(新型冠状病毒电镜照片,图片来源@国家病原微生物资源库) ▼ 浅色圆形为H1N1型甲流病毒;透射电子显微镜成像,后期着色。图片来源@NIAID 马尔堡病毒(蓝色丝状)附着在被感染的VERO E6细胞上(黄色);扫描电子显微镜成像,后期着色。图片来源@NIAID 埃博拉病毒(蓝色丝状)附着在被感染的VERO E6细胞上(绿色);扫描电子显微镜成像,后期着色。图片来源@NIAID 蓝色圆形为尼帕病毒,紫色为被感染的VERO E6细胞;透射电子显微镜成像,后期着色。图片来源@NIAID 橙色圆形为SARS病毒;透射电子显微镜成像,后期着色。图片来源@NIAID 黄色圆形为MERS病毒,可见其外层的“冠状”包膜蛋白;透射电子显微镜成像,后期着色。图片来源@NIAID 下图右侧的两个圆形结构为蜱虫的腺体,这只蜱虫的其中一个腺泡已被兰加特病毒(Langat virus)感染,若它叮咬了人类,可能使人患上兰加特脑炎。 绿色荧光标记的腺泡已被感染;共聚焦显微镜成像。图片来源@NIAID 这就是被兰加特病毒(Langat virus)感染的细胞,病毒编码蛋白NS51与被感染细胞的一种辅肽酶相互作用,可阻止被感染细胞产生抗病毒反应。好在这种虫媒病毒不可人际传播,且已开发有效的疫苗。 下图则是一个感染了轮状病毒(Rotavirus)的细胞,病毒在细胞质中形成大量“病毒工厂”,并在其中完成子代的复制和装配。这些病毒可引发急性肠胃炎,尽管已有较为有效的疫苗,但每年因此死亡的5岁以下儿童仍有约20万,主要集中于低收入国家。 ▼ 细菌同样会受到病毒感染,下图中大量噬菌体病毒正附着在一个细菌的表面,它们的蛋白质外壳一般不进入宿主细胞,而是将DNA“注入”宿主细胞中,利用宿主细胞的物质进行复制和装配。有的噬菌体最终将使宿主细胞裂解,释放大量子代。 面积较大的圆形为细菌细胞,外侧的大量圆形结构为吸附其上的噬菌体病毒;透射电子显微镜成像。图片来源@Wikimedia Commons 有的病原体即便没有DNA或RNA,却仍具有传染性。朊病毒(Prion)是仅由蛋白质构成的侵染因子,能引发正常蛋白质发生错误折叠。下图中,这种错误折叠的蛋白质正沿着神经细胞细长的突触传染相邻细胞。受感染的神经细胞将逐渐退化,导致神经退化性疾病(主要为传染性海绵状脑病,如疯牛病等)。 红色为被侵染的蛋白质。图片来源@NIAID ⑬ 但面对病原体的入侵,我们也绝非坐以待毙。下图是正常的人类血液细胞,除了柿饼状的红细胞、圆片状的血小板外,还可见众多白细胞。它们是人体重要的免疫细胞,主要包括嗜中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞等5种类型。 扫描电子显微镜成像。图片来源@Wikimedia Commons ⑭ 其中,嗜中性粒细胞(也称中性粒细胞)是人体白细胞中占比最多的类型,也是人体抵御细菌、真菌等病原微生物的重要防线。下图是正在吞噬炭疽杆菌的中性粒细胞。 橙色条状为炭疽杆菌,黄色为中性粒细胞;扫描电子显微镜成像,后期着色。图片来源@Wikimedia Commons ⑮ 下图则是正在吞噬耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)的中性粒细胞,幸运的话,这些被吞噬的细菌将被中性粒细胞中的溶菌酶等溶解消化。而杀死细菌后,中性粒细胞也将死亡,成为脓细胞,即人们所说的“化脓”。 黄色球形为MRSA,紫色为人类中性粒细胞;扫描电子显微镜成像,后期着色。图片来源@NIAID 当白细胞中的单核细胞离开血管进入组织后,可分化产生巨噬细胞,它们能吞噬游离的病原体、死亡细胞和细胞残片等。下图中一个小鼠巨噬细胞正在延伸它细长的假足以吞噬可能是病原体的颗粒。 ▼ ⑰ 完成吞噬后,巨噬细胞将利用溶酶体消化这些病原体,并将病原体的特异性抗原整合至细胞膜,这种“抗原呈递”效应将刺激免疫系统针对病原体产生抗体。下图中,在裂解的小鼠巨噬细胞里,暴露出被吞噬的土拉弗朗西斯菌(Francisella tularensis )。 黄色为巨噬细胞,蓝色球形的是土拉弗朗西斯菌;扫描电子显微镜成像,后期着色。图片来源@NIAID 但这些免疫细胞并非每一次都如此幸运,下图便是成功杀死人类中性粒细胞并从中逃逸的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)。这种“超级细菌”于1961年首次在英国发现,对包括甲氧西林在内的多种青霉素类抗生素具有抗药性,可引发疖甚至坏死性筋膜炎。 ▼ 此外,免疫细胞自身也有可能遭受病原体的感染,从而丧失免疫能力。下图是被人类免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus)感染的人类T淋巴细胞。进入宿主细胞的HIV会将自己的遗传物质整合进宿主细胞的DNA中,并随着宿主细胞一起复制,并可能引发艾滋病,导致免疫功能的缺陷。最终宿主将因感染、癌症等疾病侵袭死亡。截至2018年底,全球约有3790万人感染HIV。 蓝色为人类T淋巴细胞,附着在其表面的黄色球形为HIV;扫描电子显微镜成像,后期着色。图片来源@NIAID 调节T细胞(红色)正与抗原呈递细胞(蓝色)相互作用,诱导其产生抑制性受体,抑制免疫反应激活;扫描电子显微镜成像,后期着色。图片来源@NIAID 依然孜孜不倦、摸索探寻 为我们解开一场场 恐慌、痛苦、死亡背后的真相 而站在他们的肩膀上 我们才能看见曾经一无所知的世界 我们才有信心依然对明天充满期待