新冠病毒的真实面目:吞噬人体血管防线的“吸血鬼”

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2020-06-23 14:09
摘要

“新冠病毒就像吸血鬼一样,撕咬和突破了我们的血管防线。。。”

“新冠病毒就像吸血鬼一样,撕咬和突破了我们的血管防线……”

刚刚在世界顶级医学期刊《新英格兰医学》上发表了新冠病毒重大临床研究成果的华人教授William Li,这样描述他的最新发现。

华人教授接力新冠”血管疾病“研究

我们对新冠病毒和它引发的疾病的认识,在疫情初期可以说是知之甚少,甚至是片面和错误的。

比如我们曾经认为它只是一个“跟流感差不多”的疾病,认为所谓的“群体免疫”能够奏效,认为它跟SARS病毒一样只是诱发呼吸系统的肺炎。然而随着临床越来越多的发现和前沿科学家的深入研究,这些原有的错误认识都一个个被推翻了。

4月份,瑞士的科学家在英国顶级医学期刊《柳叶刀》上发表了一篇关于新冠病毒诱发血管内皮细胞病变的研究,虽然只是一项前沿的探索性研究,却已经引起了医学界的极大重视。

一个月之后,来自美国的科学家团队在这一领域取得了新的进展,进一步证明了新冠病毒通过攻击人类血管内皮细胞而致病的机制!

这一重要研究成果,发表在了全球影响力最高的医学期刊之一《新英格兰医学》上。尤其值得一提的是,这项研究的主要领导者是一位华裔教授William Li。他是一位在血管领域颇有建树的全球顶级专家,同时也是一位临床医生。

William Li教授对他这项最新的研究,是这样解读的:

“事实上,新冠病毒完全颠覆了我们人类长期以来对病毒的认识!

新冠病毒对血管的攻击和破坏力之强,像极了西方令人谈之色变的‘吸血鬼’!”

William Li 教授

我们知道,人类的血管内壁有一层薄薄的细胞,称为血管内皮细胞(Endothelial Cell),这些细胞组成了所谓的内皮组织(Endothelium)。血管内皮组织贯穿我们全身,能够在血管和器官组织之间形成屏障,并负责将血液、氧气、营养成分等输送到我们体内的所有细胞。

如果血管内皮细胞出了问题,这种输送的通道就可能被破坏,那么我们就可能在心脏、大脑、脾脏等各个部位出现问题。

疫情以来在对新冠病人的临床观察和研究中,一个典型的发现就是:很多重症病人体内会出现大量的血液凝结,形成所谓的“血凝块”(Blood clotting)。

更恐怖的是,甚至在有些病人的毛细血管内,也发现了微型血块,它们完全堵塞了毛细血管。

那么这些血凝块是怎么形成的?它们跟血管内皮细胞是什么关系?

为什么新冠病毒感染的患者会表现出各种与血管异常相关的症状,例如中风、新冠病毒足?

这些问题一直悬而未决,是医学前沿科学家们希望攻克的关键问题,也是William Li教授此项工作的出发点。

William Li教授的研究团队,选取了因新冠病毒感染死亡的病人尸体(7个样本)、因甲型流感病毒(H1N1)感染死亡的病人尸体(7个样本)以及未受病毒感染的人的肺部标本(10个样本)作为研究对象,在这三组样本之间利用多种先进的分析技术(包括投射电子显微镜),开展了严谨、多维度的对比分析。

之所以选择流感病人样本作为疾病组的对照,是因为流感病毒感染而死亡的病人在临床上,会表现出跟新冠重症病人类似的由于肺部感染引起的急性呼吸窘迫综合征(简称ARDS)。

首先他们发现新冠患者和流感患者的尸体肺部解剖样本,表现出了一些共同的特点:例如共有的弥散性肺泡损伤,这一点其实跟在另外两种冠状病毒(SARS病毒和MERS病毒)感染的病人身上看到的情况是一致的,属于一种非特异性的临床表现。

另外来自新冠患者和来自流感患者的肺部影像结果,也确认了两者的毛细血管前和毛细血管后的血管都是几乎完全闭塞的。

不过,这个研究更值得我们关注的,是新冠患者和流感患者肺部解剖样本之间有哪些重要的区别。

新冠病毒侵袭血管内皮的实证

令人激动的是,William Li教授领导的科学家团队在新冠患者的肺部解剖样本中,观察到了独有的、与血管相关的异常特征!

具体的说,这种异常在新冠患者的肺部,体现在两个方面:

1)患者的血管内皮细胞,受到严重损伤

新冠患者的肺部出现了严重的内皮血管损伤,血管出现了扭曲,毛细血管也发生了变形;此外也观察到了大量存在在内皮细胞内的病毒颗粒,而且内皮细胞的细胞膜也受到了极大的破坏。

在细胞水平上,病人的血管内皮细胞显示出了细胞间连接的破坏,细胞表现出异常的肿胀,并与基底膜失去了接触……这些都是内皮细胞受损的表现。

2)患者肺部出现了大量“血栓形成”和“血管新生

研究团队在新冠患者的肺部观察到了广泛的血栓形成和微血管水平的病变。而且比对比的流感病人解剖样本来说,明显都要严重得多。

进一步的定量分析发现:

新冠病人肺泡毛细血管的血栓程度,是流感病人样本中的9倍!

