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千面病毒:我们为什么无法打败流感?

http://finance.sina.com   2020年10月26日 20:02   北京新浪网

  来源:十点科学

流感病毒 来源:图虫创意流感病毒 来源:图虫创意

  作者:玉溪 日本名古屋大学

  经过近一年的疫情洗礼,我们对“病毒”二字早已耳熟能详。但我们真的了解病毒吗?尤其是和我们长期共存的“老朋友”们,比如流感病毒。

  流感的特殊之处,在于其善变性。而这不是流感的专利。事实上,所有病毒都有可能变异,包括眼前的新冠病毒。

  这种变异性不仅关系到疫苗的开发、特效药的效用期,也直接关系到病毒对人的实际威力,包括死亡率、后遗症等。

  对它的了解,或许可以帮助我们更好地看待当前的新冠疫情,以及预计可能的危机。

  流感中的一战:德国是输掉战争还是输给病毒?

  1917年复活节,德国秘密情报部门正在操办一件影响人类历史的大事。他们知道,如果事成,德意志和沙俄帝国在东线持续四年的厮杀将有望结束。很快,如他们所愿,列宁上台后俄国立刻退出了战争。

  一夜之间,德军百万东线部队转向与英法的对决,并依仗兵力优势占到先机。但万万没想到,一波流感疫情横扫前线,到1918年5月,已有超过100万德军染病,每天都增加几万人。

  法国借机发动反击,德军在流感和英法美的联合攻击下不得已输掉了战争。

  德国参谋在给德皇的报告里说,德国因为这场突如其来的流感失掉了战争,但实际上,英美双方也饱受流感的困扰,甚至英国国王乔治五世也染上了流感卧床不起。但因当时整个欧洲打成一团,大家都进行新闻管制,各国都以为只有自己的士兵患了病。

  而此时的西班牙由于持中立态度,因此对国内管控较松,人员流动性很大。这直接导致西班牙全国三分之一的人口(约800万人)感染了流感,此次流感也因此有了一个非常具有地域特征性的名字:西班牙流感

  大规模流感加速了一战的结束。然而,一战结束后,西班牙流感的“表演”才刚刚开始。

  这次疫情前后共流行了三波,从美国到欧洲,从美索不达米亚到中国黑龙江,甚至躲在北极圈的爱斯基摩人都饱受摧残。最终,全世界1/5的人染病,死亡人数至今也没有非常确切的数字,综合各种资料的数字显示死亡人数在5000万到1亿之间。

  忽然消失的疫情与背后的惊悚事实

  一年多之后的1919年春天,神奇的事情发生了。人们还没来得及搞清楚这场疫情的爆发和流行是怎么回事,病毒突然在全世界消失了!就像一个冷酷的杀手,无声无息的来,收割了几千万人命之后悄然离去。

  如果这就剧终了,那也就罢了,只能说大自然这个编剧太粗暴了。

  但显然故事不会就这么简单。很快,科学家有了一个让人浑身冒冷汗的发现——人的病好了,猪得病了。

  这一事实令人想到一个可怕推论——西班牙流感并没有远离人类,只是转移到了其他宿主身上,随时都有可能杀回来。

1918年至1919年西班牙流感肆虐全球。图为美国堪萨斯州一家美军医院,首批病例在这里登记。来源:公有领域1918年至1919年西班牙流感肆虐全球。图为美国堪萨斯州一家美军医院,首批病例在这里登记。来源:公有领域

  为此,科学家对于流感的研究一直都没敢松懈。

  起初,人们期待流感病毒能像曾经肆虐人类的天花病毒一样,虽然威力强大,但构型稳定,在全世界都普及天花疫苗之后,它就无法再侵犯人类了。

  但在研究流感时,人们深深理解了什么叫现实残酷。相比天花病毒,流感病毒的基因变异速度极快,根据当前毒株开发的疫苗,根本应接不暇。

  后来人们发现,流感病毒的基因是天生就极不稳定的RNA(这也是新冠病毒的基因类型), 每一代病毒都不尽相同。面对如此狡猾的病毒,科学家们一时焦头烂额,长期未获得实质性突破。

  找到流感病毒的“身份证”

  但人类的意志是坚定的。尽管困难重重,研究者们最终还是发现了其中玄妙:其突破点不在于多变的基因,而在于流感病毒表面两种“坚挺”的蛋白。

  这两种蛋白,一种叫红细胞血凝蛋白(H蛋白),一种叫神经氨基酸酶蛋白(N蛋白)。尽管病毒变来变去,但这两种蛋白往往同时存在于绝大部分种类的流感病毒表面。因此它们也就成了识别流感病毒的身份证。目前我们看到的高致病性流感均以HxNy命名,比如H1N1、H5N1等,其中的H就是H蛋白,N就是N蛋白,编号表示不同的蛋白质构型。

  流感病毒祸害广泛,除了人类,其他比如犬,马,猪,鸟类,海豹、鲸等,陆海空一个都不放过;并且,它还可以在不同物种之间传播。

  不同毒株有时也会根据其主要宿主来命名,比如说我们熟知的禽流感、猪流感、马流感、犬流感,等等。

  目前鸟类被认为是流感病毒的最主要宿主。虽然有报道称禽流感病毒似乎可以在人际间传播(人传人),但经过调查发现,几乎所有被感染的人都与禽类有过密切接触。

  因此,目前科学界认为,禽流感病毒不能在人群中有效传播。但基于流感病毒在传播中的快速变异能力,我们也不得不时刻提防,在某一次变身后,它会获得在人际间的传播的能力。

  基于结构分型的流感 “户口本”

  除了根据表面蛋白结构分类的HxNy,以及根据宿主动物分类的猪流感、禽流感等,我们肯定也听过甲流。这又是什么呢?

