戴口罩的儿童。图片来源：Pixabay
儿童的免疫系统有一种特殊的机制来保护他们免受新型病毒的侵害，通常也可以在他们感染新冠肺炎（COVID-19）后以两种不同的方式防止病情发展成重症。儿童呼吸道粘膜中的免疫细胞比成年人的活跃得多，其免疫系统对从未遇到过的病毒（例如大流行病原体）的反应也比成年人要快得多。至少，夏里特医院柏林健康研究所（Berlin Institute of Health）的Irina Lehmann和她的同事最近的一项研究表明了这一点。
研究人员比较了儿童和青少年粘膜细胞类型的差异。结果如该团队在《自然·生物技术》（Nature Biotechnology）上发表的研究报告所说，儿童粘膜中的免疫细胞不仅数量更多，还能更快地分泌I型干扰素，这在抵御病毒的过程中起着关键作用。这些重要的干扰素可能还可以防止在许多新冠肺炎重症病例中出现过的免疫系统紊乱。
儿童是更快的病毒战士
“人体针对病毒的防御有两种方式。第一种是通过受体在细胞内产生抗病毒反应，比如，诱导干扰素的分泌。”Lehmann解释说，“第二种是依靠组织中的免疫细胞，比如，激活的杀伤细胞和中性粒细胞。”她的团队进行的研究表明，这两种病毒防御方式都会使儿童的身体处于高度戒备状态。该团队分析了近27万个细胞，这些细胞来自从鼻粘膜中采集的鼻拭子样本，被采样者的年龄在4周到77岁之间。他们中大约有一半的人感染了新冠病毒（SARS-CoV-2），这种病毒会引起新冠肺炎。
该图为美国疾病控制和预防中心（CDC）创建，揭示了新型冠状病毒的超结构形态。在电子显微镜下观察到，病毒表面的刺突使病毒呈现冠状结构。图片来源：unsplash
这些样本还显示，儿童的细胞会产生大量的免疫受体，这些受体可以识别病毒并触发免疫反应。其中一种受体分子名为黑色素瘤分化相关基因5（MDA5），是一种传感器，可以检测到许多病毒（包括新冠病毒）中的外源RNA。它还可以指导I型干扰素的分泌，这对于免疫系统抵抗病毒的非特异性免疫，或者说快速反应能力至关重要。I型干扰素可以激活免疫细胞并使其处于特殊的警戒状态，从而使病毒难以繁殖。
“干扰素对抵御病毒感染极为有效，”来自海德堡德国癌症研究中心（German Cancer Research Center）的Marco Binder解释说，他是这篇研究论文的合著者。然而，新型冠状病毒对此有一种有效的对策：它们本身有抑制干扰素分泌的蛋白质。“新冠病毒在细胞中繁殖非常快，这意味着病毒的蛋白质也形成得非常快。”研究干扰素的Binder说，“而且它们非常显著地抑制了干扰素系统，以至于当发生感染时，我们在细胞培养物中只能看到极少的干扰素，有时甚至完全看不到。”
干扰素的双重角色
在肺上皮细胞的细胞培养中，Binder测试了在儿童中观察到的大量MDA5受体是否能维持干扰素反应。成年人几乎没有这些受体，一旦发生感染，这些受体必须从零开始产生。这需要一定的时间，而新冠病毒正是利用这段时间来扼杀整个免疫信号系统。由于儿童的MDA5和类似受体的基础活性更强，他们似乎不会发生这种情况。事实上，Binder的实验已经表明，在儿童中，新冠病毒的繁殖速度太慢而不足以抑制细胞分泌干扰素。
因此，对于抵御新冠病毒的严重感染，儿童实际上具有双重保护。I型干扰素不仅可以警告身体有关病毒，还对非特异性免疫反应中的许多过程具有调节作用。研究表明，如果人体在新冠病毒感染期间出现I型干扰素缺失，身体的免疫系统就会失调，而此时正是身体最需要免疫系统运作的时候。病毒扩散会导致自身组织损伤，进而刺激免疫系统用更激烈的方式对抗病原体。
如果缺乏I型干扰素，免疫反应就会处于危险的不平衡状态并过度免疫。因此，免疫反应会在肺部造成大量组织损伤，甚至会导致新冠重症。其他研究结果也表明干扰素在免疫反应中具有关键作用，先天性缺乏I型干扰素应答或干扰素抗体的人具有很高的新冠肺炎重症风险。
儿童仍然可能患重症新冠肺炎
儿童幸运的是，他们有着超灵敏的免疫系统，使得干扰素的应答速度快于新冠病毒阻止其分泌的速度。“相反，如果MDA5受体的浓度增加，就可以跳过增加受体的第一步，”Binder解释说。“这就是为什么细胞在接触新冠病毒时会立即分泌一定数量的干扰素，而那时的新冠病毒还没来得及做出干预。”
然而，如果儿童的干扰素系统由于遗传缺陷等原因失效，上述的保护作用就会消失。Binder说，这或许可以解释为什么一些看上去健康的儿童和年轻人仍然会生病。但重要的是，一般来说，儿童可以非常快速有效地对抗未知病毒。
这种情况在第二种免疫反应中也存在，因为关键的免疫细胞（如激活的杀伤细胞）已经准备好了。Lehmann和她的同事的研究的一个主要发现是，儿童粘膜中的这些关键免疫细胞比成人多得多。“免疫细胞已经存在于组织中，这让儿童在一开始就领先了，因为所有这些免疫细胞都不必通过信号分子来调用，”Lehmann说。“组织中的病毒每天都不受阻碍地进行繁殖，但如果它们停工了一天，那情况当然就不同了。”
为什么成年人没有受到保护
研究结果表明，儿童的免疫系统在首次接触病毒时，就能特别有效地对抗病毒。纽约市西奈山伊坎医学院（the Icahn School of Medicine at Mount Sinai）的流感研究员Peter Palese等未参与这项研究的专家们因此猜想，在大流行中，儿童的表现通常比成人更好，或许这一情况早在1918年就已观察到。成年人必须依赖适应性免疫应答，也就是抗体和T细胞对单个病原体提供的特异性保护，这些病原体只能在接触病毒一段时间后才会产生。
事实证明，成年人的这种特点在大流行中是一个明显的劣势。季节性呼吸道病原体在儿童时期通常能够被拦截，相比之下，由于免疫系统的增强，成年人对这种新病毒尤其缺乏抵抗力。这一点在新冠肺炎中表现得很明显，老年人中重症率和死亡率几乎呈指数增长就足以说明。
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但为什么只有孩子有这种高效的保护呢？Binder解释说，有几个原因。“如果身体总是激活免疫系统，当然会对病原体产生极大的筛选作用，”他说。留下来的病毒早就适应了。此外，身体无法长期维持免疫反应。“在所有的信号系统中，干扰素应答在细胞遗传活动中的变化最大，” Binder说。如果这种应答持续存在，将会对细胞活动，从而对整个身体都产生巨大影响。
这绝不仅仅是一个理论问题。“大家都知道，干扰素系统先天性过激的人通常患有非常严重的炎症性疾病，”Binder说。所以干扰素作为抗病毒超级武器的代价是必须要慎用。否则，新冠病毒是可以摧毁它的，不仅会突破这道保护线，而且会使整个身体的免疫系统失控。然而，在我们的儿童时期，我们实际上比病毒领先一步。
撰文：Lars Fischer，《科学频谱》的化学家和编辑。
翻译：谭婕
审校：张乃欣
引进来源：科学美国人
本文来自：中国数字科技馆
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