【聚焦肺炎疫情】為什麼輕重症不一?疫苗是最佳解嗎?

編按:寫在新冠病毒之後,台灣第一本病毒解析專書《人類與病毒之戰》。臺灣病毒學權威專家徐明達教授將研究病毒數十年的經驗,精煉為淺顯生動的語言,從SARS到COVID-19,解析後疫情時代,人人都需要的新基本知識。

 

冠狀病毒其實是人類常見的病毒,流行感冒有 10%至20%由這種病毒引起,但大部分是 α 群的病毒。大部分的人都有抗人類冠狀病毒的抗體,例如對 OC43 這型的冠狀病毒,6 歲以上的人普遍擁有抗體。不過,SARS、MERS、新冠病毒毒(COVID-19)對人的傷害比較大,同屬於 β 類。

 

冠狀病毒是一種單鏈的 RNA 病毒,它的遺傳物質是由一條約 2 萬至 3 萬鹼基組成的單鏈 RNA 分子構成,由病毒的外膜保護。

 

冠狀病毒可能是由蝙蝠傳給動物,再由動物傳到人。為什麼是蝙蝠?這是由於蝙蝠有很強的免疫系統,尤其是可以抑制發炎反應,因此可以和許多不同的病毒和平共存。蝙蝠的壽命很長,有的甚至可以存活四十年,因此會帶有變種的病毒,而且蝙蝠出去一次數量很多,病毒產生的數量很大。我想研究冠狀病毒應該從蝙蝠為什麼可以和病毒共存著手,尤其是抗發炎的方式,蝙蝠會一直分泌干擾素,這會造成細胞的傷害,但蝙蝠的巨噬細胞會製造大量的抗發炎細胞素IL10 可以防止傷害。另外,蝙蝠也演化出六個可抗病毒和抗發炎的基因。

 

新冠病毒感染如何席捲全球?

2019 年 12 月武漢發現多起不明原因的病毒性肺炎病例,2020 年 1 月,病原體初步判定為新型冠狀病毒,這支新冠病毒很快在人與人之間傳播,快速擴散全球,2 月 WHO將這個從中國武漢開始流行,在世界各地造成嚴重疫情的新型冠狀病毒肺炎,正式命名為 COVID-19。

 

由於國際人口流動速度很快,新冠肺炎在全球大流行,尤其是韓國、日本、西歐、美國家官員警覺性不足,疫情爆發不可收拾,大家又沒有習慣帶口罩,群聚說話或吃飲東西時,會把病毒直接由口腔進入氣管,而不是從鼻腔進入氣管。鼻子首先有鼻毛及黏液來阻止病毒進入,後面還有長的鼻腔,上面有黏液及鞭毛細胞,可以將病毒抓住,使進入氣管的病毒變少很多,如果加上口罩這個障礙病毒就更少了。要防止病毒進入肺部,除了帶口罩之外,在交談時最好保持一段距離,飲食時更要保持距離。新冠狀病毒也會感染消化道,在尿液及糞便都可測到病毒,因此有可能經由尿液及糞便傳染。

 

為什麼這麼嚴重?

 

病毒進入肺部就會遇到氣管的黏液及肺部的巨噬細胞,大約 80%的病人病毒會被攔截,因此都症狀輕微。只有經過鼻腔的感冒症狀,或因為感染鼻腔的嗅覺細胞造成失去嗅覺及味覺,經過氣管黏液黏住的就咳嗽將病毒吐出來,少量進入肺部的病毒就會被肺巨噬細胞清除掉。如果嚥下去就會到糞便,或直接由口腔進入消化道,小腸細胞有 ACE2,會造成下瀉的症狀。

 

大約 10 至 14%的人會比較嚴重,有肺炎及呼吸困難的問題,主要是巨噬細胞的量不足以抗拒大量的病毒,或巨噬細胞的功能萎縮,造成肺部下部細胞感染,這個病毒又不會引起第一及第三類干擾素來警告隔壁細胞,因此感染會擴大。感染的細胞及巨噬細胞發出求救的化學信號,引起肺部周邊的血管鬆開,讓白血球進入來攻擊病毒,產生發炎反應,白血球作完事就會自殺,讓巨噬細胞清理戰場,但約 4.7 至 10%的人因為免疫的過度反應,讓血管鬆開太多,血漿也跟著進入肺部,造成肺部無法呼吸,必須用呼吸器增加氧氣的壓力幫助呼吸,而且可能會產生多種器官衰竭或敗血性休克,一些人會因而死亡。

 

