读到这篇文章的朋友不妨想一想,自己的身边是否有这样一些麻烦制造者:他们或是小动作不断,让你不胜其烦;或是热爱搞事,一旦出事就让你难以收尾;哪怕他只是呆在那里,都能让你紧张不已,生怕他一不顺意,就搞出什么“毁天灭地”的大骚乱来!他们是谁呢?
当人类作为个体生活在自然界中时,身体并不是一个封闭的系统。在我们最后的时刻到来前,我们需要呼吸、进食、排泄以及繁殖。这意味着,我们与自然环境存在充分的物质交换,这当中就包括了大量的微生物。
不少微生物会觉得人体环境颇为稳定而舒适,便短暂地或是永久地定居在了人的身上,我们称之为寄生。
寄生于人体的微生物有200余种,跨越了微生物的所有类群——细菌、古菌、真菌、寄生虫,以及最近大为惹眼的:病毒。
它们生活在人体的诸多部位,皮肤、口腔、肠道是它们主要的根据地。简要的统计表明,我们的身体每年能产出10亿至1000亿不等的微生物。
读到这里,您可能会感到一阵恶心,并质疑道:“可我的身体非常健康啊?”事实确实如此,因为寄生于人体的绝大多数的微生物是安分守己的。它们在人体内或是体表上的一生,既不生如夏花之灿烂,也不死如秋叶之静美,他们只是默默地来,又默默地离去,犹如被海浪带走的海滩上的一粒沙。
能让宿主意识到自身存在的寄生微生物,通常都是因为导致了某种病症甚至是某种疾病,使得宿主的正常生活受到了影响,不得不寻求病因,才让自身的存在暴露于光天化日之下。所以,如果您仍然无法相信自己那巨大的微生物产出量,在某种程度上也说明,您的身体一向颇为健康。
尽管一般情况下,寄生微生物并不会对人的身体造成多恶劣的影响,但这绝不意味着它们都是人畜无害的温顺生物。就如看着柔软可爱的兔子急了还会咬人一样,即便是人体内再常见不过的大肠杆菌和幽门螺杆菌,在特定的条件下也会导致宿主患上严重疾病,如急腹症、胃溃疡等。可是我们却不能简单地将它们从体内彻底灭杀,因为它们还参与组成了宿主的身体内部环境,如果一口气铲除它们,反而会导致如菌群失调之类的更严重的问题,最严重时甚至会危及生命,这也是我们反对滥用抗生素的一个重要原因。
而这,也就是笔者提及那些“麻烦制造者”的原因:因为我们无时无刻不在与它们一同度过自己的日常生活。
在这里,笔者将向您介绍人体寄生微生物中沉默而不可小觑的一种,名为EB病毒,因为发现者的名字分别为Epstein和Barr而得名。
在我们遭遇了如风暴般的新冠病毒疫情后,您可能会疑惑于为何一种病毒会被描述为沉默的存在。如我们多数人所知,在一个常见的病毒的被我们称为烈性感染或裂解性感染(Lytic Infection)的生活周期中,病毒通常会进入宿主细胞,使细胞内部的功能彻底停滞,再以细胞内的分子为原料进行增殖,最终粉碎整个细胞,将自己的后代释放出去。它们就像好莱坞大片里的银行劫匪,踹开大门冲进银行,让所有工作人员都跪下不动,然后卷走整个金库里的钱款,最后呼啸而去。这一个生活周期模式被形象地称为命中-逃逸(Hit and Run)模型,也是最典型的病毒感染模型。
然而EB病毒并非完全遵循这一模型生存,它的主要生活周期模式是命中-隐藏(Hit and Hide)模型。一旦EB病毒命中并进入宿主细胞,它便会保留在宿主细胞内,保持自身的沉默以逃避免疫系统的监视,就像乔装打扮,潜入政要办公地点准备行刺的间谍。与前者风风火火的行为不同,它将随着宿主细胞的一代代增殖一同扩增自身,这种感染状态被称为隐性感染或潜伏性感染(Latency Infection)。等到时机成熟时,EB病毒才会离开隐性感染阶段,开启烈性感染的生活周期,如同找到动手机会的特工,不显山不露水,一经出手,一击毙命。“十步杀一人,千里不留行,事了拂衣去,深藏功与名。”非常潇洒!
