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看看新型冠状病毒(COVID-19)如何侵害人体各个脏器

这张摄于2020年2月3日的照片显示,一名医生正在检查一张肺部的计算机断层扫描影像,当时他在武汉隔离区的一间病房巡视。 武汉位于中国湖北省中部,是新型冠状病毒疫

这张摄于2020年2月3日的照片显示,一名医生正在检查一张肺部的计算机断层扫描影像,当时他在武汉隔离区的一间病房巡视。 武汉位于中国湖北省中部,是新型冠状病毒疫情的发源地。 截至2月20日为止,全球总感染人数已超过7万5000人。 PHOTOGRAPH BY STR/AFP VIA GETTY IMAGES

在中国山东省邹平市的一间医院里,医护人员在隔离病房内拥抱彼此。 PHOTOGRAPH BY STR/AFP VIA GETTY IMAGES

在中国山东省邹平市的一间医院里,医护人员在隔离病房内拥抱彼此。 PHOTOGRAPH BY STR/AFP VIA GETTY IMAGES

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:AMY MCKEEVER 编译:涂玮瑛):从「血中风暴」到「蜂巢状肺」,本文将检视各个脏器,并说明新型冠状病毒(COVID-19)如何伤害人体。

对于在中国各地肆虐的新型冠状病毒(COVID-19),我们还有许多未解之处,但我们能确定一件事:这种疾病能在人类的全身上下掀起风暴。

这正是过去发生的人畜共通冠状病毒所表现的特性,这类疾病是从动物传到人类身上的,例如严重急性呼吸道症候群(SARS)及中东呼吸症候群冠状病毒感染症(MERS)。 这些新兴的冠状病毒跟导致普痛感冒的病毒不一样,它们能在一个人的许多器官上燃起一场病毒造就的大火,而目前这种新型疾病在病情严重时也不例外。

这有助于解释为什么疫情已经导致超过2000人死亡,在仅仅数周内就超过SARS的死亡人数。 虽然新型冠状病毒的死亡率似乎是SARS的十分之一,但这种新型冠状病毒却传播得更快。

值得一提的是,确诊病例2月13日增加至超过6万人,比前一天跃升了将近50%,而且自那时起,这项数据又增加了1万5000人。 这种数据跃升的现象反映出中国当局改变了诊断感染的方式,而不是疫情范围出现大幅度变化。 如今的诊断方式不再是等待病患检测出病毒阳性,而是只要胸腔扫描影像显示出新型冠状病毒特有的肺炎型态,就将该病患纳入确诊病例。 这种方法有望让中国当局能够更快隔离及治疗病患。

如果这次疫情持续传播,那么谁也不知道它会造成多少伤害。 香港大学一名顶尖的流行病学家在本周警告,如果放任新型冠状病毒疫情继续蔓延,60%的全球人口都可能遭到感染。

中国疾病预防控制中心于2月17日公布了截至2月11日诊断的首批7万2314名患者的临床细节。 这份报告显示,新型冠状病毒导致2.3%的患者死亡,这意味着其致死率是季节性流感的23倍。

与此同时,各国正竭力从钻石公主号(Diamond Princess)游轮上撤离其公民。 截至2月20日,该船上的确诊总数也达到了621名,并有两名患者死亡。

不过,如果你的身体受到这种冠状病毒的感染,到底会发生什么事呢? 这种新病毒株在基因上与SARS非常相似,以致于它获得了一个称号:SARS-CoV-2。 因此,将这次新疫情的早期研究结合过去从SARS及MERS上学到的教训,就能为我们提供解答。

肺脏:爆心投影点

对于大多数病患而言,新型冠状病毒的起点与终点都在肺脏,因为就跟流行性感冒一样,冠状病毒是呼吸性疾病。

它们的传播方式通常是靠感染者所咳嗽或打喷嚏时喷洒出飞沫,这些飞沫能将病毒传染给任何与感染人员密切接触的人。 冠状病毒也会导致类流感症状:病患可能先出现发烧及咳嗽的症状,再发展为肺炎或更严重的症状。

世界卫生组织在SARS疫情结束之后报告,这种疾病一般会经由三个阶段攻击肺脏:病毒复制、过度免疫反应、肺脏受损。

并非所有病患都经历过这三个阶段──事实上,只有25%的SARS病患出现呼吸衰竭的症状,而呼吸衰竭正是严重病例的确切标志。 根据早期数据显示,新型冠状病毒同样也在82%的病例造成较轻微的症状,其余病例则出现严重症状或病危。

