SARS-CoV-2感染人体呼吸道细胞的电镜照片,电镜图显示了SARS-CoV-2病毒颗粒在人体支气管上皮细胞处的结构和密度

美国北卡罗来纳大学的儿科肺病学家卡米尔 · 埃勒(Camille Ehre)和同事们拍摄了新型冠状病毒(SARS-CoV-2,简称新冠病毒)侵袭人体支气管上皮细胞的图像,为我们理解SARS-CoV-2与被感染细胞间的相互作用提供了直观的视角。研究结果于近期发表在《新英格兰医学杂志》(NEJM)上。

埃勒团队在生物安全P3级实验室中将SARS-CoV-2接种至人体支气管上皮细胞,病毒数与目标细胞数的比例为3:1。感染96小时后,他们借助扫描电子显微镜对其进行观测并拍摄。

通常,病毒侵入并劫持宿主细胞,然后不断复制增殖,这一过程最终会导致细胞死亡。可如果宿主死亡了,它们就很难延续后代。病毒对宿主的高度依赖,令科学家们难以就“是否应将其视为生物”的问题达成一致。

图B中的球形颗粒即为SARS-CoV-2,条状结构则为上皮细胞的纤毛,如头发般突起,并以一定节奏运动着,为呼吸道清理碎屑、粘液和微生物,帮助人体正常呼吸。埃勒等人发现新冠病毒特别喜欢感染这些带纤毛的细胞,一旦感染,就开启大量增殖的过程。

埃勒说道:“当我们在扫描电镜下观察这些被感染的培养物时,发现病毒在每个细胞内的复制量极其惊人。其中有些细胞可以说被病毒完全填充满了,以至于在病毒聚集起来并脱离上皮的时候,给人一种‘它们即将破裂’的观感。”

病毒在支气管上皮细胞里的高水平很好解释了为什么新冠会对多处呼吸道相关部位(如对人体嗅觉来说至关重要的鼻腔内膜)造成这么大影响。

根据埃勒的说法,感染者体内某部位的病毒载量过大,势必导致SARS-CoV-2向其他区域扩散。通常新冠病毒的登陆据点都在呼吸道,而当支气管一带的病毒多得都溢出来了,它们自然会朝着像嗅觉上皮或唾液腺这样的周边地带扩散。嗅觉上皮感染,机体出现嗅觉丧失也就不奇怪了;如果唾液腺被病毒攻陷,口干等症状也很容易理解;最糟糕的情况是病毒进入肺部引发肺炎,患者往往会因此出现呼吸困难,严重者甚至会死亡。

埃勒团队提供的照片对于看清楚SARS-CoV-2从劫持细胞到引发新型冠状病毒肺炎的过程至关重要。而在我们大多数普通人眼里,那充斥于呼吸道细胞纤毛间的大量病毒颗粒,有力地凸显了戴口罩的重要性。

资料来源 Gizmodo