但是,如果无法让自身在人群中扩散开去,仅满足于定居于一个人体内,未免太过小家子气!而且EB病毒的寄生位置已经深入人体细胞内部,如果它的量过于庞大,不可能不引起人体的免疫反应,最终被赶尽杀绝。
换言之,EB病毒能够维持存在,本身就是很反常的。但是EB病毒确实与人类一起生存了非常久。
对于EB病毒而言,它具有两个令人惊异的甚至看似自相矛盾的特征。第一,EB病毒在人体内检测到的含量非常稀少,对于普通的感染者而言,平均要抽出5毫升的血液检查,才可能找到一个被EB病毒感染的细胞。而对于其他病毒而言,如此低的感染率足以令其因为广泛的基因突变而灭绝。第二,EB病毒在人类世界分布非常广泛,对于包括我国在内的广大发展中国家而言,EB病毒的感染常发生于幼年期,成年人的感染率可高达98%,多数人会终身携带病毒。发达国家的EB病毒感染虽常在青春期发生,但同样会终身携带。这也就意味着,无论是写下这篇文章的笔者,还是阅读着这篇文章的您,身上都可能潜藏着这样一种病毒。它们虽并不造成什么影响,却实实在在地一直悄悄繁衍着。
EB病毒之所以能具有这样的特性,是因为它在人体内的一个主要宿主细胞是B细胞——人体的一类免疫细胞。免疫细胞是守卫人体健康的一线卫兵,犹如边防将士一般可靠。其中的B细胞负责分泌抗体,执行人体的体液免疫反应,比起它们的战友——如肉搏般直接杀伤敌人的T细胞,B细胞更像是持有导弹之类远距离杀伤性武器的技术兵种,运筹帷幄之中,御敌千里之外。
B细胞的一生大体上由这样几个阶段组成:最初是幼稚B细胞(Na?ve B Cell),像是刚刚通过审查应征的新兵;不久后,它们进入淋巴结中的一个微观结构,名为生发中心(Germinal Center)的新兵训练营,在这里,幼稚B细胞表现出不同的免疫能力,这一阶段的B细胞被称为生发中心B细胞(GC B Cell),就像在训练中崭露头角的新兵,让上级知道自己适合去往哪个岗位;生发中心B细胞随后分化成记忆B细胞(Memory B Cell),它们中的大部分将以这一形式保存下来,构成人类的免疫记忆库,以便在遇到特定种类的外敌——免疫原——侵袭时立刻反应,如同和平年间的常备军;如果这一免疫反应确实需要发生,名为感染的战争确实打响,记忆B细胞便会发生终末分化,变为浆细胞(Plasma Cell,也称效应B细胞),进入血液和淋巴系统开始循环,并开始分泌抗体,摧毁外敌。
而EB病毒入侵后,情况就不一样了。试想一下一座兵工厂,在和平年间貌似安然无恙,战争爆发时却被曝出负责人是敌方特务,它一直没有生产应当制造的武器装备,而是暗中向敌人运送给养,这种事情放在任何一支军队中都可谓丑闻。被EB病毒劫持的B细胞就是如此。
EB病毒进入人体后,首先感染人的幼稚B细胞,并与它们一同进入生发中心,完成初步的分化,变成记忆B细胞。这样的记忆B细胞未必记忆着某种免疫原的信息,但却一定储存着EB病毒的信息,宛如蒙混过各项审查,满脑子其实只有吃喝嫖赌的兵痞一样。在它之后的分裂增殖中,EB病毒也就顺理成章地跟随着记忆B细胞一同增殖。直到记忆B细胞的终末分化发生,变为浆细胞时,它才露出原本作为病毒的爪牙来。它跳出隐性感染的循环,进入裂解性感染周期,一待浆细胞来到口咽部,便将之裂解,释放出自己的后代,并随宿主的唾液离开到外界去,如同一触即溃的散兵游勇,无法拥有战斗力。
