尽管医疗服务可及性、职业暴露以及污染等环境风险都会影响存活率,但对许多高风险群体而言,关键因素是炎症。
细胞因子是免疫反应中的关键参与者,有助于阻止病毒繁殖。
然而,如果短时间内产生过多细胞因子,就会引发炎症,可能严重损伤肺部。
COVID-19的严重程度差异很大。有些人完全没有症状,有些人则会病情危重、危及生命,且有些人尤其容易受到其极严重影响。
这种病毒对某些群体的影响尤为严重:男性以及老年人,还有患有以下疾病的人:糖尿病和肥胖。在英国和其他西方国家,少数族裔受到的影响也尤为严重。
影响人们患病严重程度的因素很多,包括医疗服务可及性、职业暴露以及污染等环境风险。如今愈发清楚的是,对其中一些高风险群体而言,导致他们病情如此严重的,是免疫系统的反应——炎症。
具体而言,我们发现,与糖尿病、肥胖、年龄和性别相关的风险,都与免疫系统面对病毒时功能异常有关。
炎症可能过度
许多重症COVID患者都有一个共同特点:免疫反应过于强烈,造成严重肺损伤。其特征是大量产生称为细胞因子的炎症物质,这就是所谓的“细胞因子风暴”。
细胞因子是免疫反应中非常有力的工具,例如,它们可以阻止病毒繁殖。然而,有些细胞因子的作用——例如帮助招募其他免疫细胞来对抗感染,或增强这些被招募细胞穿过血管的能力——如果不受控制,就会造成严重损害。细胞因子风暴正是如此。
许多白细胞都会产生细胞因子,但名为单核细胞和巨噬细胞的特化细胞似乎是引发细胞因子风暴的主要元凶之一。在得到恰当调控时,这些细胞有益于身体:它们能够发现并消灭威胁、清除并修复受损组织,还能召集其他免疫细胞提供帮助。
然而,在重症COVID中,单核细胞和巨噬细胞的工作机制会发生紊乱。糖尿病和肥胖患者尤其如此。
葡萄糖助长损伤
如果糖尿病控制不佳,体内葡萄糖水平可能升高。一项近期研究显示,在COVID患者体内,巨噬细胞和单核细胞对高葡萄糖水平的反应会造成令人担忧的后果。
导致COVID的病毒SARS-CoV-2需要找到一个可附着的靶点,才能侵入我们的细胞。它选择的是细胞表面的一种蛋白质,称为ACE2。葡萄糖会增加巨噬细胞和单核细胞表面的ACE2水平,帮助病毒感染这些本应协助消灭病毒的细胞。
病毒安全进入这些细胞后,会促使它们开始大量产生炎症性细胞因子,实际上启动了细胞因子风暴。葡萄糖水平越高,病毒在细胞内复制就越成功——本质上,葡萄糖助长了病毒。
但病毒的破坏还不止于此。它还会促使被病毒感染的免疫细胞产生对肺部危害极大的物质,例如活性氧。此外,病毒还会削弱另一类免疫细胞——淋巴细胞——消灭病毒的能力。
肥胖也会导致体内葡萄糖水平升高,与糖尿病类似,还会影响巨噬细胞和单核细胞的激活。研究表明,肥胖者的巨噬细胞为SARS-CoV-2提供了理想的生存环境。
与炎症相关的其他风险
一些老年人(60岁以上)也会出现与糖尿病和肥胖所致相似的炎症特征。这是由一种称为炎症性衰老的现象导致的。
炎症性衰老的特征是促炎细胞因子水平偏高。遗传因素、微生物组(生活在人体内外的细菌、病毒及其他微生物)和肥胖等多种因素都会对其产生影响。
许多老年人体内的淋巴细胞也更少——而淋巴细胞正是能够特异性识别并消灭病毒的细胞。
这意味着,对一些老年人而言,他们的免疫系统不仅难以有效抵御感染,也更可能引发有害的免疫反应。淋巴细胞较少还意味着疫苗可能效果不佳,因此在规划未来的COVID疫苗接种行动时,这一点至关重要。
研究人员一直困惑的另一个问题是,为什么男性似乎更容易感染COVID并受到严重影响。原因之一可能是,与女性相比,男性细胞似乎更容易被SARS-CoV-2感染。病毒用来附着并感染细胞的ACE2受体,在男性体内的表达水平高得多。男性体内一种名为TMPRSS2的酶水平也更高,这种酶会促进病毒进入细胞。
免疫学研究也为性别差异提供了一些线索。人们早已知道,男性和女性的免疫反应存在差异,COVID中也是如此。
近期预印本研究(尚未经过同行评审的研究)追踪并比较了男性和女性对SARS-CoV-2的免疫反应随时间的变化。研究发现,男性更可能出现非典型单核细胞,这些细胞具有显著的促炎特性,能够产生细胞因子风暴中常见的细胞因子。女性则往往具有更强的T细胞反应,这有助于有效消灭病毒。然而,年龄增长和较高的体重指数会削弱女性免疫系统的保护作用。
这类研究凸显了人与人之间的差异。我们越了解这些差异和易感性,就越能考虑如何为每位患者选择最佳治疗方案。这类数据也表明,我们需要考虑免疫功能的差异,并在药物和疫苗试验中纳入不同人口群体。