當然,死亡率隨地而變,可能和直接進入口腔有關。依據義大利和其他國家的數據顯示,老年人是主要的死亡者,病毒在肺部繁殖,引起血液中大量白血球和血漿進入肺部,造成急性肺炎,這和老年人的免疫系統下降和吸菸、室內污染、慢性病有關,老年人也比較會有慢性疾病,肺巨噬細胞也比較少,比較容易產生嚴重的肺炎,相對的,幼兒免疫力尚未成熟,也容易因感染死亡。德國的死亡率很低,主要是德國人有自制的能力,少量的病毒從鼻孔進入,因此雖然有很多人感染,大都症狀輕微。

 

其實每年肺炎的病患約有 4.5 億人,死亡有 400 萬人,只是這個短期內快速感染的疫情讓衛生單位措手不及,設備不足尤其是呼吸器短缺,難以應付快速送進來的病人做有效治療。

 

新病毒侵襲,疫苗是最佳解嗎?

這次新型冠狀病毒爆發,讓世界各國都措手不及,大家應該痛定思痛,預作準備,以防下一次新病毒侵襲。那麼,要如何為未來做好準備?病毒的研究當然非常重要,政府也很慷慨拿出大筆的研究經費,不過,研究是長期作戰計畫,無法應急,因為:

 

1.發展疫苗通常需要相當長的時間,而且,這種千變萬化的 RNA 病毒很難有單一有效的疫苗,而且要考慮到病毒利用抗體感染細胞及其他的免疫反應。我們從流感病毒疫苗的痛苦經驗學了乖,流感疫苗每年必須更新、接種後兩星期才有效。美國 1989至 1992 年的流感疫苗有效率只有 31 至 45%,而且相當昂貴。以前也發展過人類 229E 型冠狀病毒疫苗,但並不具有長期的免疫效果,針對動物冠狀病毒的疫苗也不完全成功,而且可能還會有抗體幫助感染的問題。因此,雖然發展疫苗可行,但我們缺乏對這個新病毒的了解,以及發展疫苗所需的時間,都是必須仔細評估的問題

 

2. 發展抗 RNA 病毒的藥並不簡單,需要多年人力物力的投資,可能緩不濟 急。不過,欣慰的是,德國法蘭克福大學從甘草找到抑制 SARS 病毒生長的化合物,許多藥廠也都有發展抗 SARS 的藥物,美國製藥公司 Gilead發展的瑞德西韋(Remdesivir,抑制伊波拉病毒複製酵素) 似乎可以用來治療這個感染。國家衛生研究院最近也從成藥發現一些抑制病毒的藥。

 

3. 一般病毒學的研究固然很重要,但從流感病毒數十年的研究仍無法找出有效的方法來看,要在短時間內找出對付 SARS 或新冠狀病毒的學理恐怕也不容易。

 

4. SARS 和新冠病毒病情嚴重,其實和人體免疫系統的過度反應關係密切。因此只有針對病毒的策略是不夠的。我們除了趕快加緊腳步研究這些病毒的性質,以及它為什麼對人類產生這樣大的傷害,並找出對付的方法之外,最重要的是儘快擬定包括有效及快速檢驗新病毒的緊急應變突發性傳染病的完善計畫,訂定防範傳染病的相關法令,健全人民的醫療常識及有效的醫療系統。

 

其實惡毒的流感病毒最可怕的地方,是引起我們身體免疫系統的不平衡及過度反應,造成我們自己的傷害。因此想辦法減低這個反應才是救病人的最好方法。這次新冠病毒不會引起細胞製造第一類及第三類干擾素,這些干擾素是要告知隔壁細胞有發生感染了,但會引起細胞製造發炎的細胞素,所以和別種肺炎病毒有些差別,希望科學家能夠趕快從現有的藥物中,找到可以有效抑制這個發炎反應的藥。

 

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發佈日期:2020/05/05

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徐明達

臺灣病毒學權威,研究病毒數十年。臺灣大學化學系學、碩士,加州理工學院化學生物學博士,師事病毒學大師、諾貝爾獎得主柏格(Paul Berg),也曾與諾貝爾獎得主夏普(Phillip Sharp)共事合作,專長領域為分子生物學、腫瘤基因、表觀基因體學及電子顯微鏡,現為陽明大學榮譽退休教授。 曾任美國洛克菲勒大學副教授、紐約西奈山醫學院教授、中研院生物醫學研究所特約研究員、陽明大學副校長、陽明大學生科院院長、陽明大學生化所教授、榮陽基因體研究中心主任。 著有《病毒的故事》、《細菌的世界》、《禽流感大戰疫》、《廚房的秘密》、《科學的故事(1):觀天象》、《科學的故事(2):科學革命》、《有趣的身體結構》、《戰勝癌症》等書。其中,《病毒的故事》與《細菌的世界》皆榮獲吳大猷科普著作銀籤獎、開卷十大好書,《病毒的故事》與《廚房裡的秘密》也獲選為百大科普好書。

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