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「冠状病毒感染原理」了解下!别跟着谣言继续犯傻

 typlr2d 2020-04-06

我是从8天前开始查阅「病毒和疫情」的资料,每天会查阅整理56个小时,直到今天才基本整理出框架。

没有确凿论据,不敢下笔给大家添乱。

这次病毒弄得人心惶惶,大家还不确定它未来会有多大影响,希望大家掌握更多认知。

但毕竟靠此前更多“宣情绪、蹭流量、讲故事”等碎片文章(甚至是谣言),是很难建立认知框架的。

今天讲述病毒互动的完整四部曲:诞生侵入复制杀伤性

每个部分剖析到本质,其中70%的信息,你可能并不知道。

诞生

首先,我们在纸上画出两根梯子,叫绳梯更合适一些,直升飞机上经常会用。

然后我们把其中一根绳梯从中间剪开。

接下来把“完整绳梯”“一半绳梯”像扭麻花一样,分别扭转

你就分别得出图中这样的东西,左边叫DNA,右边叫RNA

两个东西都可以遗传和复制信息。

为什么你妈把你生下来,会长得像你爸?就是因为DNA复制了你爸的信息。

由于DNA是双链,复制信息比较稳定,更像复印机复印的一样;RNA不稳定,就像手抄课文,信息常常抄错。

这次主角是「新型冠状病毒」(2019-nCoV),它是RNA单链

所以我们把DNA这份暂时扔掉,然后用一个球形蛋壳(其实是蛋白质外壳)套在RNA(扭曲的一半绳梯)外面。

并且画上很多竖起的喇叭在外面,这很像豌豆射手,但科学家把它叫做冠状(刺突Spike[1]

OK,这就是一个完整的冠状病毒

所以你知道了,这次冠状病毒的核心有三个部分:

·“扭曲的绳梯”——RNA (用于复制信息)

·“球形蛋壳”——蛋白质外壳(提供一些营养和保护)

·“冠状部分”——刺突(具体作用待会说)

入侵

病毒画好了,它就要开始活动了。

假设这时候有个老人打了喷嚏,病毒被一个小孩吸入了气管,进入肺中。

病毒会干嘛?

它会拼命寻找人体细胞,比如肺细胞,然后费尽心思钻进去。

相比肺细胞,病毒的体积小太多太多。

这就好比特洛伊战争时,木马攻城。你可以想象病毒=木马,细胞=特洛伊城。

接下来,我们就分别称呼“病毒木马”和“细胞城市”。

那么为什么病毒要攻城呢?

请先记住它的唯一目的——复制(Copying

一条病毒RNA单链,在进攻细胞后,往往可以复制出几百万条,疯狂增加自己数量。

它用什么方式攻城呢?

对,就和“特洛伊木马计”一模一样——欺骗。但一共欺骗了细胞三次。

第一次欺骗-开锁进城

肺细胞有细胞膜,好比城墙,这个守护是非常严密的。

城墙只有一些小洞,允许水分子或其它营养分子渗入进来。

但像“病毒木马”这么大个东西想进入“细胞城市”,怎么办?

用钥匙开锁。

刚刚我们留下的悬念——为什么病毒是冠状的?

“冠状”(刺突)就是钥匙。

那“锁”是什么呢?“锁”就是“细胞城市”表面一些较「受体」的东西

此次感染肺细胞的受体——血管紧张转化酶2(Angiotensin Converting enzyme 2)[2]

如果能量物质来,把刺突插入受体,“细胞城市”就开门;如果刺突不匹配(没钥匙),细胞就不开门,让这个物质滚蛋。

病毒经过几亿年进化,完完整整配了很多把假钥匙,可以堂而皇之插入钥匙孔。

细胞城门大开,病毒会被整个拖进城里(这和木马被拖进特洛伊一模一样)。

第二次欺骗-打开木马

一旦识别有外界物质进入,“细胞城市”还有一层防护——喷药杀毒。

喷的这个药,叫溶酶体[3]。很多感冒病毒进入细胞,就会被溶酶体杀掉。

不过冠状病毒可是老油条了,为什么它事先要找个球形外壳躲起来,就是为了应付这一步。

溶酶体杀毒,刚好帮助病毒把蛋白质外壳给溶掉。

这就好比特洛伊城的守护者,完全帮倒忙,帮助木马里的敌人钻了出来。

这时病毒的RNA单链赤裸裸暴露在“细胞城市”中。

第三次欺骗-夹道欢迎

病毒RNA的目的是走到细胞国王(细胞核)那里,但对于弱小的RNA来说,从城门走到国王那里,实在是太远了。

不过细胞国王却有一群小兵,如果识别是能量物质。国王就会派出小兵,前去迎接,用最快速度乘坐轨道把对方运送到细胞核中(详见视频)。

这些小兵,就叫马达蛋白[4]

