是一个有外壳的蛋白结构,它的直径一般约80纳米,但长度可达1000纳米左右。病毒的基因组RNA藏在蛋白壳的内部,最重要的糖蛋白一部分深入到病毒内部,另一部分突出到蛋白壳表面,用来侵入宿主细胞。大体看上去,埃博拉的长相如同带刺的蠕虫一般令人生畏。
埃博拉病毒感染宿主的第一步是入侵宿主细胞,一般来说,它主要有两种入侵方式。第一种方式比较简单,科学家称之为细胞内吞,相当于宿主细胞将埃博拉病毒误认为营养物质而将其吞食;第二种方式比较复杂,科学家称之为膜融合,这一过程是埃博拉病毒侵入细胞的主要方式,有着许多值得研究的地方。
膜融合究竟是什么意思呢?顾名思义,就是指埃博拉病毒的包膜和宿主细胞膜融合,然后埃博拉将自身的基因组释放到细胞质中进行复制。膜融合过程的向导就是病毒表面的糖蛋白,对于不同的宿主细胞,糖蛋白有不同的激活模式,但都遵循着以下大致的步骤:在激活剂的作用下,糖蛋白与细胞膜结合,触发病毒的蛋白外壳破开,将包膜暴露出来与宿主细胞膜融合,然后释放遗传物质至细胞内。所以形象地说,糖蛋白就相当于埃博拉打开宿主细胞房门的钥匙。
如下图所述,科学家们知道了埃博拉的结构以及它侵入细胞的大体机制,但埃博拉为何能够产生如此恐怖的症状呢?科学家们认为,埃博拉与艾滋病毒有着非常相似的地方,它们都很善于攻击患者的免疫系统。
科学家们发现,人体感染埃博拉病毒时,最早遭受病毒影响的往往都是那些和免疫系统息息相关的细胞,比如单核细胞、巨噬细胞、树突细胞等等。这些细胞的重要之处在于,它们负责识别侵入人体的外来异物,并触发免疫系统展开攻击。打个比方,这些细胞有点类似“消息树”,如果消息树事先被鬼子拔了,那八路想要提早知道扫荡的消息就没那么容易了。这些细胞受到影响之后,免疫系统就很难发挥作用了。所以,在感染的晚期,患者的脾脏、胸腺和淋巴结等部位都会发现大量淋巴细胞凋亡。
这一发现可以解释感染者的一些临床症状,比如出血。科学家认为,埃博拉进入人体后,它会隐藏到巨噬细胞内,以躲避免疫系统的攻击,巨噬细胞不会马上死亡,它会发出警报,在血液中疯狂地释放细胞激素。在正常情况下,细胞激素的释放会向免疫系统的其他部分发出警告,联合起来打击病毒。但是这次细胞激素释放得又快又猛,激增的细胞激素会冲破血管壁,血液渗透到周围的组织里,最后造成出血。这一循环将不断重复,直到患者鲜血流尽。
疫苗的研发
在埃博拉病毒疫苗的研发方面,科学家们也有了一些成熟的想法,大体可以分成两种思路。
第一种思路的出发点在于抑制埃博拉对细胞的侵入。科学家们发现,细胞中有两种酶在埃博拉病毒侵入过程中起着关键作用,它们分别称为组织蛋白酶B和组织蛋白酶L。我们已经知道,在膜融合的过程中,糖蛋白需要与细胞膜结合,打开蛋白外壳来注入遗传物质,科学家发现,这一过程需要组织蛋白酶B和组织蛋白酶L的帮助。如果用一种酶抑制剂来抑制细胞里的这两种酶,就可以显著降低埃博拉病毒的感染力,这相当于使糖蛋白这把“钥匙”生锈。目前,组织蛋白酶抑制剂在实验中已经显示出抑制埃博拉病毒方面的功效。
另外一种思路的主攻方向在于想办法增强免疫系统对埃博拉的反应,其中的代表作是VSV,它以一种狂犬病疫苗作骨架研制而成。VSV的表面同样有一个糖蛋白,其作用也是用来识别宿主细胞。科学家们对VSV进行了“整容”,把它原有的糖蛋白用埃博拉病毒表面的那个同款糖蛋白替换掉,这相当于给VSV配了一把“钥匙”。改造后的VSV既能让机体产生针对埃博拉病毒的抗体,本身又没有致病能力,这就增强了免疫系统的反应力。
虽然以上的两种思路听上去还不错,但目前都还处于对其他哺乳动物的实验阶段,还远不成熟。实际上,埃博拉疫苗的研发并不是想象中的那样容易,有许多困难亟待解决。
首先,科学家还有许多谜团没有解开。例如,埃博拉病毒跨物种从果蝠传播到人或其他哺乳动物的过程还不明确,埃博拉病毒传播过程中的中间宿主至今没有确定;这么多次埃博拉病毒爆发,没有一次能够定位病毒的来源。另外,埃博拉病毒的免疫机制尚不明确,科学家仍不明白为何埃博拉专门攻击免疫系统。这些问题给疫苗的研发带来了技术上的困难。
经费的问题也很麻烦,埃博拉的传播范围仅限于西非,死于埃博拉病毒的患者只有数千人,所以,相对其他常见的传染性疾病,埃博拉疫苗的市场很小。这点市场不足以刺激大型药企启动疫苗的研发。目前,研发资金主要来自美国政府,经费投入有限,而研究费用又相当昂贵,这使得疫苗研发的推进速度也变得很慢。所以,迄今为止,人类仍然没有疫苗可用。
今年的埃博拉疫情,严重性超过了以往的任何一次。非洲第一次出现了跨国疫情,覆盖范围之广,涉及人口之多,史无前例。这一次,埃博拉疫情当然还会被遏制,但是未来会如何呢?科学家们将任重道远。