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用血栓塞爆血管!COVID-19 的致死手段

miss9_96
・2020/06/10 ・1963字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 550 ・八年級

新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)嚴重時會破壞血管、引起嚴重的血栓,甚至可能造成劇烈的肺部缺氧

皮膚浮現紫色的皮疹、浮腫的腿、變色的四肢1,這些臨床表徵,一再地告訴醫師們,COVID-19(俗名:新型冠狀病毒疾病、武漢肺炎、新冠肺炎)的重症患者體內正出現全身性的血栓 2

科學家試圖了解病毒對肺臟血管的破壞力,解剖了因 COVID-19 和 A 型流感而死的屍體肺臟,巨觀、微觀地分析病毒肆虐後的血管結構。

COVID-19 重症患者,其末梢肢體的照片。(點圖可見彩色原圖)From:參考文獻3

在肺臟裡引起血栓,堵死微血管

研究團隊解剖了因 COVID-19 而死的患者肺臟,普遍發現肺泡損傷、肺泡內膜細胞壞死的現象。而組織切片發現,肺臟裡充斥著淋巴細胞,顯示嚴重的發炎現象(下圖B)2

上圖:因新型冠狀病毒之疾病(COVID-19)而死的患者肺臟外觀。下圖:肺臟組織切片;藍色箭頭為血管裡的紅血球、綠色箭頭所指的暗紫色圓點為淋巴細胞。中文資料和箭頭為本文作者標註。From: 參考文獻2

用 μCT 和掃描式電子顯微鏡觀察死者肺臟,可看到扭曲的血管、遍佈的血栓。組織切片裡, COVID-19 死者的肺泡毛細血管中,都有微小的血栓(如下圖)。然而, COVID-19 之可怕,它所引起的血栓數是流感的 9 倍:平均血栓形成數 COVID-19 為 159±73;流感為 16±16(單位:/mm2;P = 0.002)。

A:新型冠狀病毒之疾病(COVID-19)而死的患者肺臟血管,其掃描式顯微鏡照片;紅色:血栓、黃色:淋巴細胞(數位上色)。B:新型冠狀病毒之疾病(COVID-19)而死的患者肺臟血管,其組織切片。C, D:μCT的3D建模。中文資料為本文作者標註。From:參考文獻2
新型冠狀病毒之疾病(COVID-19)而死的患者肺臟組織切片。黑色箭頭為血栓;藍色箭頭為紅血球。中文資料和藍色箭頭為本文作者標註。From:參考文獻2

顯微鏡下顯示血管內皮結構遭破壞

在顯微鏡底下,科學家又發現了一個駭人的現象:血管的內皮結構被大幅破壞。下圖A 可觀察到,未受感染者的血管內部平滑,而反觀新型冠狀病毒之疾病(COVID-19)之患者(下圖B),肺部微血管結構扭曲、變形。

為什麼 COVID-19 患者的血管結構被破壞呢?用穿透式電子顯微鏡觀察後發現,病毒侵犯了血管內皮細胞 2,可能殺死了內皮細胞、損傷血管結構。筆者推測,粗糙、受傷的血管內壁,引發了凝血效應,進而導致血栓在全身瀰漫出現,惡化成全身性的臟器受損(下圖D)。

利用血管澆鑄技術(microvascular corrosion casts)型塑肺部微血管的掃描式顯微鏡照片。中文為本文作者標註。From: 參考文獻2
新型冠狀病毒之疾病(COVID-19)而死的患者肺臟微血管,其穿透式電子顯微鏡照片。放大的白色框內,白色箭頭是病毒顆粒。中文資料為本文作者標註。From: 參考文獻2

引發明顯的血管新生,暗示了組織在缺氧?

當組織需要氧氣,週邊微血管會進入「血管新生(angiogenesis)」的狀態。換言之,若觀察到「血管新生」,就能推測組織正缺氧中(或處於其他急需氧氣的狀態,如:腫瘤組織、胚胎發生等)。

觀察 COVID-19 和流感患者的血管,發現 COVID-19 患者有明顯的血管新生狀態,甚至比流感患者更劇烈,暗示了新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)造成的組織缺氧,遠比流感病毒更嚴峻。相同的視野面積裡,疊套血管生成現象, COVID-19 患者肺臟有 60.7±11.8 個、流感患者有 22.5±6.9 個(下圖A)