新冠患者的肺泡毛细血管中的多个微血栓(箭头处)

新冠病人肺部的血管新生,是流感病人样本中的2.7倍!

尤其是在患者肺部观察到了典型的“套叠性血管新生”(也就是在旧的血管里面长出新的血管,属于不正常的情况)的现象。

另外通过对“血管生成”相关基因的分析也显示,来自新冠患者的标本中存在69个与血管相关的基因表达有变化,而在流感患者的标本中只有26个基因表达有变化,远少于新冠患者,说明新冠患者样本中血管生成相关的基因更加活跃。

新冠患者肺部的微血管改变:健康人的肺泡微血管(左图)和新冠重症患者已经结构变形的肺泡,套叠性的血管增生造成肺泡血管层次丧失(右图)。

所以可以看出,尽管新冠病人和流感病人在被病毒感染后的重症阶段,都会形成“弥散性肺泡损伤”,在肺泡毛细血管中形成微血栓以及出现毛细血管闭塞,但是新冠病人在病情的发展方面,还是表现出了它独特的地方,也就是出现了:血管内皮细胞的“崩溃”、微血栓的“暴增”以及大量不正常的血管新生。

新冠病毒感染人体后的推演

如果我们把之前瑞士科学家Ruschitzka等的研究成果和William Li教授的工作结合起来,就能对新冠病毒从血管防线入手,侵袭人类机体的整个医学过程有一个比较清楚的认识。

我们也就能明白为什么说新冠病毒感染人体后诱发的疾病,本质上不仅仅是肺炎,而是一种广泛的血管疾病。

1. 血管内皮细胞被新冠病毒感染后,诱发产生大量的血栓/凝血现象

其实直到目前,新冠肺炎患者为什么会发生血栓/凝血仍然是个谜。

一种可能的推测是,病毒通过结合人类的ACE-2蛋白进入血管内皮细胞后,破坏了细胞、血小板和血浆之间的平衡,从而导致出现过量的血凝现象。

此外就在本月,以色列哈达萨医学中心(Hadassah-University Medical Center)的科学家发现,新冠病毒感染人体后会引起一种称为Alpha Defensin Protein(ADP)的蛋白质表达上调,而且ADP的水平和疾病发展正相关。轻中度患者ADP水平很低,病情越重ADP表达越高。更重要的是,ADP蛋白会直接加速促进血凝的发生。当ADP蛋白导致的血凝发生在肺泡里的时候,就会导致病人出现急性呼吸窘迫,甚至需要给病人插管救治。

2. 肺部内皮细胞受损后,人体的免疫系统诱发不正常的血管新生

对于观察到新冠病人肺部样本出现了不正常的血管新生的现象,William Li教授团队对此给出的解释是:新冠病毒侵害血管内皮细胞造成严重的内皮损伤后,人体的免疫系统会对病毒感染作出反应,引起内皮区域产生炎症,从而进一步诱发局部区域血管的新生,其中就包括“套叠性血管新生”的现象。

3. 遍布全身器官的血管内皮细胞,都可能受到新冠病毒的侵袭

由于血管内皮细胞是遍布全身各个器官的,那么理论上新冠病毒感染人体后就可能诱发全身性的血栓性微血管病。

重度患者体内如果进一步发展成“弥散性血管内凝血”或“大血管血栓”,就可能造成多器官衰竭,甚至死亡。

内皮细胞受损后,除了肺部首当其冲会导致病人出现呼吸困难、呼吸衰竭甚至死亡外,也可能诱发肺部之外的其他病变,包括已经报道过的嗅觉丧失、中风、心脏病、儿童川崎样疾病、新冠病毒足等。

当然,目前的这些血管方面的相关研究还存在一些缺陷,比如样本量太小,解剖数据只能代表静态信息,也不排除还有其他因素会造成新冠患者和流感患者样本的不同等等。

William Li教授领导的工作证明了,新冠病毒患者相对于流感患者而言,最大的区别就体现在血管内皮被严重破坏、血栓大量形成和出现血管新生这三个方面!

这样的发现,几乎出乎所有临床专家,尤其是血管领域专家之前的预想。

“几乎从来没有一种病毒或细菌,会这样侵入血管内皮细胞,穷凶极恶的把自己塞满每一个细胞,然后撕破细胞膜,摧毁整个内皮细胞。”

William Li教授对此深有感慨:“新冠病毒,改写了病毒的游戏规则!在目前这个疫情阶段,人类的血管系统几乎是完败的。”

不过“魔高一尺,道高一丈”,既然我们弄明白了新冠病毒的致病机理,我们就可能找到压制它的办法。

全球的科学家必然会在此基础上,去寻找能够阻挡新冠病毒侵袭血管内皮细胞,或者能够有效防止血栓形成以及防范血管新生的办法!

编辑 董雯静

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