最终,病毒木马挖空心思:

·制造假钥匙(冠状)

·利用溶酶体毁掉木马(蛋白质外膜)

·欺骗马达代蛋白运送自己,走到目的地——细胞核那里。

到了这里,它要干嘛呢?是要杀死“细胞国王”篡位吗?

复制

病毒煞费苦心来到了(细胞国王)那里,会干点啥坏事呢?

重复刚刚说到的——复制(Copying

原来,“细胞国王”有很多台无与伦比的复印机(核糖体)[5],一天能复制几百万份拷贝,性能秒杀人类所有复印机。

病毒跑过去,也并不是为了占领城市或杀死国王,而是为了用这台复印机复制自己——和「核糖体」结合,生成更多RNA单链,合成RNA复制酶并生成蛋白质外壳,形成更多新冠状病毒颗粒

因为病毒严格意义上来说不是「生命」。

它不像「细菌」一样,有自己的细胞核和细胞。病毒只能靠别人的细胞,完成自我复制。

而复制分为两个阶段:

一、潜伏

一开始,细胞复制自己的DNA,病毒借一下复印机复制自己的RNA,大家相安无事。

这段时期,就叫「潜伏期」

专家发布冠状病毒的潜伏期预估是14天内(按实际感染平均潜伏期是5.2天,和SARS基本差不多)

而史上堪称最成功的病毒,ADIS艾滋病毒,可以潜伏近10年,甚至20年之久。

(图-各类病毒潜伏周期)

那么,有木有可能,病毒就一直复制,永远与细胞和谐相处呢?

完全有可能,很多病毒来到宿主细胞体内,就忘记自己干嘛来的了。就像间谍被策反了一样,成为了无公害的永久居民。

二、引起免疫反应并传播

到此为止,你还不觉得病毒有多坏——它不就是为了复制自己,耍了些欺骗手段吗?

可怕的过程来了:

这次冠状病毒非常凶猛。它不断复制,终有一天,挤破细胞城市,这个肺细胞就被感染死掉了[6]

病毒和它的上百万Copy大军,就会从溃烂的“城墙”中跑出来,进而疯狂感染另外的细胞。

这可不行啊,于是肺细胞在临死前幡然醒悟,呼叫细胞中的老大——免疫细胞出来厮杀

大量白细胞大军驾到,它们的战斗值超10000。这时:

1、你的身体会发热,血液流速加快,大量水份会涌入肺部形成体液,为了运输更多白细胞和病毒厮杀。

2、体液还负责把战死的白细胞和细菌送出体外。对,这就是恶心的口痰和鼻涕。

3、飞沫、口痰、鼻涕又感染下一个人

免疫系统大战病毒

怎么样,是不是很神奇?

病毒、肺细胞,免疫白细胞,其中的关系简直像被设计出来一样。

99.9%的病毒原本是和人类动物和谐相处的——病毒借细胞核复印机搞点复制,人和动物得点小感冒,让免疫系统活动活动。

但为什么,此次新冠病毒会如此厉害?

杀伤性

这次新冠病毒让人闻风丧胆,主要是两个方面:

·毒性(大致用致死率)

·传染性(病毒传播效率)

分别来看看:

1、什么叫毒性?

根据刚刚所说的「感染过程」,新冠病毒的「毒性」主要体现三个方面:

·感染肺细胞,让肺细胞死亡

·免疫系统启动,肺部涌入大量水份,造成呼吸困难甚至窒息

·由于病毒高度伪装,白细胞无法识别敌我,只能无差别攻击。肺细胞也会受白细胞大量摧毁

所以2003年的SARS由于毒性太强,导致免疫力更强的青壮年更容易死亡。

当时很多医生不得不采用“激素治疗”,适当控制免疫反应。这造成了很多病人股骨头坏死,留下后遗症。

还好新冠病毒的毒性要温和很多,

截止到21日24:00,大致死亡率在2.11%(确诊14380人,死亡304人,不过这个计算方法太过简单粗暴,实际数据要等进一步统计)。

而且此次死亡人数很多比例是上了年纪,有些原本就有其它病症的人。即便是流感,也会夺去很多人生命。

所以实际死亡率,远比SARS9.8%)和MERS35%)低很多。

2、为什么传染性很强?

