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很多病毒在感染人體後並不會徹底消失。
例如,EB病毒感染後會長期潛伏在B細胞中;單純皰疹病毒可以藏在神經節里;巨細胞病毒也能在人維持終生感染。正常情況下,免疫系統使這些病毒控制在較低水平。但在嚴重疾病、手術、睡眠不足或免疫抑制期間,它們可能會重新激活和複製,這一過程被稱為病毒再激活。
過去的小型研究發現,新冠患者可能出現EB病毒或巨細胞病毒再激活。但這些研究往往樣本量較小,或僅觀察到抗體變化進行判斷,難以了解多種病毒在疾病過程中的完整動態。
8月5日,一篇發表於《Nature》的研究顯示,在1,154名新冠住院患者中,近半數的患者在急性期至少被檢測到一種慢性或潛伏病毒重新活躍,包括EB病毒、巨細胞病毒、紅細胞病毒以及細環病毒科成員等。他們的出現與新冠病情程度、過敏反應和部分長期症狀相關。
此次研究基於美國「新冠患者免疫表型評估」項目。研究人員於2020年5月至2021年3月,從美國20家醫院招募了1,154名這些患者均未接種新冠疫苗,感染的主要是早期新冠毒株。研究團隊在患者入院後多次採集鼻拭子、外周血液免疫細胞和部分機械通氣患者的氣管樣本,將隨訪延長至出院後12個月。
與普通檢測病毒抗體不同,研究人員利用RNA測序尋找病毒轉錄本。檢測到病毒RNA,意味着病毒至少已經恢復了一定程度的調控活動,比強力觀察抗體升高更接近病毒重新激活的狀態。同時,研究人員還分析了患者的免疫細胞、炎症因子、表達、影響物和基因表達,試圖觀察病毒重新激活後,人體是否出現了相應的生物學反應。
結果顯示,在1,148名擁有相應數據的患者中,至少有550人檢測到一種非新冠病毒的比重,佔47.9%。其中大多數人只檢測到一種病毒,同時出現多種病毒的情況並不常見。
不同病毒的再激活時間並不相同。EB病毒出現得最早,在入院後1至8天,1,080名患者中有260人檢測到EB病毒轉錄本,佔24%,此後其檢出率逐漸下降。部分患者入院時已具有較高的EB病毒抗體水平,說明再激活可能在稍後便已發生。
冠狀病毒科成員也主要在急性早期出現,但檢出率在大約20天後才逐漸下降。相比之下,巨細胞病毒和單純皰疹病毒1型(HSV-1)的再激活更晚,通常在住院約3周時達到高峰,而且更多出現在鼻腔和氣管等樣本中。研究團隊還在其另一個新冠患者隊列中觀察到相似的EB病毒、巨細胞病毒和冠狀病毒變化趨勢,為結果提供了外部驗證。
圖| COVID-19住院病人的血液、上呼吸道和肺部中具有調節活性的人類病毒組(來源:Nature)
還發現,EB病毒、巨細胞病毒、和細環病毒的檢出,都與新冠病情嚴重嚴重程度顯着相關。例如,EB病毒監測本與休克、重症、肝臟及更多併發症相關;巨細胞病毒與菌群突發、肺炎、重症和存在心血管問題相關;嚴重則靜脈爆發病毒1型與栓塞和休克有關。在部分危重症患者中,檢出這些病毒還與近期的長期死亡風險相關。
而且,這些患者也伴隨着更明顯的免疫和因子變化。例如,檢測到EB病毒轉錄本的體內患者,IL-6、IL-10和CXCL10等因子因子水平升高,激活的CD4和CD8 T細胞比例也有所增加。巨細胞病毒和重症感染病毒1型的檢出,也對應着不同的因子因子和免疫細胞變化。
一種可能的解釋是,新冠首先造成效應和免疫反應,使不知受到控制的病毒重新激活;這些病毒產生新的刺激後,又進一步刺激免疫系統,從而放大反饋環。論文提供了幾項支持這一推測的結果:首先,在控制新冠嚴重程度後,病毒再激活仍與多種因子激活相關;其次,檢測到病毒還原本的組織中,也出現了相應的免疫反應。
研究人員明確指出,這些結果仍然不能證明慢性病毒再激活直接導致了新冠病情嚴重程度。重症感染本身也可能破壞人體對潛伏病毒的免疫控制。因此,病毒再激活既可能參與又放大激活因子,也可能主要是新冠重症和免疫功能誘發的結果。現有數據證明病毒再激活與病情嚴重程度相關,不能確定二者的因果關係。
研究人員還分析了病毒再激活與長新冠的關係。去年一些研究發現,長新冠患者的EB病毒抗體水平相當,因此有人提出,EB病毒再激活可能參與長新冠。但在這項研究中,主動期檢測到EB病毒重新激活與長新冠的關係,後來並沒有出現長期症狀發生率。但是,這項研究沒有發現急性EB病毒激活與長新冠之間存在顯着聯繫。
圖|慢性病毒再激活與長期新冠病毒之間的關聯(來源:Nature)
研究發現,與長期症狀相關的信號並非來自急性期的那些潛伏病毒,而是來自細環病毒科。在出院後的康復期樣本中,身體功能持續存在障礙的患者,更常被檢測到細環病毒科的信號。在控制了年齡、性別、急性期病情嚴重程度和免疫抑制藥物使用等因素後,這種關聯仍然具有顯著的統計學意義。
細環病毒是人群中廣泛的病毒,部分成員可見於80%至90%的人群。它們通常不會引起明顯的疾病,但免疫功能切斷時,病毒水平可能存在上升。因此,細環病毒有時用於反映人體的免疫控制狀態。
對於細環病毒與長期身體功能障礙之間的聯繫,論文提出了兩種可能。一種可能是,細環病毒重新參與了持續性的主動反應。研究發現,康復期細環病毒的出現與中性粒細胞脫顆粒等相關基因相關基因有關;另一種可能是,細環病毒本身並沒有引起長期症狀,其重新激活只是表明患者仍處於免疫功能引發或誘發免疫狀態。
研究目前尚無法區分這兩種可能。因此,論文將細環病毒的再激活稱為長新冠身體功能障礙的一個潛在生物學特徵或標誌,而沒有將其認定為長新冠的直接病因。
這部分結果也受到樣本量的限制。部分重症患者死亡,一些參與者在康復期退出提示或無法提供樣本,使長期分析的少數明顯少於最初組的1,154人。此外,研究使用的患者調查問卷設計於疫情早期,早於後來形成的長新冠症狀,可能沒有覆蓋目前已知的全部長新冠症狀。
總體來看,這項研究共得出了兩個層次清晰的結論:在急性期,多種慢性潛伏病毒(如EBV、CMV、HSV-1)的再激活與新冠病情的嚴重程度及高炎症反應顯著相關;在康復期,細環病毒的重新活躍則與持續性的身體功能障礙(長新冠)密切相關。這提示病毒再激活可能參與了新冠重症的病理過程,並為長新冠的免疫異常研究提供了重要的新線索,但目前所有結果均停留在相關性階段,因果關係仍有待進一步證實。