身体里的免疫战争,进入了混乱状态。
作者 | 徐斯佳 日本京都大学医学院
连日来,湖北以外新冠肺炎新增确诊病例持续下降,令人欣喜。但同时全国累计死亡病例也在增加,目前(2月19日)已突破2000人。临床上观察到有些患者早期发病并不凶险,后期病情却突然加速,救治困难。
多位专家在采访中透露:预后不好的那些病人不仅肺部损伤,其他器官包括肝、肾等也受到病情加速影响。2月15日,中科院院士周琪在国务院召开的新闻发布会上,特别提到炎症风暴(或称细胞因子风暴)对机体的致命打击。
什么是炎症风暴,它是怎样加重病情和摧毁人体的?今天简单探讨一下。
炎症:人体中的免疫保卫战
先说普通炎症。人体免疫系统就好像军队,有着不同火力不同分工,对外清除异物、修复损伤,对内则要识别“自家人”,维护人体内部环境稳定。
当身体受到感染时,免疫系统根据病原体的危险程度作出反应,威胁越大,则免疫反应越强。当免疫反应引起血管反应和局部组织细胞损伤时,形态上就表现为炎症。
任何能够引起组织损伤的因素都可能造成炎症,它可以是感染性的,也可以是非感染性的,例如,由病原体以外的物质(如药物、异物、人体坏死组织的碎片等)引起非感染性炎症。
我们日常生活中就经常会遇到炎症,比如,做菜切到手,菜刀上的细菌趁虚而入。如果不及时消毒,伤口感染,不久你会感到伤口除了痛,还发红发热,这是局部血管扩张的表现;还会肿胀,这是血管通透性增加,血液成分从血管壁渗出进入了发生感染的组织;甚至还有点化脓,这是白细胞在患处聚集,与病原体同归于尽的产物。
如果做菜不小心切到手,我们可能会收获一场“急性炎症” | unsplash
血管扩张,通透性增加,白细胞在患处聚集,这些都是保护性的炎症反应。
但是,我们不免会好奇:原本随血液四处漂流的免疫细胞,是如何得知伤口感染而聚集过来的呢?这就要说到“细胞因子”了。
当感染发生后,患处附近的免疫细胞——比如,常年在组织中巡逻的巨噬细胞——会被激活,并释放出一类叫做“细胞因子”的多肽类物质。它们的作用有些是促进炎症,有些则相反。
在炎症早期,主要是促炎因子发挥作用。这些细胞因子像信号弹一样,召集别处的免疫细胞前来加入战斗。而赶来的免疫细胞也会被激活,产生更多细胞因子,继续招募“援军”,直到火力足够。(可见炎症反应是可以随着促炎因子信号增强而不断放大的。)
免疫细胞(图中“中性粒细胞”)在巨噬细胞释放的细胞因子的作用下,离开血管进入被感染部位(2-3-4-5依次展示了中性粒细胞脱离血管的过程)| basicmedicalkey.com
然而,炎症是把双刃剑。一方面它可以清除异物,促进组织修复,维护身体大环境;而另一方面,免疫细胞并不总是能精准打击病原体,作战中往往敌我难分,释放的杀伤性物质也会损伤正常组织。
当人体组织坏死后,细胞内的核酸、内源性热休克蛋白等物质随即被释放。这些(平时在细胞外不常见的)物质也会被免疫系统识别为异物,促进炎症反应,持续失控的炎症又会让组织损伤不断累加。
因此正常情况下,机体需要对炎症反应进行精确调控,令释放的细胞因子和招募来的免疫细胞规模与感染的程度相匹配。
如果这种调控失败了——
免疫细胞释放细胞因子 | creative-biolabs.com
炎症风暴:过犹不及的人体自噬风暴
炎症风暴又叫“细胞因子风暴(cytokinestrom)” ,是人体产生的一种过度免疫反应。
当细胞因子由于某种原因过量生成,并进入体循环,全身各处的免疫细胞将被大量激活,在短期内引起广泛的炎症反应,如不及时加以阻止,病人的情况往往会急转直下。
由于免疫系统火力全开,原本用于对付病原体的杀伤性物质被一股脑释放,连带着攻击无辜的脏器,结果便导致多脏器功能衰竭。比如,在本次疫情中,新冠病毒感染患者肺部,引发免疫反应,过量免疫细胞和渗出液在肺部积聚,影响肺功能,壅塞气道加重患者缺氧,引发全身酸碱紊乱。
过度免疫还能造成心脏损伤,引发“爆发性心肌炎”。这种疾病初期表现很像感冒,比如发热、乏力、流涕等,掺和在新冠肺炎症状中不易察觉。但其病情进展迅速,可造成心肌功能突然暂停,是青壮年猝死的一大诱因。另外,近期研究还发现新冠肺炎临床患者表现出不同程度的肝、肾损害和肠道炎症。
再者是血管。免疫细胞会首先损伤血管内壁,令炎性物质随意浸润其他组织,扩大炎症范围。而随着血管内皮细胞的坏死脱落,其内部具有高活性的一氧化氮自由基被释放,对血管壁形成二次打击。更严重的是,受损内皮下的各种结构暴露,会激活血液中的凝血因子,令血小板异常聚集,进而破坏正常的凝血功能,可能造成内出血、循环休克等严重后果。
血管损伤后,细胞及炎性物质渗出 | commons.wikimedia.org
总之,炎症风暴是轻症向重症和危重症转换的一个重要节点。当炎症失控波及全身,身体就犹如浸泡在各种细胞因子、氧自由基、凝血因子、坏死组织等等炎症介质的海洋里。各系统脏器的损伤同时加重,情况就会变得非常棘手,这也是重症和危重症病人死亡的一个重要原因。
历史惨剧:抗癌药物引发的过度炎症
产生炎症风暴的原因是多方面的,和一般炎症一样,它可以是感染性的,也可以是非感染性的。从临床发病过程来看,可以一开始就是全身性的,也可以是先有局部,然后再发展为全身性。后者更为常见。
当人体被一种全新的、致病性强的病原体(如新冠病毒)感染时,就会激发高于平常的免疫反应,造成过多的免疫细胞在同一处被激活,增加炎症风暴风险。通常,在初期打击后会有一段短暂的稳定期,之后又进行性加重,造成机体的不断损害。