  简单而言,这是基于病毒学学科分类的叫法,它依据的不是病毒表面蛋白而是核蛋白。不仅有甲型,还有乙型、丙型和丁型,共四种类型。

  这与依据表面蛋白进行病毒特征识别的方式并不矛盾。但由于只有甲型流感病毒存在多变的表面蛋白,因此一般所说的HxNy型流感其实都是甲型流感。

  例如甲型流感中就有H1N1、H2N2、H3N2、H5N1、H7N7、H1N2、H9N2、H7N2、H7N3、H10N7、H7N9等诸多病毒构型。

各种甲型流感和它们的宿主们。各种甲型流感和它们的宿主们。

  乙型流感病毒表面也存在H和N蛋白,但多样性远不及甲型流感,因此一般不采用HxNy的方式进行分类,而直接称为某某毒株,例如97年山东毒株、2002年香港毒株之类。丙型、丁型流感病毒表面不存在H和N蛋白,不能采用HxNy的命名方式,且因其本身多样性贫乏,可以认为不存在亚型。

  所以我们可以简单地认为,表面蛋白结构分类是甲型流感病毒的“身份证”,一个病毒一个编号,而甲乙丙丁是病毒的“户口本”,一个本子一个家族。

  这些不同分型喜好各不相同。

  其中,丙型和丁型流感病毒最为少见,丙型通常只在孩童身上造成轻微症状,而丁型主要感染家畜,且目前尚未发现其能够感染人类的证据。

  而乙型流感病毒最青睐我们人类,但变异速度明显低于甲型流感,且由于其多样性较低,我们一般在孩童时期就会获得对该类病毒的免疫力,所以乙流大规模流行的几率很低。

  对人类社会危害最大就是大名鼎鼎的甲流。野生水鸟是很多甲型流感病毒株的天然宿主,所以禽流感一般都是甲流。

  甲型流感病毒类型多样,并有跨物种传播的能力,可以导致包括高烧、流鼻水、喉咙痛、肌肉酸痛、头痛、咳嗽和疲倦感等各种症状,可能的并发症包括病毒性肺炎、继发细菌性肺炎、鼻窦感染以及造成其他疾病恶化(如气喘或心脏衰竭)等。

  在传播方式上,甲流通常由咳嗽、打喷嚏和说话产生的飞沫传播,近距离接触时尤其容易发生。因此,佩戴口罩、勤洗手以及保持社交距离等途径都可以在很大程度上降低感染几率。

  一战中的流感,就是甲流,蛋白构型为H1N1。自那一次之后,虽然历史上再没有出现如此强势的毒株,但人类社会也经过了几次严重的大流感,数百万人因此死亡。

已知的流感大流行。数据来自维基百科(实际上,自1580年首次有详尽记载以来,流感大爆发呈现周期性特征,每隔二三十年就会爆发一次)已知的流感大流行。数据来自维基百科(实际上,自1580年首次有详尽记载以来,流感大爆发呈现周期性特征,每隔二三十年就会爆发一次)

   和善变的流感做斗争

  为了对抗流感,人类开发了一系列药物和疫苗。但遗憾的是,目前还没有针对流感的特效药,而疫苗在多变的流感病毒面前,也无法提供足够的防护。

  大部分的流感疫苗是多价疫苗,一般包括在人类社群中最为流行的几种甲型流感亚型和乙型流感毒株。例如日本今年推广的4价疫苗,就包含了甲型中的H1N1和H3N2,以及乙型中的山形株和维多利亚株。

  然而,由于流感病毒亚型(或毒株)和自然界宿主众多,且其中的甲型流感又有很强的易突变特性,人类有时候也实在是防不胜防。

  比如,今年6月29日,中国农业大学和中国疾控中心发表在《美国科学院院刊》(PNAS)上的一项研究就报道,在中国境内出现了一种猪携带的G4基因型的 H1N1 流感病毒(G4 EA H1N1)。这种由三个不同谱系病毒交换基因,进行“重组”后的病毒,可能导致人际传播风险增加。

  但好在这种新型猪流感毒力很弱,不会比普通甲流造成更严重的后果,而且G4基因型病毒仅侵犯呼吸道上部,一般不会对肺部造成影响,危害性与新冠病毒等“毒霸”不可同日而语。

  并且流感也并不会像新冠病毒那样突然出现,而是有其自身的规律性,目前我国的流感监测网络也比较完备。

  尽管兴不起什么风浪,但新型猪流感病毒所表现出的种种特征,恰将流感病毒系谱杂、宿主多、易突变的特点体现得淋漓尽致。

  在可想像的未来,人类或许还是找不到彻底征服流感的办法,但我们可以通过对敌人的了解,来减少我们受到的损失和伤害。比如,养成良好的个人卫生习惯,流感季节做好个人防护,勤消毒,高危人群积极接种当季流感疫苗等。

  而流感病毒的狡猾,也引发一些人对于新冠病毒的担心。新冠病毒是否会重走它的路径?曾经的“西班牙流感”,就仿佛今日种种的预演。过去一百多年里,流感也一直对我们“不离不弃”,新的变种时时拨动众人神经。

  不过,就目前而言,虽然新冠病毒具有不少类似流感的特征,比如相似的呼吸道症状、高流行性以及广泛的自然界宿主等。但好在目前为止,新冠病毒并没有发展出类似流感病毒一样的极高变异性。

  随着疫苗的开发和大规模使用,相信人类最终能够赢得这场战役。

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