马里兰大学医学院的副教授马修. 弗里曼(Matthew B. Frieman)是研究高病原性冠状病毒的专家。 他说,如果更深入检视的话,会发现新型冠状病毒似乎也遵循着SARS的其他模式。

新型冠状病毒在感染早期会迅速入侵人类肺脏细胞。 这些肺脏细胞分为两种类型:一种会制造黏液,另一种带有称为纤毛(cilia)的毛状细棒。

虽然黏液在体外时很恶心,但它能协助保护肺脏组织不受病原入侵,也确保你的呼吸器官不会太过干燥。 纤毛细胞会在黏液周围拍打,将花粉或病毒等废物清理出去。

弗里曼解释,SARS喜欢感染并杀死纤毛细胞,然后死去的纤毛细胞会脱落,使病患的呼吸道堆满残骸与液体。 他假设新型冠状病毒也会发生相同现象。 这是因为最早关于新型冠状病毒的研究已经显示,许多病患在双侧肺脏都发展出肺炎,还伴随呼吸急促等症状。

此时第二阶段与免疫系统就会发挥作用。 我们的身体被入侵的病毒唤醒,开始奋起对抗疾病,而身体采取的方法是将免疫细胞大量灌入肺脏,以便清除伤害并修复肺脏组织。

这种发炎过程在适当运作时会受到严密调节,而且只局限在感染区域。 但有时你的免疫系统会故障,而那些免疫细胞就会杀死它们遇到的任何东西,包括健康组织。

弗里曼说:「所以你会遭受更多来自免疫反应的伤害。 」肺脏会被更多残骸堵塞,肺炎也随之恶化。

在第三阶段期间,肺损伤持续累积──这可能导致呼吸衰竭。 即使最后没有致死,有些病患也会出现永久性肺损伤。 根据世界卫生组织的数据,SARS会在肺脏里打洞,使肺脏出现「蜂巢状现象」──而这些病灶也出现在新型冠状肺炎感染的肺脏上。

这些孔洞可能是由免疫系统过度反应造成的,而这种免疫反应会制造疤痕,既能够保护肺脏,却又会让肺脏硬化。

这种现象发生时,病患通常必须接上呼吸器来协助呼吸。 同时,发炎也让肺泡与血管之间的膜更具通透性,这会让肺脏充满液体,影响肺脏为血液充氧的能力。

「在严重病例,肺脏基本上是被液体淹没,而你就无法呼吸了。 」弗里曼说:「人们就是这样死去的。 」

肠胃:共享信道

在SARS跟MERS疫情爆发期间,将近四分之一的病患有腹泻症状──这是那些人畜共通冠状病毒非常明显的特征之一。 但弗里曼说,目前仍不清楚消化道症状是否在最近这次疫情扮演重大角色,因为出现腹泻及腹痛症状的病例很罕见。 但到底为什么呼吸性病毒会干扰消化道呢?

任何病毒进入你的身体时,它会寻找带有最适合入侵的人类细胞──亦即位于细胞外的蛋白,称为受体(receptor)。 如果病毒找到细胞上的一种兼容受体,它就能入侵细胞。

有些病毒对于信道很挑剔,但其他病毒则比较随便一点。 骆淑芳(Anna Suk-Fong Lok)说:「它们能非常轻易地穿透所有类型的细胞。 」她是密西根大学医学院的临床研究助理院长,也是美国肝脏疾病研究学会的前任主席。

SARS及MERS病毒都能进入沿着小肠及大小结肠排列的细胞,而这些感染似乎会在肠道内持续发展,可能造成损伤或液体渗漏,进而变成腹泻。

但弗里曼说,我们还不知道新型冠状病毒是否也会如此。 研究人员相信,新型冠状病毒使用的受器与SARS相同,而我们能在肺脏与小肠找到这种信道。

有两份研究──一份发表于《新英格兰医学期刊》(New England Journal of Medicine),另一份是纳入1099个病例的medRxiv预印本──都在粪便样本中检测到新型冠状病毒,这可能表示病毒会经由粪便传播。 但现在要下结论还为时过早。

