零距離科學:人體免疫系統完善,但新冠病毒仍能突襲?

零距離科學:人體免疫系統完善,但新冠病毒仍能突襲?
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我們想讓你知道的是

新冠病毒疫情已持續超過一年,病毒演變出多個變種,為何這個敵人如此難對付?

文:吳家亮(香港中文大學通識教育基礎課程講師)
圖:香港電台

近一年多,全球人類多了一個共同的敵人——新冠病毒。我們的身體本已擬定了一套萬全的策略迎戰,可是,正所謂「你有張梁計,我有過牆梯」,這個敵人異常奸狡,常常使出一些「陰招」殺我們一個措手不及。今集的《零距離科學》,就讓我們一睹這場人體對抗病毒的攻防戰!

防線失守了

我們的呼吸道的表面充滿著纖毛(Cilia)。它們非常幼細,只及我們頭髮的一百分之一,但卻能以每分鐘超過一千次的速度快速掃動,功能就如一個掃帚,把塵埃、病毒這些外來物掃離肺部。但是,新冠病毒卻能入侵這些帶有纖毛的上皮細胞,讓纖毛停止運動,那病毒便無往而不利,順利入侵肺部組織。

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在電子顯微鏡下,我們的呼吸道表面充斥著不斷擺動的纖毛。

我們的肺部細胞本有著細胞膜,保護著細胞的內部。為何新冠病毒能誘騙細胞,打開城門讓其入侵?原來,細胞膜的表面有些蛋白質,其中一種名為ACE2,它們就像是守城士兵,只會容許能接上暗語的人內進。怎料,新冠病毒的刺蛋白(Spike Protein)卻有一部分能跟ACE2對接,讓ACE2誤以為病毒是「自己人」,讓它大模斯樣地直搗黃龍。

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我們的肺部細胞被新冠病毒(紅色圓點)入侵了。

病毒的攻心計

當新冠病毒進入細胞,便會馬不停蹄地複製自己,數以千計的病毒接著從細胞中蜂湧而出,感染更多的肺部組織。不過,受感染的細胞當然不會坐以待斃,它正靜悄悄地發出暗號,釋出干擾素(Interferon)並經血液運行全身,吞噬細胞(Phagocytes)一收到這個敵人來襲的訊息,就會奔往受感染的區域,大開殺戒,把病毒通通消滅。

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新複製的新冠病毒正從受感染細胞中蜂湧而出。

既然我們有這麼一個完善機制去對抗病毒,那為何全球還有那麼多人病情嚴重,甚至死亡?原來,新冠病毒有一項秘技,它有一個特別的基因,當被激活時便會欺騙受感染細胞,讓它釋放的干擾素比正常少了九成,吞噬細胞沒能收到情報,便起不到殺敵的效果。病毒便伺機大量繁殖,可以在短短兩天內激增一萬倍!

這項秘技也帶來了另一個影響。原本這些干擾素會讓人發燒,以激活免疫系統。但如今,干擾素的濃度低,當病人體內病毒大幅增加之際,身體則毫無反應,病人便以為自己沒病繼續吃喝玩樂、旅行公幹,怎料已成為流動病毒噴射器,一滴一毫米直徑的飛沫便可盛載高達七百萬粒病毒!新冠病毒就這樣狡猾地傳遍世界……

牆內牆外攻守戰

不過,我們的細胞又不是只有一道板斧。吞噬細胞在適當的時候會要求增援,把病毒的一部分給殺手T細胞(Killer T cells)察看,讓其牢記著這重要情報。受感染細胞則會以一個碗狀結構(MHC molecule)把病毒的一部分鉤在細胞膜外。當殺手T細胞通過比對發現受感染細胞,就會死纏不放,注入毒藥,把受感染細胞和裏頭的病毒一併消滅。

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殺手T細胞(綠色)一發現受感染細胞(藍色),就會死纏不放,注入毒藥(紅色),把受感染細胞和裏頭的病毒一併消滅。

但是,千萬不要把敵人想得太天真,會任由殺手T細胞宰割。有研究發現,碗狀結構在被傳送至細胞膜前,新冠病毒已把當中的60%毀壞,使其再不能展示病毒的一部分。那殺手T細胞便更難找到受感染細胞,病毒就繼續愉快地繁衍。

不過,我們還未絕望!B細胞也獲得了病毒情報,並啟動兵工廠模式,大規模製造武器——抗體(Antibodies)。抗體遇上病毒,便會將它包圍,讓它的刺蛋白再不能夠跟人體細胞表面的ACE2對接,無法感染人體細胞。當城門被保衛了,剩下的任務便是把牆外的病毒餘黨剿滅,那便相對輕鬆了。

聰明反被聰明誤

此外,我們的細胞還有一項終極殺著——中性粒細胞(Neutrophils)。它們被細胞因子(Cytokine)激活後,會展開自殺式襲擊,把自己的DNA吐出來,形成一個具有黏性的網狀陷阱(Extracellular trap),讓病毒無處可逃,束手就擒。

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中性粒細胞(黃色)被細胞因子激活,展開自殺式襲擊,把自己的DNA(淺綠色)吐出來,形成一個具有黏性的網狀陷阱,讓外來物(紅色)無處可逃,束手就擒。

但是,正所謂「聰明反被聰明誤」,有時,我們的免疫系統會被過度激活,釋出過多細胞因子,形成了「細胞激素風暴」(Cytokine storm)。中性粒細胞便會大規模地自我引爆,重重陷阱不單把病毒圍困,也把血液細胞網住,形成血塊,嚴重的話會堵塞血管,阻礙氧氣和養分輸送,造成肺栓塞。這個現象在解剖上相當常見,出現在大約三分之一的新冠肺炎死者身上。

新冠病毒還在不斷變異,我們必須時刻提高警覺,留意它有否再使出「陰招」來對付人類,一旦發現,便要在預防和治療上隨機應變,努力使它「兵敗如山倒」!

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新冠病毒疫情已持續超過一年,病毒演變出多個變種,為何這個敵人如此難對付?

《零距離科學》(節目網站)集合世界各地有趣的科學紀錄片,網羅與大眾息息相關的科學資訊,啟發觀眾的好奇心和求知慾,節目逢星期五晚9時30分在港台電視31播映。本集於4月9日播出。港台網站及流動程式RTHK Screen視像直播及提供節目重溫。

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責任編輯:Alvin
核稿編輯:Alex