专栏名称: 环球科学
《科学美国人》独家授权中文版—《环球科学》杂志—www.huanqiukexue.com
51好读  ›  专栏  ›  环球科学

一次感染就让人失去对很多病菌的免疫力,这种病毒你特别熟悉,但很难猜到

环球科学  · 公众号  · 科学  · 2024-10-15 21:40

正文

图片来源:Pixabay

撰文 | clefable
审校 | 黄雨佳

在时间这支单向飞行的箭上,人身体内有两种珍贵的东西似乎一直在增加:大脑中的智慧和流在血液中的抗体。知识和抗体的积累过程也十分相似,最开始都需要新的刺激,人体会有一段艰难应对的过程,但保留下长期的记忆。在这样持续不断的循环中,我们能够积累知识解决看得见的问题,而抗体则一直在帮助我们解决看不见的威胁。

2019年,美国斯克里普斯研究所的一些科学家研究了10名18~30岁的人的血液样本。他们从这些样本中分离出负责产生抗体的B细胞,研究了其中表达抗体的序列,并据此估计人类有可能产生一百万万亿(1018)种独特的抗体。而在任何两个人中,大概只有0.95%的抗体是共有的,所有个体之间则只会共享0.022%的抗体

对于每个人来说,这样庞大的抗体库都是无价且必不可少的,尤其是我们的周围还有无数的病原菌一直在对人体这片肥肉虎视眈眈。不过也可以试想一下,如果有一天突遭横劫,你突然失去了非常多种抗体和对很多病原体的免疫力呢?


免疫失忆

这种情况确实存在。一种较为熟悉的情况是,一些人会由于先天性遗传的影响和一些疾病,体内的B细胞减少,因而产生的抗体大量减少。然而,还有一些更常见但长期被忽视的情况会导致这一问题。早在20世纪初期,当时还年轻的德国儿科医生Clemens von Pirquet在动物实验中就瞥见一种情况:一种极常见的、具有极高传染性的病毒——麻疹病毒(MeV),也会导致感染的人失去抗体。Pirquet曾在一些小孩感染麻疹的前后,分别在他们前臂内侧注射一定的结核菌素(由结核分支杆菌产生),发现他们的皮肤反应由阳性变为了阴性。也就是说,他们此前体内原本有针对结核菌素的抗体,但在麻疹感染之后消失了

麻疹病毒的横截面。图片来源:David Goodsell/维基百科

需要说明的是,这种情况并不等于免疫抑制。免疫抑制是人体内所有抗体都在,但如果不加约束会破坏身体某些组织或器官的功能,因此需要抑制它们。Pirquet还通过实验发现了另一种奇怪的免疫现象,即人们在第二次接种一些疫苗时反而会遭受很大的伤害。这一发现在如今也被认为十分重要,推动了疫苗相关的免疫学研究。

在一个多世纪的研究后,2019年,哈佛医学院等机构的研究人员揭开了麻疹消除人体内很多种抗体的详细过程,并发表在《科学》(Science)上。他们发现,那些没有接种麻疹疫苗的人在感染麻疹后,其体内大概有11%~73%的不同种抗体会消失,包括对抗从肺炎到各种皮肤感染的疾病的抗体。感染一次麻疹病毒后,人们就被迫丢盔卸甲,科学家将这种状态称为“免疫失忆”(Immune Amnesia)。


一场洗劫

谈到让人体丧失免疫力的病毒,你可能会想到艾滋病病毒(HIV)。HIV在感染人后会先潜伏数年,慢慢破坏T细胞,让人逐渐失去免疫力。在治疗方法出现之前,非常多艾滋病患者都死于一些原本可以轻易抵抗的感染。相比之下,麻疹病毒的感染则“高调”很多。它是目前已知的传染性最强的病毒之一——一个人感染,周围没有抗体的人90%都会被传染上。其感染后的症状也极其明显,会出现持续数天的高烧和全身性的皮疹。红色皮疹一般从耳后开始扩散,一直到覆盖人身体的大部分区域,最长大约持续3周。在这之后,绝大多数人都会康复。然而这只是表面,只是人们付出的惨痛代价的冰山一角。

一位麻疹病毒的菲律宾儿童。图片来源:Jim Goodson/维基百科

在2019年的论文中,研究者调查了在荷兰一次麻疹疫情出现前后,儿童体内的抗体变化情况。他们在一个疫苗接种率低的社区,收集了77例平均年龄为9岁的、未接种疫苗的儿童的血液样本。在这77名儿童中,有34名出现了轻度麻疹,剩下的儿童出现了重度麻疹。他们用一种名为VirScan的技术检测了血液样本中抗体的多样性,结果发现由于麻疹感染,这些儿童抗体库的总体多样性平均减少了约20%。另外,有16%的儿童丧失了超过40%的抗体多样性。进一步的研究表明,严重的麻疹感染比轻度感染更能降低人的整体免疫力。

