脑智前沿科普流感和流感疫苗

流感是一个巨大的全球性问题，每年约有10亿人感染，占全世界人口的1/7。这种病毒不仅会感染人类，还会感染许多不同的动物，包括鸡和猪，而且会对饲养这些动物的农场造成毁灭性的影响。如果我们感染了流感病毒，身体会进化出杀死它的方法(称为免疫反应)，并阻止我们再次感染同样的病毒。通过疫苗的力量，我们可以利用免疫反应来保护我们免受流感感染。流感病毒的问题是它很狡猾，可以改变外壳，使得我们的身体不能识别它。目前的研究正在寻找方法来克服这种狡猾的病毒，并减少因流感而生病的人数。什么是流感

流感，一种由流感病毒引起的疾病，严重程度从轻微到致命。对于幼儿和老人，感染流感后病情尤其严重。每年约有10亿人(即全球每七个人中就有一个人)会感染流感，有些年份这个数字还会更高。在过去的年里，年、年、年和最近的年发生了四次流感大流行。把年的“西班牙流感”大流行与整个第一次世界大战相比，死亡人数多了5到10倍(0万人死于第一次世界大战；年的流感夺去了5千万至1亿人的生命)。在你的一生中，另一场流感大流行发生的可能性非常高，这是科学家试图阻止的事情。

什么是流感病毒？

一般来说，病毒由两种物质构成：蛋白质和核酸(核酸是构成基因的物质)。这些蛋白质在基因周围形成一层外壳，这层外壳保护它们不受环境影响，并帮助病毒感染细胞。流感病毒有多种类型，我们根据病毒表面的两种蛋白质对它们进行分类(图1)。这两种蛋白质被称为血凝素和神经氨酸苷酶。这些蛋白质根据它们的特定形状分配一个数字，产生许多组合，例如H1N1或H5N1。流感病毒表面这些不同的蛋白质组合对流感病毒感染的动物种类有重要影响。例如，年在欧洲有一种鸡病毒(H5N8)导致鸟类种群感染，但这种病毒不太可能导致人类患病。这是因为人类的肺和鸡的肺被不同类型的叫做唾液酸的糖分子覆盖，而禽流感病毒会结合一种类型的唾液酸，而人类流感病毒则会结合另一种类型的唾液酸。

图1.流感病毒和所有生物一样，流感也有基因。当它繁殖时，病毒复制它的基因，但不是所有的复制都和原来的相同，这使得流感病毒有很大的变化性，并可能导致大流行。病毒表面有两种蛋白质：血凝素(HA)和神经氨酸苷酶(NA)。这些蛋白质结合的方式形成病毒名称，例如H1N1。

流感病毒表面蛋白质的不同也改变了人体识别病毒的方式。这些蛋白质还影响疫苗的工作方式，影响疾病的严重程度(疾病有多“糟糕”)，并影响病毒从一个人传播到另一个人的速度。但是为了了解这些蛋白质如何影响流感病毒的这些行为，还需要解释一些其他的事情。

所有生物的一个特征是复制能力(复制自己)。组成你身体的细胞不断复制自己，以取代那些被更新、划伤或摩擦掉的细胞。复制是一个精心控制的过程，需要在每个细胞中都有一本用DNA这种化学物质编写的指令书。DNA中的指令被称为基因。包括流感在内的病毒缺乏使得它们像细胞那样复制自己的基因，因此它们不得不抢劫被感染细胞的复制机制。因为这是它们生长的唯一方式，所以病毒被描述为专性寄生虫——这意味着它们必须从其他细胞中窃取来生存。流感感染鼻子和肺部的细胞，这些细胞被称为呼吸上皮细胞。流感病毒潜入呼吸上皮细胞，然后从那里，就像海盗潜入船只一样，它接管了细胞通常用来复制自身的过程，并利用这些过程制造新的病毒，进而感染其他细胞。有些病毒很擅长抢劫细胞，它们可以杀死你，因为它们会把你的身体变成一个巨大的病毒工厂，不能正常运作。

