冠状病毒其实是常见的病毒,但伤害程度仍有轻重之分。SARS、新型冠状病 毒都属于伤害程度大的β 类病毒。但这次的新冠病毒为何扩延全球?为什么对 人体有轻重症之分?疫苗是最好的解决办法吗?(资料照,AP)

冠状病毒其实是常见的病毒,但伤害程度仍有轻重之分。SARS、新型冠状病 毒都属于伤害程度大的β 类病毒。但这次的新冠病毒为何扩延全球?为什么对 人体有轻重症之分?疫苗是最好的解决办法吗?(资料照,AP)

写在新冠病毒之后,台湾第一本病毒解析专书。台湾病毒学权威专家徐明达教
授将研究病毒数十年的经验,精炼为浅显生动的语言,从SARS到COVID-19,
解析后疫情时代,人人都需要的新基本知识。

冠状病毒其实是人类常见的病毒,流行感冒有 10%至20%由这种病毒引起,但大部分是 α 群的病毒。大部分的人都有抗人类冠状病毒的抗体,例如对 OC43 这型的冠状病毒,6 岁以上的人普遍拥有抗体。不过,SARS、MERS、新冠病毒毒(COVID-19)对人的伤害比较大,同属于 β 类。

冠状病毒是一种单链的 RNA 病毒,它的遗传物质是由一条约 2 万至 3 万碱基组成的单链 RNA 分子构成,由病毒的外膜保护。

冠状病毒可能是由蝙蝠传给动物,再由动物传到人。为什么是蝙蝠?这是由于蝙蝠有很强的免疫系统,尤其是可以抑制发炎反应,因此可以和许多不同的病毒和平共存。蝙蝠的寿命很长,有的甚至可以存活四十年,因此会带有变种的病毒,而且蝙蝠出去一次数量很多,病毒产生的数量很大。我想研究冠状病毒应该从蝙蝠为什么可以和病毒共存著手,尤其是抗发炎的方式,蝙蝠会一直分泌干扰素,这会造成细胞的伤害,但蝙蝠的巨噬细胞会制造大量的抗发炎细胞素IL10 可以防止伤害。另外,蝙蝠也演化出六个可抗病毒和抗发炎的基因。

新冠病毒感染如何席卷全球?

2019 年 12 月武汉发现多起不明原因的病毒性肺炎病例,2020 年 1 月,病原体初步判定为新型冠状病毒,这支新冠病毒很快在人与人之间传播,快速扩散全球,2 月 WHO将这个从中国武汉开始流行,在世界各地造成严重疫情的新型冠状病毒肺炎,正式命名为 COVID-19。

由于国际人口流动速度很快,新冠肺炎在全球大流行,尤其是韩国、日本、西欧、美国家官员警觉性不足,疫情爆发不可收拾,大家又没有习惯带口罩,群聚说话或吃饮东西时,会把病毒直接由口腔进入气管,而不是从鼻腔进入气管。鼻子首先有鼻毛及黏液来阻止病毒进入,后面还有长的鼻腔,上面有黏液及鞭毛细胞,可以将病毒抓住,使进入气管的病毒变少很多,如果加上口罩这个障碍病毒就更少了。要防止病毒进入肺部,除了带口罩之外,在交谈时最好保持一段距离,饮食时更要保持距离。新冠状病毒也会感染消化道,在尿液及粪便都可测到病毒,因此有可能经由尿液及粪便传染。

泰国曼谷华蓝蓬车站内,人们维持社交距离(美联社)
泰国曼谷华蓝蓬车站内,人们维持社交距离。(资料照,美联社)

为什么这么严重?

病毒进入肺部就会遇到气管的黏液及肺部的巨噬细胞,大约 80%的病人病毒会被拦截,因此都症状轻微。只有经过鼻腔的感冒症状,或因为感染鼻腔的嗅觉细胞造成失去嗅觉及味觉,经过气管黏液黏住的就咳嗽将病毒吐出来,少量进入肺部的病毒就会被肺巨噬细胞清除掉。如果咽下去就会到粪便,或直接由口腔进入消化道,小肠细胞有 ACE2,会造成下泻的症状。

大约 10 至 14%的人会比较严重,有肺炎及呼吸困难的问题,主要是巨噬细胞的量不足以抗拒大量的病毒,或巨噬细胞的功能萎缩,造成肺部下部细胞感染,这个病毒又不会引起第一及第三类干扰素来警告隔壁细胞,因此感染会扩大。感染的细胞及巨噬细胞发出求救的化学信号,引起肺部周边的血管松开,让白血球进入来攻击病毒,产生发炎反应,白血球作完事就会自杀,让巨噬细胞清理战场,但约 4.7 至 10%的人因为免疫的过度反应,让血管松开太多,血浆也跟著进入肺部,造成肺部无法呼吸,必须用呼吸器增加氧气的压力帮助呼吸,而且可能会产生多种器官衰竭或败血性休克,一些人会因而死亡。

