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细胞因子风暴:对新冠肺炎的免疫反应时间或加剧病症

已有 796 次阅读 2020-5-18 13:23 |个人分类:Life Science|系统分类:论文交流| Wiley威立, 新冠病毒, 免疫反应, 细胞因子风暴


最近发表在Wiley期刊Journal of Medical Virology上的一项南加州大学凯克医学院的Weiming Yuan教授和Sean Quan Du教授领导的研究表明,人体的两个防御系统(先天性和适应性免疫反应)之间的不利相互作用可能会触发免疫反应过度。研究表明,当机体的免疫系统对感染反应过度,从而引发所谓的细胞因子风暴时,SARS-CoV-2等病毒甚至是流感的感染都可能致命。细胞因子是参与细胞信号传导的小蛋白,有助于将免疫细胞募集到感染部位。在某些人中,过量的细胞因子会导致感染区域(如COVID-19中的肺部)过度炎症,严重损害器官并导致死亡。因此得出结论,在COVID-19的早期阶段暂时抑制人体的免疫系统有助于避免严重的症状和死亡。


正文


在他们的研究中,DuYuan采用了一种通用的数学模型,称为靶细胞限制模型,来了解相比于患有流感的人群,COVID-19患者的身体免疫系统如何反应。流感病毒的潜伏期大约为48小时,在此期间,病毒会靶向上呼吸道表面的细胞。因为流感病毒行动非常迅速,在几天之内杀死了几乎所有靶细胞,从而使先天免疫系统能够先对病毒和脆弱的细胞进行应答和清除,然后在数天后触发适应性免疫应答以杀死任何剩余的病毒,同时动员人体的重型武器”——T细胞和B细胞。与流感病毒不同的是,SARS-CoV-2的潜伏期更长(平均约六天),入侵宿主进展较慢,且会感染整个呼吸系统的细胞。研究小组的模型表明,适应性免疫反应可能在先天性免疫系统完成其工作之前就开始起作用,最终会干扰其消除初始感染的能力。

Yuan认为:最危险的是,随着感染的继续,这将动员整个适应性免疫反应中的各个层面。” “病毒活动时间越长,更可能导致免疫系统反应过度——这一过程称为细胞因子风暴——杀死健康细胞,造成组织损伤。流感感染会在几天之内使病毒的靶细胞几乎完全耗竭,但COVID-19的缓慢进展意味着适应性免疫反应可以在感染达到高峰之前就将其减弱,从而将病毒靶细胞的耗竭降至最低,这样会为以后的感染留出了大量未感染的细胞。


图1 流感病毒在人类细胞中的感染

图2 冠状病毒在人类细胞中的感染

作者在研究中说:这种情况类似于猖獗的森林火灾。如果只是观望着火,当所有树木都被烧毁时,火种将失去燃料并迅速死亡。如果在此之前全力以赴地灭火,只能导致部分控制火势。一旦停止救火,火灾卷土重来,直至烧毁所有树木。我们认为,这就是许多严重患者无法离开医院病床,最终发展为急性呼吸窘迫综合征和多器官衰竭的原因。

该假设还可能为已经认定为康复的患者数周后疾病复发提供解释。Du补充说:一些COVID-19患者在症状明显减轻后可能会复发。” “适应性免疫和先天性免疫应答的共同作用可能会暂时将病毒降低至较低水平。但是,如果病毒没有完全清除,并且靶细胞再生,则病毒会再次占据优势并达到另一个高峰。

因此,作者建议在感染的早期阶段用免疫抑制剂治疗患者,以减少适应性免疫的干扰。Du说:基于数学模型的结果,我们提出了一种违反直觉的想法,即在疾病过程的早期应用短期的免疫抑制剂药物可能会改善患者的预后 “使用正确的抑制剂,我们可能能够延迟适应性免疫反应并防止其干扰先天免疫反应,从而可以更快地消除病毒和感染的细胞。接下来的工作还要涉及检验其假设,并检测COVID-19患者的每日病毒载量和其他生物标志物。



原文链接:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jmv.25866 





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