HIV 胜利之旅的末路

2021-01-12 16:00:38李智宇南枝
科学Fans 2021年8期
关键词:族长族人博拉

李智宇 南枝

(一)传说

对于大多数闯入人体的入侵者而言,这只巨大的免疫细胞都是可怕的敌人,是死亡与毁灭的象征。但在入侵战争的最初阶段,族长就已经占据了它,并在其中潜伏下来,成功地将这里变成了新家族的诸多据点之一。虽然外面兵荒马乱,到处都在上演着愈发激烈的攻防战,但自始至终,族长和他的族人都在这里过着安逸的生活……虽然说是生活,但其实他们几乎不怎么进行“正经工作”,绝大多数时间里,都只是安静地待在这座小小的“桃花源”里无所事事。

毕竟,最主要的任务是生存本身。

科学知识点

艾滋病和HIV

艾滋病,全称叫作获得性免疫缺陷综合征(Acquired immune deficiency syndrome,AIDS),是由人类免疫缺陷病毒(Human immuno deficiency virus,简称HIV)感染引起。

虽然从理论上讲,族长和族人都是复制品,但HIV -族历来有着极高的突变率,族人彼此的相貌已经有了很大的差别,碱基对因为复制错误而产生的随机差异比比皆是,每一代都会出现一些随机改变。不过,族长对此并未感到丝毫不悦,毕竟HIV一族之所以能够生存至今且未逢对手,很大程度上正是仰赖于这种充满活力的高强度突变。

“亲爱的族人,你们是否知道我们的历史?”在全体族人聚拢之后,族长问道,“你们是否知道我们的起源、过去,以及传承?”

“我知道,”一位族人立即答道,“我听说,我们来自一个叫‘针头的地方。很久以前,正是伟大的针头为我们刺穿了碍事而厚实的皮肤和血管壁,让我们得以突破这些障碍,来到了这片桃花源……”

“对,但也不完全对。”族长表示,“确实,如果不是因为针头的帮助,我们当初是绝无可能来到这里的。但那之前呢?你们是否知道,在遇到针头之前,我们又在何处生存的,如何生存呢?”

“我们当时在另外一个被称为‘人类的生物体内繁衍生息。”另一位族人答道。

族长对这个答案很满意——虽然它同样不算完美,但至少比之前的回答像样多了。HIV一族漫长的突变史,使得留在遗传信息里的记忆早早便被冲淡,没有几个族人还记得真正的起源。“是的。针头只是个媒介,一个由人类制造出来,却为我们所用的媒介。若是没有它,我们的扩散将会困难许多。不过,在最开始,我们其实并不生活在人类身上。”

“噢?”所有聚在被占领的细胞核内的年轻族人都显得颇为惊讶,“真的?”

“这当然是事实。”族长表示,“在最初的最初,我们的前辈还被称为SIV,并生活在人类的一群灵长类表亲的身上。在这些表亲中,有一个群落被称为黑猩猩。当然,和人类相比,黑猩猩的数量少得多,而且它们也不会制造针头。因此,在SIV时代,我们的传播机会有限,必须谨慎地生活。在每一个宿主体内,我们都必须尽可能地克制自己繁衍生息的正当欲望、小心地将症状压制到最低轻微的程度,以免让宿主遭受太过严重的损伤而丧命。毕竟,在那个艰苦的时代,找到新的感染对象的概率实在是太低,如果稍微做得过分一点儿,我们这一族很可能就会落得个覆灭的命运!”

“真可怕。”

“太糟糕了……”

“根本无法想象这种日子……”

如今过惯了舒适日子的族人纷纷感叹道,自然没法子回想艰苦卓绝的过去。“是的,这就是我们HIV一族的起源。在黑猩猩一族体内生活得战战兢兢、微不足道的一小群,随时都可能落入万劫不复的深渊……直到伟大之日的来临。来,回忆吧,你们的基因都还记得那关键的一日。就是在那时,我们脱离了狭小的苦海,找到了真正的新天地!”