当然,死亡率随地而变,可能和直接进入口腔有关。依据义大利和其他国家的数据显示,老年人是主要的死亡者,病毒在肺部繁殖,引起血液中大量白血球和血浆进入肺部,造成急性肺炎,这和老年人的免疫系统下降和吸烟、室内污染、慢性病有关,老年人也比较会有慢性疾病,肺巨噬细胞也比较少,比较容易产生严重的肺炎,相对的,幼儿免疫力尚未成熟,也容易因感染死亡。德国的死亡率很低,主要是德国人有自制的能力,少量的病毒从鼻孔进入,因此虽然有很多人感染,大都症状轻微。

其实每年肺炎的病患约有 4.5 亿人,死亡有 400 万人,只是这个短期内快速感染的疫情让卫生单位措手不及,设备不足尤其是呼吸器短缺,难以应付快速送进来的病人做有效治疗。

新病毒侵袭,疫苗是最佳解吗?

这次新型冠状病毒爆发,让世界各国都措手不及,大家应该痛定思痛,预作准备,以防下一次新病毒侵袭。那么,要如何为未来做好准备?病毒的研究当然非常重要,政府也很慷慨拿出大笔的研究经费,不过,研究是长期作战计划,无法应急,因为:

1.发展疫苗通常需要相当长的时间,而且,这种千变万化的 RNA 病毒很难有单一有效的疫苗,而且要考虑到病毒利用抗体感染细胞及其他的免疫反应。我们从流感病毒疫苗的痛苦经验学了乖,流感疫苗每年必须更新、接种后两星期才有效。美国 1989至 1992 年的流感疫苗有效率只有 31 至 45%,而且相当昂贵。以前也发展过人类 229E 型冠状病毒疫苗,但并不具有长期的免疫效果,针对动物冠状病毒的疫苗也不完全成功,而且可能还会有抗体帮助感染的问题。因此,虽然发展疫苗可行,但我们缺乏对这个新病毒的了解,以及发展疫苗所需的时间,都是必须仔细评估的问题。

2. 发展抗 RNA 病毒的药并不简单,需要多年人力物力的投资,可能缓不济 急。不过,欣慰的是,德国法兰克福大学从甘草找到抑制 SARS 病毒生长的化合物,许多药厂也都有发展抗 SARS 的药物,美国制药公司 Gilead发展的瑞德西韦(Remdesivir,抑制伊波拉病毒复制酵素) 似乎可以用来治疗这个感染。国家卫生研究院最近也从成药发现一些抑制病毒的药。

美国药厂吉利德研发的药物瑞德西韦,被世界卫生组织(WHO)视作可望有效抑制新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的救命丹
美国药厂吉利德研发的药物瑞德西韦,被世界卫生组织(WHO)视作可望有效抑制新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的救命丹。(资料照,美联社)

3. 一般病毒学的研究固然很重要,但从流感病毒数十年的研究仍无法找出有效的方法来看,要在短时间内找出对付 SARS 或新冠状病毒的学理恐怕也不容易。

4. SARS 和新冠病毒病情严重,其实和人体免疫系统的过度反应关系密切。因此只有针对病毒的策略是不够的。我们除了赶快加紧脚步研究这些病毒的性质,以及它为什么对人类产生这样大的伤害,并找出对付的方法之外,最重要的是尽快拟定包括有效及快速检验新病毒的紧急应变突发性传染病的完善计划,订定防范传染病的相关法令,健全人民的医疗常识及有效的医疗系统。

其实恶毒的流感病毒最可怕的地方,是引起我们身体免疫系统的不平衡及过度反应,造成我们自己的伤害。因此想办法减低这个反应才是救病人的最好方法。这次新冠病毒不会引起细胞制造第一类及第三类干扰素,这些干扰素是要告知隔壁细胞有发生感染了,但会引起细胞制造发炎的细胞素,所以和别种肺炎病毒有些差别,希望科学家能够赶快从现有的药物中,找到可以有效抑制这个发炎反应的药。

《人类与病毒之战》书封。(天下杂志提供)
《人类与病毒之战》书封。(天下杂志提供)

*作者为台湾病毒学权威,研究病毒数十年。台湾大学化学系学、硕士,加州理工学院化学生物学博士,师事病毒学大师、诺贝尔奖得主柏格(Paul Berg),也曾与诺贝尔奖得主夏普(Phillip Sharp)共事合作,专长领域为分子生物学、肿瘤基因、表观基因体学及电子显微镜,现为阳明大学荣誉退休教授。

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