当你被流感病毒感染时，病毒会从你的身体中窃取能量和资源，通常在这个过程中，病毒能杀死它们感染的细胞，这样它们就可以从这些细胞中逃脱，在其他地方引起更多的感染。这种感染会触发人体的防御机制，称为免疫反应。

许多与流感相关的症状都是身体对抗病毒的必要但令人不适的副作用，包括：

流鼻涕(专业术语是杯状细胞增生)。它能将任何污垢和病毒从鼻子和肺中清除。

发烧。病毒在37摄氏度的正常体温下生长得最好，所以当我们发烧时，通过提高温度，身体试图将病毒烧煮并杀死它们。

腺体肿胀和扁桃体炎。免疫系统的细胞在称为淋巴结的特殊器官中活动。在淋巴结中，免疫细胞相遇，相互交流，并被激活以对抗入侵者。为了对抗入侵的病毒，我们的身体需要增加系统中免疫细胞的数量，所以这些免疫细胞在淋巴结和扁桃体中复制，这种复制使得我们感觉到腺体肿胀和扁桃体炎。

正义之战

免疫反应有一个目的：发现我们何时被感染，并清除感染。所有生物，包括细菌、植物、果蝇、鳗鱼和人类，都有某种免疫系统。随着生物体变得越来越大，越来越复杂，免疫系统也变得越来越复杂。免疫系统面临的主要问题是分辨好坏。事实上，病毒杀死你的细胞会向免疫系统发出警报，告诉它有些地方不对劲。这个警报会触发一系列事件，使身体能够抵御感染。我们的身体已经进化出许多聪明的技巧(图2)来战胜病毒：

干扰素(Interferons)：幸运的是，身体能够看到什么时候细胞里有病毒。作为对这些病毒的反应，身体会产生化学物质，告诉细胞注意更多的病毒，并停止制造病毒。这些化学物质被称为干扰素，因为它们干扰病毒的生长能力。回到你的细胞是被病毒窃取来复制自己的小工厂的观点，干扰素是来自身体的信号，告诉工厂停止工作，阻止细胞复制更多的病毒。干扰素也会警告身体它被感染了，触发身体的防御机制：鼻涕、发烧、腺体肿胀。

先天免疫反应(Innateimmuneresponse)：人体有一些特殊的免疫细胞能够杀死病毒。这些细胞要么吞噬病毒(巨噬细胞会这样做)，要么找到含有病毒的细胞并杀死受感染的细胞(自然杀伤细胞会这样做)，要么杀死在血液中的病毒(中性粒细胞会这样做)。这三种细胞类型是早期应答者——它们在感染后8-12小时内到达受感染的组织，并起控制感染的作用。

适应性免疫反应(Adaptiveimmuneresponse)：随后会出现一波特化免疫细胞，集中对引起感染的特定病毒产生反应。这些细胞识别流感病毒的特殊部分，并帮助清除体内残留的病毒。参与适应性免疫反应的细胞包括B细胞和T细胞，B细胞产生抗体(见下文)，T细胞分裂成CD4细胞(帮助身体对抗病毒)和CD8细胞(杀死含有病毒的细胞)。这些反应较慢的细胞不仅能帮助你摆脱感染，而且还能防止你在未来再次受到同样的感染。

图2.对流感病毒的免疫反应人体对抗流感感染有三个阶段。1.干扰素反应：人体对任何一种感染都有快速反应。它产生一种叫做干扰素的蛋白质，提醒免疫系统周围有病毒，让身体做好战斗准备。2.先天免疫反应：这是由抵抗病毒感染的细胞组成，例如，吞噬病毒的巨噬细胞和杀死受感染细胞的自然杀伤细胞。3.适应性免疫反应：这是将病毒从体内清除的最后一步，并产生记忆，以防止将来感染同一种病毒。

在与感染作斗争之后，身体有一个巧妙的技巧来防止我们再次感染相同的病毒。它会记住之前看到的病毒的样子，下次看到同样的病毒时，它的反应会更快、更强。这个过程被称为免疫记忆，它解释了疫苗的工作方式，通过注射流感疫苗，帮助身体做出免疫记忆反应，而不让那个人经历真实感染的痛苦。免疫记忆有两个关键部分可以保护我们免受未来的感染：抗体和T细胞。