科学知识点

SIV

在对HIV起源的研究中,人们发现与人类HIV最紧密相关的病毒是存在于非洲灵长类动物中的猴免疫缺陷病毒(SIV),也被称为非洲绿猴病毒(African green monkey virus),是一种可影响至少33种非洲灵长目的逆转录病毒。两者都是灵长类慢病毒,最新的研究提示,HIV在进化中存在大量跨种群转移。

(二)突變就是信仰

族人们纷纷开始回忆起了那一日——虽然千变万化,但在每一个生存下来的族人体内,都切实地保存着当时所获得的关键变异一一正是这些变异让他们能在人类的体内繁衍生息。在族长的引导下,借由遗传代代存留的印象与记忆被唤醒了,虽然那已是干百代之前的往事。

“事实上,伟大之日原本应该是一场灾难。那时,一头被吾等祖先作为宿主的黑猩猩被一个人类杀死了。通常情况下,这意味着那一整支我族的传承都会随之断绝,但幸运却眷顾了我们!”族长继续回忆道,“我们的祖先随着被占据的淋巴细胞,与涌出的血液一道离开了宿主的身体,原本只有死路一条,但却在死亡之前奇迹般地被带到了另一个地方——那个猎人的手臂上曾被划出了一个口子,恰到好处地成为皮肤防线上的一个漏洞。而我们的祖先所搭乘的细胞方舟则从这个漏洞进入了猎人的体内,避免了在外界被可怕的紫外线、高温和脱水杀害的灾难性结局。”

“呼……”纵然已经知道了故事的结尾,族人还是稍稍松了口气。

“但这并不是结束。在那一日,像这样侥幸通过这种方式抵达新的宿主体内的同类还有很多。不过其中大多数都遭遇了不测。人和黑猩猩虽说是近亲,但毕竟已经有了巨大的差异。被我们的同胞当作方舟的黑猩猩细胞,很快便被人类的免疫细胞军团判定为危险的异物与入侵者,并遭到了歼灭。他们出动了大量巨噬细胞,逐一捕获和吞噬这些方舟,我们祖先所乘坐的那艘也不例外。许多自以为侥幸逃过一劫的祖先,最后却仍然难免与寄宿的细胞一同被消灭的厄运……但就在这时,伟大的命运之神再次眷顾了我们,一次恰逢其时的突变降临了!”

“我们不再是SIV,我们变成了HIV。”

“噢噢噢噢噢噢!”族人欢腾了起来一一对他们而言,突变就是信仰,就是物种的精神。他们的一切都来自持续不断的快速突变。

“在那一天,我们的祖先第一次成功地击败并占领了全新的敌人——人体的巨噬细胞和淋巴细胞。第一次用他们的DNA进行了反转录①,产生了第一批HIV。在经过变异、筛选与调整之后,我们拥有了改进过的gp120糖蛋白,它能让我们结合CD4+T淋巴细胞和巨噬细胞的细胞膜表面上的辅助受体,从而攻破这些铠甲的防护。就像我们曾经在黑猩猩身上做过的一样——只不过在这里,我们无须继续束手束脚。”

“因为人类数量很多,而且到处都是。”

“而且他们还非常喜欢使用针头,这可是伟大的发明。”

“还有,人类之间的亲密活动比他们的表亲更加频繁。”

①反转录

是以核糖核酸(RNA)为模板,通过反转录酶,合成DNA的过程。

●科学知识点

HIV生活周期

HIV属于反转录病毒科慢病毒属,为有包膜的单股正链RNA病毒,基因组约为9.5kb,主要引起慢性进行性感染,病毒在宿主体内会潜伏很长时间才引起疾病。

HIV的生活周期主要包括以下过程:病毒结合靶细胞受体,病毒包膜与细胞膜融合,病毒核心进入细胞浆,病毒RNA反转录成DNA,病毒DNA进入细胞核并整合进宿主DNA中,病毒RNA转录和出核,病毒RNA翻译蛋白质以及装配子代病毒颗粒,病毒出芽成熟。