「我们根本就不知道这种武汉病毒是否会以粪便传播。 」弗里曼说:「但看来病毒确实出现在粪便里,而且人们似乎也确实出现跟病毒有关的消化道症状。 」

血中风暴

冠状病毒也可能造成身体其他系统的问题,原因出自我们之前提到的过度免疫反应。

一份2014年的研究显示,92%的MERS病患有至少一种肺脏外的冠状病毒表征。 事实上,这三种人畜共通冠状病毒都有出现病毒突袭全身的征兆:肝脏酵素升高、白血球与血小板计数较低、低血压。 在罕见病例,病患也曾出现急性肾损伤与心跳停止的状况。

不过,哥伦比亚大学梅尔曼公共卫生学院的病毒学家兼副研究员安杰拉. 拉斯姆森(Angela Rasmussen)说,这不一定是病毒本身扩散至全身的征兆。 这或许是细胞激素风暴。

细胞激素(cytokine)是免疫系统用来当作警示信号的蛋白──它们会召集免疫细胞到感染区域。 接着免疫细胞会消灭受感染的组织,试图挽救身体的其余部位。

人类指望免疫系统能在面临威胁时保持冷静。 但是拉斯姆森说,在冠状病毒感染失控的情况下,免疫系统会毫无节制地将细胞激素灌入肺脏,而原本的选择性扑杀就变得不受控制。 她说:「你不是用一把枪射击目标,而是用一具飞弹发射器。 」这就是问题所在:你的身体并不只是瞄准被感染的细胞,它也在攻击健康组织。

这造成的影响扩及肺脏之外。 细胞激素风暴会产生炎症,这不仅使肺脏中的血管变得脆弱,也会导致液体渗入肺泡。 拉斯姆森说:「基本上就是你的血管正在不断出血。 」这场风暴会涌入你的循环系统,造成多重器官的全身性问题。

接着,病情可能会骤然恶化。 在一些最严重的新型冠状病毒病例中,细胞激素反应──再加上输氧到身体其余部位的能力减弱──可能导致多重器官衰竭。 科学家不知道到底为什么有些病患会出现肺脏外的并发症,但这可能与心脏病或糖尿病等潜在性疾病有所关联。

弗里曼说:「即使病毒没有蔓延到肾脏、肝脏、脾脏与其他脏器,也可能对所有这些脏器的运作流程都产生明显的下游效应。 」而病情就可能在此时严重恶化。

肝脏:附带伤害

人畜共通冠状病毒从呼吸系统往外蔓延时,肝脏往往是受到伤害的下游器官之一。 医生已经在SARS、MERS及新型冠状病毒都见到肝损伤的迹象──往往是轻微迹象,不过更严重的病例会出现严重肝损伤,甚至是肝衰竭。 所以到底发生了什么事?

「一旦病毒进入血流中,它们能移到身体的任何部位。 」骆淑芳说:「肝脏是血流丰富的器官,所以〔冠状病毒〕能非常轻易地进入肝脏。 」

肝脏很努力地运作,以确保身体可以正常发挥功能。 它的主要工作是处理流过胃之后的血液,过滤掉毒素,并产生身体可用的营养素。 它也制造胆汁,用于协助小肠分解脂肪。 肝脏也含有酵素,会加速身体的化学反应。

骆淑芳解释说,在正常身体中,肝细胞会持续死亡,并释放酵素到血流中。 然后这个能力高强的器官会再生新的细胞,继续运作下去。 由于这种再生过程,肝脏能承受大量伤害。

不过,当血中的肝酵素浓度异常升高──这也是SARS及MERS病患的常见特征之一──就是个警讯了。 这或许只是能轻易复原的轻微损伤;或者这可能是更严重的问题──甚至是肝衰竭。

骆淑芳说,科学家并不完全了解这些呼吸性病毒在肝脏是如何表现的。 病毒可能是直接感染肝脏,它们在肝脏复制,并自行杀死肝脏细胞。 或者这些肝脏细胞可能只是附带伤害,因为身体对病毒的免疫反应使肝脏产生严重的发炎反应。

无论如何,她强调肝衰竭绝对不是SARS病患的唯一死因。 「到了肝衰竭的时候,」她说:「你往往会发现,病患不只是有肺脏问题及肝脏问题,也可能有肾脏问题。 到那个时候,这已经变成全身性感染了。 」