关于病毒的传播力,有基本传染数(R0这个指标来衡量。

是指在没有外力干预下,一个感染者平均而言能够传染给几个人。

如果R0小于1,则意味这个疾病会自我消亡。而大于1,则意味会呈指数级增长。

关于新冠病毒肺炎,R0值很难估算。

世界卫生组织在123日给出过一个粗糙的估计在1.4-2.5之间[7]。不过从目前实际数据来看,不止这个数值。

国外专家预估在3.7左右,暂时也是超过SARS2-5),堪称恐怖了。

通过毒性和传染性两个维度[8],我们可以得到四个象限:

a、温和级(低毒性-低传染性)

很多无公害病毒。比如噬菌体,反而可以杀灭细菌。能够和宿主实现共生。

b、指数级(低毒性-高传染性)

大多数流感病毒、腺病毒、HIV等。潜伏期很长,能够造成大规模传播,但不会很快致宿主死亡,且部分能得到药物控制。

c、恐怖级(高毒性-低传染性)

SARSMERS,还有大名鼎鼎的埃博拉病毒,一旦感染,会迅速攻击人体除骨骼外每一处组织,让人口吐鲜血而亡,场面非常恐怖。

但由于很快把宿主杀死,宿主还没来得及感染下一个人,病毒也随之死掉。所以埃博拉病毒至今也没有引起大规模传染[9]

d、毁灭级(高毒性-高传染性)

西班牙大流感、霍乱、天花等臭名昭著的病毒。

其中西班牙大流感致死2000-5000万人,所到之处寸草不生。

从病毒自身生存视角来看,b类(指数级)和d类(毁灭级)才是它们所期待的。

所以像SARS,和MERS的病毒这种(致死率高,传播率低)的病毒,从某种意义来说只是一个初级版本,还不太适应人体[10]

这些病毒原本和人类世界井水不犯河水,只是那些捕猎和吃野生动物的人,侵犯到了远古病毒世界,才导致危机。

所以这次的主角——「新型冠状病毒」(2019-nCoV),某种意义来上比SARSMERS更先进,致死率较低,传播率更高。

最后的话

病毒的最好预防措施就是隔离!不要迷信各种药!

昨天,全国惊现双黄连口服液可以抗冠状病毒这个信息,明显就是测智商的。

事实上,包括埃博拉病毒,SARS病毒,到现在都还没有出特效药。

而且对于大多数病毒,人类迄今为止更多也不是用药物治疗,本质就是因为「病毒」更多是寄生在细胞中,药物难以识别[11]

为什么对于这次冠状病毒重症患者,是采用生命支持系统,也就是只能维持你的生命,调节免疫系统,让免疫系统帮你战胜病毒。


[1]《病原生物学》第二版·第一节病毒的生物学特性
[2] https://www.docin.com/p-1526445595.html&dpage=1&key=肺部疾病怎么治
[3] https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CJFDAUTO&filename=AHZY202001017&v=MDYyMTkxRnJDVVI3cWZaZVp0RnlqbVZydlBKQ1hSZDdHNEhOSE1ybzlFWTRSOGVYMUx1eFlTN0RoMVQzcVRyV00=
[4]《美丽的化学结构》注释
[5]此处看的网络科普视频https://v.qq.com/x/page/y0311rtzdsl.html,对于其详细原理,期待各位网友给出准确论文或书籍论证
[6]病原生物学》第二十二章·第三节 冠状病毒
[7]https://www./news-room/detail/23-01-2020-statement-on-the-meeting-of-the-international-health-regulations-(2005)-emergency-committee-regarding-the-outbreak-of-novel-coronavirus-(2019-ncov)
[8]《流行病学·第二卷》(第3版)作者曹务春
[9]《血疫:埃博拉的故事》理查德·普雷斯顿
[10]Zhou P et al. Discovery of a novel coronavirus associated with the recent pneumonia outbreak in humans and its potential bat origin. bioRxiv. 2020. DOI: 10.1101/2020.01.22.914952
[11]http://news.ifeng.com/mainland/special/h7n9/content-3/detail_2013_04/13/24174901_0.shtml



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