COVID-19 和流感患者的血管生成比較。A圖:疊套血管生成密度、B圖:出芽血管生成密度、C圖:疊套血管生成數量隨住院時間的變化、D圖:出芽血管生成數量隨住院時間的變化。中文資料為本文作者標註。From: 參考文獻2

觀察住院時間和血管新生的變化,發現 COVID-19 患者肺臟的血管新生,隨住院時間反而更加嚴重。暗示了即使住院照料,COVID-19 患者肺臟缺氧的情況仍日漸惡化;醫護團隊可能需要將緩解肺部缺氧,做為治療的首要目標。

總結而言,解剖 COVID-19 死者肺臟得知:

  1. 新型冠狀病毒劇烈地破壞血管內皮細胞。
  2. COVID-19 患者肺臟裡,發現血栓和扭曲的血管。
  3. 肺臟出現明顯的血管新生,暗示了嚴重的組織缺氧。

新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)對人體的破壞力,超乎尋常的可怕。面對如此兇惡的病毒,在疫苗問世之前,我們只能步步為營。

保持冷靜,繼續前進。Keep Calm and Carry On.

參考文獻

  1. Cassandra Willyard (2020) Coronavirus blood-clot mystery intensifies. Nature. DOI: 10.1038/d41586-020-01403-8
  2. Maximilian Ackermann, M.D., Stijn E. Verleden, Ph.D., Mark Kuehnel, Ph.D., Axel Haverich, M.D., Tobias Welte, M.D., Florian Laenger, M.D., Arno Vanstapel, Ph.D., Christopher Werlein, M.D., Helge Stark, Ph.D., Alexandar Tzankov, M.D., William W. Li, M.D., Vincent W. Li, M.D., Steven J. Mentzer, M.D., and Danny Jonigk, M.D. (2020) Pulmonary Vascular Endothelialitis, Thrombosis, and Angiogenesis in Covid-19. New England Journal of Medicine. DOI: 10.1056/NEJMoa2015432
  3. E. Novara, E. Molinaro, I. Benedetti, R. Bonometti, EC Lauritano, R. Boverio (2020) Severe acute dried gangrene in COVID-19 infection: a case report. European Review for Medical and Pharmacological Sciences. DOI: 10.26355 / eurrev_202005_21369
  4. Peter H. Burri, Ruslan Hlushchuk, Valentin Djonov (2004) Intussusceptive angiogenesis: Its emergence, its characteristics, and its significance. Developmental Dynamics. DOI: https://doi.org/10.1002/dvdy.20184

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蔣維倫。很喜歡貓貓。曾意外地收集到台、清、交三間學校的畢業證書。泛科學作家、科學月刊作家、故事作家、udn鳴人堂作家、前國衛院衛生福利政策研究學者。 商業邀稿:miss9ch@gmail.com 文章作品:http://pansci.asia/archives/author/miss9


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發炎性腸道疾病的獵奇療法:來一杯「鉤蟲卵」吧!——《我們為什麼還沒有死掉?》

麥田出版_96
・2021/10/24 ・2290字 ・閱讀時間約 4 分鐘

• 作者/伊丹.班—巴拉克
• 譯者/傅賀

上一節,我提到了犬蛔蟲,我好不容易才忍住沒有提另外一種寄生蟲:蠕蟲。這類寄生蟲成員眾多,個個都是入侵或躲避免疫系統的行家,牠們有許多花招可以幫助牠們在人體內存活下來、繁榮昌盛。牠們之所以需要這些花招,是因為作為寄生蟲,牠們的個頭太大了,免疫系統不可能看不到牠們。即使是較小的蠕蟲物種,也有幾公釐長,跟病毒或細菌比起來,可謂龐然大物。

蠕蟲感染者的腸道 X 光照片,圖中黑線都是蠕蟲。圖/WIKIPEDIA by Secretariat

在世界上許多較貧窮的地區,由於衛生條件較差,蠕蟲帶來了無盡的痛苦:據統計,世界上約四分之一的人口感染了某種類型的蠕蟲。衛生機構正在嘗試使用預防、清潔的手段和抗蟲藥物來緩解疫情。與此同時,在已開發國家,人們已經成功消滅了蠕蟲疾病。