HIV有两型,HIV-1和HIV-2,大多数艾滋病由HIV-1引起。

科学知识点

HIV致病机理

HIV的致病机理是HIV感染引起机体免疫功能进行性受损,从而导致各种机会性感染和肿瘤。HIV对机体免疫系统各个组成部分都能造成直接或间接损伤,CD4分子是HIV的主要受体,因此,CD4+T淋巴细胞是HIV攻击的最主要靶细胞。HIV引起的免疫损伤主要表现在CD4+T淋巴细胞数量进行性减少,HIV的感染也以检测到GD4+T淋巴细胞减少为特征。

CD4+T淋巴细胞在机体免疫系统中发挥着重要的中枢指挥作用,HIV对CD4+T淋巴细胞的损伤会造成免疫系统功能的严重缺陷,进而可能并发各种机会性感染②和肿瘤,主要包括结核病(最常见的并发症)、念珠菌病、鸟型非结核分枝杆菌病、弓形虫病、隐孢子虫病、单纯疱疹病毒感染、卡氏肺孢子菌病、丙肝等。各种肿瘤包括卡波西肉瘤、非霍奇金淋巴瘤、侵袭性宫颈癌等。

②机会性感染

顾名思义,就是当人体免疫防御功能下降的时候,就给一些致病力较弱的病原体提供了可乘之机,它们开始大肆繁殖并对人体造成损害,从而导致各种疾病。

“很好。”隨着族长的指点,族人的记忆一一复苏,他们回忆起了曾经的苦难时代,以及目前的辉煌岁月,“与SIV时代不同,我们的生存难度已经大幅度降低了,现在的我们是成功的一族……”

“我还听说,我们被称为‘无坚不摧的防线破坏者。”一名族人冷不丁说道。

“谁告诉你的?”

“是我和我的队友上次在小肠壁附近干掉一帮T淋巴细胞之后,从一伙幸存下来的轮状病毒那儿听说的。”那名族人洋洋得意地答道,“那些家伙当时遭到了抗体的攻击,死伤惨重,如果不是我们帮忙削弱了免疫系统防线,他们准得全军覆没。带头的轮状病毒可是说了我们不少好话。他说这次挑上成年人作为宿主,原本是个致命的错误。因为几乎所有成年人类的T淋巴细胞都认识他们这样的家伙。如果不是我们英勇地消灭了那些恶棍,他们绝对不可能成功地在肠道细胞一带打下桥头堡……”

“愚蠢!”不待族人说完,族长立即打断了他。

“啊?”

“愚蠢!”族长再次重复道,“我们什么时候以‘防线破坏者这样愚蠢的名号为目标了?”

“可是……”

“我知道你们是怎么想的。我们生来就是免疫细胞的对头,多亏了我们精通变化之道,那些蠢货从来都没能真正建立起对我们的有效防御手段,顶多只能在某些时候抑制我们罢了。而我们则以他们作为生存与繁衍的原料。但切记,这一切都只是为了我们自己!”族长狞笑道,“防线破坏者?不,真正对我们有利的,恰恰是让这道防线尽可能地多伫立一阵!只有这样,那些可怜的防卫者才会被源源不断地创造出来,并补充到防线上,沦为我们的饵食。如果防线真的被击溃,得利的只有那些乘虚而入的混蛋……你们觉得,他们会在乎我们的死活?”

“……原谅我,族长。我太自大了。”

“知道就好。记住,和那些急躁冒进的愚蠢种族不同,我们一族胜利的诀窍只有两个:慢,以及变。我们不断变化,让敌人无从认出我们的相貌,让可恶的疫苗产生的中和抗体每一次都只能落空。我们的行动缓慢而稳定,这样才能在尽量长的时间内生存、繁衍,并在这个世界上扩展我们的宏伟版图。”族长解释道,

“否则,你们以为,我们为何要进化出如此繁多的调节基因?为何我们不一有机会就竭尽全力地繁衍?因为我们懂得长远考虑。”

科学知识点

感染HIV的症状

感染HIV(指HIV-1型)后,患者的病史主要包括感染初期的急性症状期,持续较长时间的无症状期(潜伏期),以及发展到艾滋病期,最终死亡。这一过程的临床表现错综复杂。