肾脏:一切都是有关联的

是的,肾脏也被卷入这场灾难了。 有6%的SARS病患──还有整整四分之一的MERS病患──都出现急性肾损伤。 已有研究显示,新型冠状病毒也会如此。 这或许是该疾病相对较少见的特征,却足以致命。 根据2005年一份发表在《国际肾脏》(Kidney International)期刊的研究,出现急性肾损伤的SARS病患最终有91.7%都死亡了。

就跟肝脏一样,肾脏也有过滤血液的功能。 每颗肾脏都充满了大约80万个微小的功能单位,称为肾元(nephron)。 这些肾元具有两种主要部分:一种是滤器,负责清理血液;一种是小管,将有用的物质重新吸收,或是将废物排到膀胱成为尿液。

肾小管似乎最容易受到这些人畜共通冠状病毒的影响。 世界卫生组织在SARS疫情结束之后报告,SARS病毒会出现在肾小管,而肾小管可能会因此发炎。

黎嘉能(Kar Neng Lai)是香港大学的荣誉教授,也是香港养和医院的肾脏专科医师。 他说,如果病毒在血流中,那么从肾小管检测到病毒并不是罕见的现象。 因为肾脏一直在过滤血液,所以有时肾小管细胞能捕捉到病毒,并造成暂时性或较轻微的损伤。

如果病毒穿透细胞并开始复制,损伤就可能变成致命性的。 但黎嘉能说,没有证据显示SARS病毒在肾脏复制。 他是第一个发表SARS研究的团队成员之一,也参与了前述那份发表于《国际肾脏》的研究。

黎嘉能说,该研究结果显示SARS病患的急性肾损伤或许出自多种因素,包括低血压、败血症、药物,或代谢紊乱。 同时,导致急性肾损伤的较严重病例也显示出──你猜对了──细胞激素风暴的征兆。

急性肾损伤的成因有时也可能是抗生素、多重器官衰竭,或是连接呼吸器过久。 一切都是有关联的。

怀孕与冠状病毒?

虽然我们对新型冠状病毒的信息更新应接不暇,却仍对这种病毒知之甚少,这是如今推特时代的一大讽刺。 医学期刊已经刊登了有关这次疫情的数篇研究──随着研究人员急忙投入这个研究深渊,有些研究受到的审查比其他研究更多。 同时,新闻媒体正在报导每一步发展。 这些信息全都在网络上四处传播,而众所周知,要在网络上分辨虚实是很大的挑战。

「人们实时报导这些研究的进展,真的是前所未见的现象。 」拉斯姆森说:「要试图厘清所有信息,并找出哪些信息真有证据支持、哪些只是推测、哪些大错特错,确实是非常棘手的事。 」

举例来说,武汉一家医院的医生在2月5日通报,有两名婴儿被检测出新型冠状病毒阳性,其中一名才出生30个小时。 可想而知,这条令人担忧的标题传遍了各家新闻媒体,因为它引起数个问题:怀孕妇女是否会感染子宫内未出生的胎儿? 这种疾病是否会在生产期间传染,或经由母乳传染?

不过,先让我们冷静一下。 虽然许多SARS及MERS病例是怀孕妇女,但并没有观察到母子垂直感染的状况。 此外,拉斯姆森说,新生儿也会经由其他方式感染冠状病毒,例如在繁忙的紧急情况下,新生儿在挤满感染病患的医院里出生。

事实上,有一份周四发表于《刺胳针》(The Lancet)的研究提供了初步证据,显示冠状病毒无法经由母体垂直传染给婴儿。

在这篇报告中,研究人员观察了九名罹患新型冠状病毒的武汉妇女。 其中一些妇女出现妊娠并发症,但所有病例最后都是活产,而且没有传播感染的证据。 虽然这份研究没有完全排除孕期传播病毒的可能性,但它强调我们对这种疾病进行推断时必须更加谨慎。

拉斯姆森说:「你需要有高水平的证据,才能够说某件事确实会发生──当然也才能够改变临床上处置病例的方式,或是改变公共政策。 」

弗里曼也同意。 他希望这次疫情会让冠状病毒研究获得更多资助,就如同近期欧盟以及比尔与梅琳达盖兹基金会(Bill & Melinda Gates Foundation)所保证的一样。 但弗里曼希望,即使这次疫情最终逐渐停息,人们对于研究的支持及兴趣也能持续下去,而不要像SARS研究一样乏人问津。

「SARS疫情刚结束时还有一大笔钱资助研究,然后这笔钱就消失了。 」弗里曼说:「为什么我们不知道答案? 因为没人资助这些研究。 」




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