这就是麻疹病毒所引起的“免疫失忆”,据研究显示,只有重新接触病原体才能恢复免疫力,而这个过程常常需要数月,甚至数年的时间。而在此期间,这些“免疫失忆”的人再次接触一些危险的病原体时,由于失去了抗体的保护,可能会因为感染出现严重的症状。一些流行病学证据表明,麻疹可能与高达50%的儿童传染病死亡有关,而致死原因大部分是非麻疹感染。此外,麻疹感染与儿童发病率和死亡率增加的相关时间可以长达5年。“这些发现让我们认识到了解和预防麻疹长期影响的重要性,这些是常被忽视的隐形影响。”《科学》论文的第一作者Michael Mina说:“如果你的孩子得了麻疹,两年后又得了肺炎,你不一定会把两者联系在一起。”

绝大多数人都曾在儿童时期,有过接种麻疹疫苗的经历。麻疹疫苗一般接种2针,而一次接种,通常可以实现终生免疫。实际上,自从20世纪60年代麻疹疫苗被研发出来后,在世界卫生组织(WHO)的推动下,全球很多国家都将这种疫苗纳入国家免疫计划。而从千禧年到2017年,麻疹感染病例也降低了80%,一些国家甚至一度不再有麻疹感染的情况。不过从全球来看,由于无法接种疫苗等原因,麻疹仍然在大部分地区流行,每年影响超过700万人,造成超过10万人死亡。而更为严峻的是,自2018年以来,由于麻疹疫苗接种减少,全球麻疹病例数增加了近300%。而这一增长可能伴随着巨大的死亡风险。

今年2月,在一篇发表于《自然·通讯》(Nature Communications)的论文中,研究人员发现如果雪貂在感染流感病毒或呼吸道合胞病毒(RSV)4周前,感染了犬瘟热病毒(CDV,是麻疹病毒属中的一种病毒),它们会出现致命的出血性肺炎,且体内的共生细菌也会对肺部进行攻击。不过,他们开发出了一些针对麻疹病毒暴露后使用的抑制剂,可以缓解麻疹病毒引发的症状,以及后续和免疫失忆相关的临床症状


被重置了

在麻疹感染引发的皮疹消失后,儿童感染者体内的淋巴细胞数量会很快恢复,甚至他们体内3种重要的免疫球蛋白(IgG、IgA和IgM)的水平,都没有明显变化。这些都表明,在经历麻疹之后,人们失去的并不是抗体数量,更像是身体的抗体库发生了重组,或者说以往关于很多病毒的免疫记忆,都被刷新成了对麻疹病毒的记忆。

麻疹病毒的受体CD150(又名SLAMF1,即信号淋巴细胞激活分子家族成员1)在记忆T细胞、B细胞和浆细胞上高度表达。在麻疹病毒感染后的最初3~10天内,它们可以感染淋巴组织和外周血中20%~70%的记忆细胞,包括B细胞和T细胞。


淋巴细胞中的B细胞 图片来源:维基百科

在另一篇2019年同一时期发表于《科学·免疫学》(Science Immunology)的论文中,研究人员对感染麻疹前后的人的外周血淋巴细胞,进行了B细胞受体测序,发现麻疹感染会导致初始B细胞出现免疫不成熟,进而导致广泛的抗体多样性受到损害。此外,麻疹感染也会导致记忆B细胞的多样性发生变化,这种变化在感染消退后会持续存在,从而损害对先前感染的其他病毒的免疫力,或通过疫苗接种获得的免疫力。

对麻疹有免疫力的母亲可以将抗体传递给还在子宫中的胎儿,特别是那些通过感染而非接种麻疹疫苗获得免疫力的母亲。这种抗体通常会使新生儿对麻疹有一定的免疫力,但这些抗体在他们出生后的前9个月会逐渐消失。而一旦完全消失,一岁以下的婴儿就容易感染麻疹病毒。而他们越晚感染麻疹,出现的后果可能会越糟糕。《科学》论文的通讯作者Stephen Elledge表示:“那些患有严重麻疹感染或免疫缺陷等的孩子,将会遇到严重的麻烦。

从另一个角度来看,这也提示了尽快接种两剂麻疹疫苗的必要性,这不仅可以预防麻疹感染,还可以长期预防其他感染。


参考链接:

https://arstechnica.com/science/2024/09/record-measles-outbreak-in-oregon-blamed-on-vaccine-exemptions/  

https://www.nih.gov/news-events/nih-research-matters/decoding-variety-human-antibodies

https://hms.harvard.edu/news/inside-immune-amnesia

https://asm.org/articles/2019/may/measles-and-immune-amnesia

https://www.thieme-connect.com/products/ejournals/abstract/10.1055/s-0028-1135624

论文链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciimmunol.aay6125#con14

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aay6485

https://www.nature.com/articles/s41467-024-45418-5

https://www.nature.com/articles/ni1200_453

https://www.nature.com/articles/nrdp201649


《环球科学》2025年度征订现已开启

点击图片或阅读原文即可订阅!

-电商广告-


点击【在看】,及时接收我们的内容更新