HIV-1的急性感染期,在感染后2~6周内,因为大量HIV复制和CD4+T淋巴细胞急剧下降,大约有50%的感染者会出现HIV病毒血症和免疫系统急性损伤引起的临床症状,主要表现为发热、精神淡漠、皮疹、肌痛、头痛等;有10%~15%的患者会出现单核细胞增多,症状表现为全身性、皮肤、神经系统以及胃肠道反应。急性期后,绝大部分患者会进入无症状期,这个时期可以持续数月到数年或者更久,有的患者在这个时期会出现持续性淋巴肿大的情况。

HIV-1病毒结构图

随着免疫功能的不断衰竭,患者会进入艾滋病期,也就是临床期。在此期间,患者会发生HIV的相关症状,主要表现为持续1个月以上的发热、盗汗、腹泻、体重减轻,还有患者会表现为记忆力减退、精神淡漠、性格改变、头痛、癫痫与痴呆等症状。除此,还会发生各种各样的机会性感染与肿瘤,直至患者最终死亡。

科学知识点

HIV的传播

HIV可以通过性接触传播、注射感染的血或血制品傳播、母婴垂直传播和母乳喂养传播,我国如今HIV最主要的传播途径是性传播。因此,国家加大预防艾滋病的健康宣传教育,推广使用安全套,推广性传播疾病的治疗,对献血、献器官、献精进行HIV检测,禁止共用注射器、注射针、牙刷、剃须刀等,暴露后立即进行抗反转录病毒治疗,让感染的母亲使用阻断药预防母婴垂直传播等一系列措施,这些都可以减少HIV的感染传播。

截至今日,人类在研发HIV疫苗和药物上做了非常多努力,但依然没有疫苗成功面世,也没有仅通过药物治愈感染者的情况出现。

③包膜

也叫囊膜,指病毒外壳包被的由蛋白质、多糖和脂类构成的类脂双层膜。囊膜主要来源于宿主细胞膜(磷脂层和膜蛋白),但也包含有一些病毒自身的糖蛋白。病毒囊膜的主要功能是帮助病毒进入宿主细胞。

“那是当然的,族长大人。”族人之一表示,“那我们的下一步计划……”

“当然是为了长远的未来打算。”族长答道,“如果一切按计划进行,我们很快就会随着血液循环进入生殖系统。我之前已经得到了消息,这名宿主早已进入了可以怀孕的阶段。一旦那件事发生了,我们就要就近攻占一批T淋巴细胞扩展势力,然后通过胎盘向胎儿进发。只要能安然转移到下一个宿主身上,我们就又能获得……怎么了?”

(三)末路

“不好啦!族长大人,我们所在的巨噬细胞似乎已经离开了血管,正在向不明方向流动!”同伴带来了可怕的消息。

“这……这怎么可能?!”

虽然不愿承认,但族长还是当机立断,下令族人迅速将这个被夺占的免疫细胞内能用的物质全数回收,然后立即撤离。随着DNA聚合酶的作用,他们开始驾轻就熟地通过原有RNA链制造出用于逆转录的DNA模板,将自己的遗传信息转录入细胞的DNA内,然后又利用后者转录出更多的RNA。在逃离细胞之前,他们也确保了所有新生的族人都已经套上了一层蛋白质衣壳,以及装备有合适种类蛋白的包膜③。虽然这层衣壳非常脆弱,既不耐热,也不耐酸,更抵挡不了略微强一点的紫外线,但这已经是HIV所拥有的自我防护手段的极限了。

在逃出先前寄生的细胞后,族长意识到,最糟糕的事情确实发生了:原本严丝合缝的血管壁,不知何时竟然出现了一大片醒目的缺口,大量血液正从中不断渗出。数量众多的免疫细胞正在这处可怕的缺口附近集结,释放出大量抗体,与蜂拥而入的各路入侵者展开混战。有那么一会儿,族长还以为这处血管是因为外力而被切开或者蹭破了,但很快他就注意到,一切并没有那么简单。