抗体

抗体是免疫系统的制导导弹。抗体非常擅长识别蛋白质的形状，它们可以用来判断你是否怀孕了，可以治愈癌症，阻止关节炎等等。抗体的形状有点像大写的Y，有两只识别物体的手臂和一条有其他重要功能的尾巴。

T细胞

T细胞是免疫系统的嗅探犬，它们在体内四处寻找被感染的细胞。当他们发现含有病毒的细胞时，就会以一种有组织的方式杀死这些细胞——就像拆除烟囱一样。

说到疫苗，它是减少感染人数最有效的方法之一。从年到年，多亏了疫苗，3.22亿人免于患病，73.2万人免于死亡(根据美国疾病控制中心的数据)。有些疾病曾经传播很广，但因为有了疫苗，你永远不会遇到它们，例如脊髓灰质炎。更令人惊奇的是天花这种疾病已经被彻底消灭了，这意味着没有人会再感染天花，这一切都要感谢疫苗。我们也有预防流感的疫苗。

既然疫苗这么好，为什么每年都要注射流感疫苗呢？因为流感是非常狡猾的！最大的问题是流感会发生变异，这意味着它会改变表面的蛋白质，从而躲避免疫系统。这是如何发生的？为了复制，一个细胞必须复制它的整个指令书(基因)，这样新的细胞才能在未来继续复制更多的自己。复制基因的过程有点像使用复印机，但想象一下，使用复印机一次又一次地复制复制出来的基因，随着时间的推移，副本的质量会下降，可读性也会降低。基因也是如此。DNA副本中的错误被称为突变。我们的身体有检查副本的方法，以确保它们的正确性(这叫做校对)。如果复制错误，通常会被删除。然而，流感病毒不善于检查自己制造的副本，病毒可以迅速变化，这导致每年都有新型病毒出现，这就是我们每年都需要新的流感疫苗的原因。

所有这些都意味着流感疫苗确实有效，非常有效，但只有效1年。当狡猾的流感改变它的外衣，我们的免疫系统就不能识别它。这有点像因为一个人剪了头发买了一件新外套而没认出他来。每年需要更换流感疫苗是我的科学研究的出发点。我们是众多寻求开发一种通用流感疫苗的组织之一，这种疫苗只要接种过就永远不再需要。我们最近的研究表明如果疫苗能够增加一种类型的T细胞(CD8T细胞)的数量，那么当被病毒感染时，患病时间就会缩短[1]。我们现在正在进一步研究如何让这些杀死病毒的T细胞进入肺部，以便它们做好对抗流感感染的准备。

术语表

病毒(Virus)：必须使用其他生物来复制的生物。入侵其他细胞复制自身。

蛋白质(Protein)：身体的组成部分。它们由单个单元组成，可以执行一系列功能，从制造头发分子到识别病毒。

基因(Gene)：遗传的单位。由核酸构成，携带着使你成为你和使鸭子成为鸭子的信息。

疫苗(Vaccine)：注射到体内的一种被削弱的病毒，使免疫系统形成保护性记忆，这样当它真的被感染时，你就不会生病。

免疫反应(Immuneresponse)：身体抵抗入侵病毒的反应，知道哪些细胞是你的，哪些细胞是病毒。

干扰素(Interferon)：免疫反应的一部分，来自身体的化学信号警告它注意病毒感染。

抗体(Antibody)：免疫反应的一部分，识别外来化学物质并与之结合以阻止感染。

T细胞(Tcell)：免疫反应的一部分，它们在体内四处寻找被感染的细胞。

参考文献

[1]Lambert,L.,Kinnear,E.,McDonald,J.U.,Grodeland,G.,Bogen,B.,Stubsrud,E.,etal..DNAvaccinesencodingantigentargetedtoMHCclassIIinduceinfluenza-specificCD8(+)Tcellresponses,enablingfasterresolutionofinfluenzadisease.Front.Immunol.7:.

原文

TregoningJ()Flu,FluVaccines,andWhyWeNeedtoDoBetter.Front.YoungMinds.5:7.

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