EB病毒便是如此以动态形式在体内存在和释放的。在这样的机制下,它对宿主的影响被降到了最低限度,远低于其他各类臭名昭著的病毒。它裂解的浆细胞并不导致免疫功能严重下降,因为每一种B细胞的增殖都是独立的,就如不同的军备物资会由不同的工厂生产一样。它稳定的存在形式也不会干涉到其他健康细胞的正常生理周期,就像一些大恶人,平时看似温柔敦厚,道貌岸然。甚至于,由EB病毒导致的许多恶性疾病,都是由于它的生理周期被干扰,出现错误才产生的。就像在严加管教的军营内,内心再腐化堕落的兵痞也没法惹是生非一样,但一旦某个阶段有了松懈,便会产生恶劣后果。如果EB病毒不能随幼稚B细胞进入生发中心,后果是导致免疫母细胞性移植后淋巴增殖性疾病(Immunoblastic PTLD),患者的多个器官将结出肿块,导致多器官功能异常,预期生存率不到三分之一;如果它感染的生发中心B细胞不能完成分化前准备,则会导致霍奇金淋巴瘤,患者的淋巴组织会受到严重破坏,虽然可以被根治,但是容易转移和复发,而且患者已被破坏的免疫功能难以恢复;如果它感染的生发中心B细胞不能完成向记忆B细胞的分化,则会导致伯基特淋巴瘤,患者的头面部和腹腔内器官长出巨大肿瘤,压迫其他器官,大多预后不良,难以彻底治愈,甚至导致死亡。直到它进入记忆B细胞库中,对免疫系统的威胁才宣告解除。
图表 1 EB病毒感染B细胞的历程与可能导致的免疫系统疾病。可以看到,EB病毒导致的免疫系统疾病均是由于生活周期没能正常执行而发生的,正常状态下的EB病毒会在不导致疾病的情况下随记忆B细胞增殖,并在终末分化后释放。
但这并不意味着我们要放任,甚至是保障EB病毒在人体内正常生活,因为EB病毒还能感染人的多种上皮细胞,是鼻咽癌的最主要病因,同时也能感染其他上皮细胞如宫颈上皮等,导致其甚至存在性传播的可能性。
然而,时至今日,我们也没有一种特别有效的针对EB病毒的预防和治疗方法。对EB病毒的疫苗正在研究中,且常见的广谱抗病毒药物仅能在体外生效。这与EB病毒过于成功的进化结果有密不可分的关系。
在提及隐性感染时,您或许已经联想到了今年疫情中令人防不胜防的“无症状感染者”。事实上,尽管不是主流,但确实有许多种类的病毒以不尽相同的机理实现了隐性感染或潜伏性感染的生活周期,而这些病毒通常也能令人类投鼠忌器,甚至束手无策,就如口蹄疫病毒导致的“五号病”,令大量养殖者不得不含泪选择将养殖的畜群整体扑杀。
生物的个体终究会逝去,但一个族群能生生不息,原因就在于,生物总是不断地繁衍。因此,我们可以使用一种不甚全面但可靠的标准来衡量一类生物进化得成功与否,也就是一个族群的个体能否顺利地将基因传递给下一代,在这个基础上,再去追求大量且稳定地传递。
对于寄生生物而言,它们的增殖还需要考虑宿主这一条件,因此这一理念在寄生生物上表现为能否在对宿主造成尽可能小的影响的前提下完成自己的生活与传代。
因为具备隐性感染的能力,EB病毒在这一层意义上,无疑比它绝大多数的病毒亲戚进化得更为完美。类似地,如果我们将新冠病毒与SARS、MERS等冠状病毒做一个简单的比较,不难根据其建立隐性感染的能力和较低的致死率得出这样一个令人苦笑的结论:新冠病毒较其近亲而言,它无疑在进化上更为成功。
生物的进化是一个历史的、长期的过程,一个物种的进化,不仅受到随机数的影响,也受到环境与其他生物的挟制。从更长远的视野来看,生物进化并不追求尽善尽美,更像是得过且过,够用就行。因此,物种演化的未来依然遥远得难以预计,其蕴含的可能性多如繁星。在进化上,人类与其他生物比起来,并不具备什么特殊性,我们都需要服从一样的进化规则。因此,人类与寄生微生物的“相爱相杀”、长期共存还将长久地持续下去,而我们与寄生微生物都将在这一过程中走向更完善、更高级的进化阶段。
行文至此,惟愿读者朋友们能够从文中获得一些助益,若能让您对科学产生兴趣,愿意以科学武装头脑,甚至产生投身科研的愿望,那更是笔者无上的荣幸。
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