也許有點過於成功。

免疫反應有幾種不同的形式。我們理解得最透徹的兩種是 Th1 和 Th2(Th 代表輔助 T 細胞,這是一種重要的 T 細胞)。它們的細節比較複雜,但大體畫面是這樣的:這兩種反應處理的是不同類型的感染——Th1 類型的輔助 T 細胞會向吞噬細胞和胞毒 T 細胞發出啟動訊號。聽到「集結號」之後,這些細胞會追蹤並摧毀任何被病毒或特定細菌感染的人類細胞。與此相反,Th2 反應是直接攻擊那些尚未入侵人體的病原體,Th2 細胞會啟動一種叫作嗜酸性球(eosinophils)的免疫細胞,來殺死蠕蟲。只要一種 Th 反應上調,另外一種就會下調。這種機制是合理的,因為這樣可以節約身體的資源,並降低免疫反應的副作用。

TH2 細胞(左)正在被 B 細胞(右)活化。圖/WIKIPEDIA

蠕蟲激發的正是 Th2 反應。有人因此認為,此消彼長,在那些蠕蟲病發病率較高的國家,過敏反應( Th1)的概率恰恰因此更低。(在過去幾十年裡,已開發國家裡出現過敏反應的人越來越多)。流行病調查顯示:蠕蟲越是肆虐,過敏反應就越少。

蠕蟲採取的各種躲避和反擊策略,以及牠們的存在本身,都會對免疫系統產生影響。一個效果就是牠們會抑制發炎反應——要知道,世界上有許多人巴不得他們的發炎反應受到一點抑制呢。

因此,許多患有慢性自體免疫疾病(比如,發炎性腸道疾病)的人現在正在接受蠕蟲療法(用的是鉤蟲),針對其他發炎疾病的臨床治療也正在測試。

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鉤蟲, 被用在慢性自體免疫疾病的蠕蟲療法 。圖/WIKIPEDIA

這聽起來有點怪誕:有人竟希望——不,堅持要——被寄生蟲感染。他們向醫生求助,醫生給他們的藥是一小杯鉤蟲卵,然後他們就喝下去了。在他們的胃裡,這些卵會孵化,幼蟲會爬出來。然後,不知怎的,患者就感覺好多了。當然,鉤蟲不會存活很久(醫生選擇的物種並不會在人體腸道內存活很久,否則就會有新的麻煩了),因此,過一段時間,患者又要接受新一輪的感染,以維持免疫系統的平衡。

當然,如果我們可以不用蟲子(比如使用其中的有效成分,類似某種「鉤蟲萃取物」的藥物)就可以治療疾病,那就更好了。但是,目前還沒人知道到底哪些成分重要——而且似乎要見效,必須要用活的蠕蟲。

為了解釋關於蠕蟲的這個情況,研究人員提出了「老朋友假說」(old-friends hypothesis),這是「衛生假說」的一個改良版。你也許聽說過「衛生假說」,它已經流傳了很長一段時間,但直到一九八九年才由大衛.斯特拉昌(David Strachan)正式提出。他進行的流行病學調查顯示,那些在農場裡或田野邊上長大的孩子要比那些在城市裡長大的同齡人更少患上過敏。從此之後,「衛生假說」就被用於描述許多不同的觀念,其中一些得到了研究支持,而另一些則沒有。

總的來說,老朋友假說的大意是,人類的免疫系統是在一個充滿微生物的世界裡發育的,我們經常要跟許許多多的微生物打交道。我們已經看到了免疫系統跟腸道微生物的密切聯繫,但是這樣的親密關係也可能會擴展到病原體。免疫系統已經對一定程度的接觸和較量習以為常了。現代西方社會,是人類有史以來最愛清潔、刷洗、消毒的階段,我們受感染的機會大大減少——但這破壞了免疫系統的平衡。我們的免疫系統習慣了跟某些病原體對抗,一旦沒有了對手,它就會工作失常。因此,嬰兒和小朋友也許最好要接觸一點髒東西。

現代社會,是人類有史以來最愛清潔及消毒的階段,我們受感染的機會大大減少,但這破壞了免疫系統的平衡。圖/Pixabay

顯然,你不希望你的孩子臉上有霍亂弧菌,雖然研究人員在二○○○年發現結核病對預防氣喘有幫助,但這並不意味著你要讓孩子染上結核。但是「髒東西」裡含有許多常見病原菌的減毒突變株(不再那麼有害),這可能對孩子的身體有益。沒有它們,孩子日後也許更容易患上免疫疾病——比如過敏和自體免疫病。

問題是,要多乾淨才算乾淨,要多髒才算髒呢?抱歉,我真的不知道答案。

——本文摘自《我們為什麼還沒有死掉?》,2020 年 9 月,麥田

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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。
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