2月15日,《柳叶刀》的一项研究,分析观察了1月1日至1月20日武汉市金银潭医院收治的所有新冠肺炎确诊病例。在这99例患者中,即使经过抗病毒、抗生素和吸氧治疗,有17名仍然出现了急性呼吸窘迫综合征,其中11人死于多器官功能衰竭。
“细胞因子风暴”的概念开始被各方关注。那么,何为“细胞因子风暴”?它为什么会引起患者病情的急转直下?
前传:尽职的免疫系统
人体是一个由各种系统巧妙集成的组合。每个系统各不相同、各司其职,有的负责下达各种命令,有的负责运输养料……其中有一个重要的部分,就是我们身体的“防火墙”——免疫系统。
免疫系统是人体的安全卫士。它并不存在于身体的单个部分,而是由淋巴器官、淋巴组织、免疫细胞组成的大家庭,互帮互助共同保护身体。
“如果把我们的身体比喻为一个国家,当有外敌入侵,比如感冒病毒,我们的免疫系统就会作出反应,发起一场战役。”河北省免疫学会理事、河北省人民医院风湿免疫科主任张风肖说,这场防御战大概分为四个阶段:情报搜集、情报分析、指挥作战、免疫记忆。
首先是情报搜集,我们身体里的大多数细胞都有一定的搜集情报能力,也就是说他们可以识别入侵者,并把入侵者的情况转达给免疫细胞。
专业的“情报专家”有三个:树突状细胞,巨噬细胞和B细胞。他们隐藏在我们身体的各个部位:皮肤、粘膜、血液等。而他们专业的优势在于,效率特别高。当病毒进入我们身体的那一刻,情报专家们就开始反应,把病毒吃掉,带着病毒的样本迅速赶往作战指挥部,也就是外周淋巴系统。
在外周淋巴系统里,树突状细胞把病毒样品交给作战总指挥:辅助T细胞(CD4-T细胞),从而进入免疫反应的第二个阶段:情报分析。
“情报分析工作是情报搜集细胞和辅助T细胞共同完成的,他们通过缜密的分析来判断入侵者的性质,从而采取相应的行动。”张风肖介绍,通过分析判断,总指挥辅助T细胞一般会作出指示:派一批杀手T细胞(CD8-T细胞)把被病毒感染的细胞杀死,这样病毒就没有复制的场所,便无处藏身;派战略导弹部队(B细胞)识别抗原、发射抗体,精确打击病毒和被病毒感染的细胞。
但病毒也不是好惹的,他们千变万化,意在逃脱抗体的识别,从而逍遥法外。
魔高一尺,道高一丈。B细胞也会随之进化,他们在辅助T细胞的指挥下,进入生发中心,不停地测试升级自己的“抗体导弹”,从1.0版到2.0版再到3.0版……最终发展出对这种病毒具有终极杀伤能力的超级抗体。
当病毒被消灭,免疫系统并没有就此松懈。张风肖介绍,一些对病毒具有高度识别能力的T细胞和B细胞会被保留下来,形成免疫记忆。这些记忆细胞具有极长的寿命,他们或是定居于易被病毒感染的组织,或是通过循环系统到处巡逻,入侵者胆敢再犯,他们会跳过情报搜集和分析阶段,直接开始进攻,瞬间消灭敌人。不仅如此,记忆细胞在反复和入侵者战斗的过程中还可以继续升级并延长寿命,越是难缠的敌人,免疫系统记忆得就越深。
故事到了这儿,强大的免疫系统带给我们的本应该是个圆满的结局。可万万没想到,原本都已胜利在望,就在这个节骨眼,一场风暴却开始悄然酝酿。
来临:过犹不及的免疫反应
“当有病原体入侵的时候,我们体内的免疫部队开始作战。这个时候,为了让免疫部队尽快上场,并尽快带走战场残渣,人体血液循环速度加快,代谢增强,身体受伤的部位就会变红变热。”张风肖说,如果受伤部位内部有液体渗出等现象,还会出现肿胀等症状,这就标志着发炎了。
有时病原体太厉害了,比如有些病毒,在细胞内大肆复制破坏细胞,这个时候前线部队火力不够,或者赶不上病毒繁殖的速度,免疫细胞为了招募更多的免疫部队来支援,,就会分泌出细胞因子。
“细胞因子是由免疫原、丝裂原或其他刺激剂诱导多种细胞合成并分泌产生的小分子多肽或糖蛋白。”张风肖介绍,它具有多种生物学功能,如调节细胞生长、分化成熟、功能维持、调节免疫应答、参与炎症反应、创伤愈合和肿瘤消长等,能介导细胞间的相互作用。
通过细胞因子的介导作用,被招募过来的免疫部队本身也会分泌细胞因子,继续发出“小纸条”,招募更多的免疫部队。
“这就形成了一个正反馈。”张风肖说,当大量病原入侵或高致病性病原感染时,机体调动各类天然免疫细胞,包括中性粒细胞、巨噬细胞、树突状细胞等,协同继发性免疫反应包括T细胞、B细胞等,产生急性炎症反应对抗感染。若未能及时清除病原,这个正反馈会一直进行下去,免疫细胞形成持续放大、过度活跃的免疫应答反应,导致炎症反应失控,形成细胞因子风暴。
“细胞因子风暴”是一种求助信号,目的是让免疫系统霎时间火力全开。这是一种自杀式的攻击,在摧毁病毒的同时,也会对自身造成一定损坏。
有专家拿肺部举了个例子:如果“细胞因子风暴”发生在肺部,肺部大量的正常细胞会被杀死,这就使得肺部白细胞浸润、肺水肿、肺纤维化,肺泡被组织液填满,严重破坏肺的换气功能,导致急性呼吸窘迫综合征。此时,肺部的炎症会在CT片上留下毛玻璃样影,严重的话表现为大片白色,即“白肺”。如果病人失去呼吸能力,血氧持续下降,二氧化碳浓度积累又造成血液中毒,引起心、肾等器官衰竭,严重的甚至死亡。
此外,过度免疫还能造成心脏损伤,引发“爆发性心肌炎”。专家介绍,这种疾病初期表现很像感冒,比如发热、乏力、流涕等,掺和在新冠肺炎症状中不易察觉。但其病情进展迅速,可造成心肌功能突然暂停,是青壮年猝死的一大诱因。
再者是血管。免疫细胞会首先损伤血管内壁,令炎性物质随意浸润其他组织,扩大炎症范围。而随着血管内皮细胞的坏死脱落,其内部具有高活性的一氧化氮自由基被释放,对血管壁形成二次打击。更严重的是,受损内皮下的各种结构暴露,会激活血液中的凝血因子,令血小板异常聚集,进而破坏正常的凝血功能,可能造成内出血、循环休克等严重后果。
“总之,细胞因子风暴是轻症向重症和危重症转换的一个重要节点。”张风肖说,当炎症失控波及全身,身体就犹如浸泡在各种细胞因子、氧自由基、凝血因子、坏死组织等等炎症介质的海洋里。各系统脏器的损伤同时加重,情况就会变得非常棘手,这也是重症和危重症病人死亡的一个重要原因。
平息:阻断炎症因子
目前,临床上对于“细胞因子风暴”与急性呼吸窘迫综合征尚无特异性治疗手段,多采用给予抗感染药物、糖皮质激素、营养支持、人工通气辅助等非特异性联合治疗措施。
其中,最多且最有效的辅助治疗药物仍为糖皮质激素。