在混乱的战场上,一群熟面孔正在集结一一在久远的过去,当始祖的祖先还是SIV时,他们一族曾经在丛林深处与这些长得活像是细小蠕虫的家伙有过一面之缘:这些混蛋是丝状病毒家族下属的埃博拉病毒,在各种烈性病毒之中最为暴烈,破坏性最强,也是最不计后果的一群。在某种意义上,他们的特征恰恰是HIV一族的极致反面:这些家伙能以极快的速度将所触及的人体组织掠夺一空,在极速繁殖的同时令血管分崩离析,并以可怕的效率侵蚀巨噬细胞、纤维原细胞、内皮细胞、肝细胞、肾细胞和肾上腺皮质细胞等,造成脏器坏死和组织出血,制造出无数像这样的恶性、足以致命的内出血。这些疯狂的掠夺者从来不知道节制,尤其是在族人早已暗中活动多年、将内部防御腐蚀得千疮百孔的情况下。

“不!不!可恶!你们不能这样!”

虽然明知这么做毫无用处,但族长仍然朝着一群埃博拉病毒怒吼道。后者刚刚钻出一个被彻底摧毁的血管细胞的残骸,正兴高采烈地冲向下一个猎物。“你们这么做会杀了宿主的,白痴!你们会把一切都毁了的!”

科學知识点

埃博拉病毒

学名Ebola virus,又译作伊波拉病毒,是一种十分罕见的病毒,于1976年在苏丹南部和刚果(金)的埃博拉河地区发现。是一种能引起人类和其他灵长类动物产生埃博拉出血热的烈性传染病病毒。其引起的埃博拉出血热(EBHF)是当今世界上最致命的病毒性出血热。感染者症状包括恶心、呕吐、腹泻、肤色改变、全身酸痛、体内出血、体外出血、发烧等。死亡率在50%~90%不等,致死原因主要为中风、心肌梗死、低血容量休克或多发性器官衰竭。生物安全等级为4级,病毒潜伏期可达2~21天,但通常只有5~10天。

埃博拉病毒结构图

科学知识点

HIV目前未能治愈的原因

在研究人员对HIV的研究中,发现HIV存在潜伏感染。潜伏感染是指病毒基因组存在于一定组织或细胞中,并不复制,但在某些条件下可被激活并产生有感染性的病毒体。HIV潜伏感染的静止期细胞是感染者体内病毒储藏库的主要部分,HIV的病毒储藏库是清除患者体内HIV的巨大障碍,也是如今不能完全治愈患者的最主要原因。

“那又如何呢?”其中一个家伙暂时停下了扑向猎物的动作,反问道,“我们可不是你们这些怯懦的HIV,我们只听从最直接的本能!放着现成的核酸和蛋白质不要,那才是最为愚蠢而可耻的行径。你们那可笑的‘节制,对我们而言没有任何意义。我们需要的只有喷溅的鲜血,仅此而已。哈哈哈哈……”

“白痴!真是白痴!”族长咒骂着,但却拿这家伙毫无办法。族长知道,埃博拉病毒以及他的丝状病毒亲戚们,统统都是一群疯子。这些家伙根本不在乎宿主的死活,正如他们也不在乎自己的死活。和已经变得高度依赖人类宿主的HIV不同,丝状病毒家族之所以敢如此莽撞行事,也有着某些有恃无恐的成分。在阴暗的丛林深处,丝状病毒还有着为数众多的非人类宿主,尤其是那些有着出色的免疫能力,能与他们共存的翼手目动物。只要这些“基本盘”仍然稳定,这帮混蛋无论因为自己的鲁莽损失掉多少支先头部队,都不至于对种族的存续造成任何威胁……

随着被血液裹挟着流出宿主体外,族长知道,自己的那些长远图谋终究还是变成了泡影。很快,脱水、紫外线和炎热就会杀死他和同伴,结束他这一支的延续努力。不过,族长并不为此感到悲伤:和那些总是不肯做出任何让步,每一回都迅速与宿主同归于尽,因此只能在阴暗的丛林中潜伏至今的疯子不同,HIV一族早已通过“慢”和“变”这两大策略扩散到了整个世界,只要人类的数量仍然足够多,他们就会继续存活下去,繁衍下去。而像这样零星的损失,根本无关紧要。

“我们……将会……死去,但我们也会……继续……存活。”

在最终失去活性之前,族长自言自语道。

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