为什么我们的呼吸道如此不堪一击？（上）
——纵观新型冠状病*肺炎病理变化
近年来，全球各地几乎每年都会遭受呼吸道病*的袭扰，从流行性感冒病*、SARS冠状病*、人禽流感病*到目前的新型冠状病*，都是引发肺炎。
链接1：新型冠状病*
年香港，高致病性禽流感病*（AIV）感染，首次证实禽类病*可以危及人类生命；
年SARS冠状病*（SARS-CoV），我国发病例，死亡例；
年甲型H1N1流感病*；
年中东呼吸综合症冠状病*（MERS-CoV，与SARS类似，致病性更强）；
年新型禽流感甲型流感病*H7N9，连续5年流行，虽无人传染人，我国内地发病例，病死率40%；
年12月武汉不明原因肺炎——“新型冠状病*肺炎”（NCP）被世界卫生组织（WHO）宣布为国际专注的突发公共卫生事件（PHEIC）。从此，“冠状病*疾病”(COVID-19）把全球的目光聚焦到中国武汉[1,2]。
官方最新数据：截至2月26日凌晨，我国大陆新型冠状病*肺炎累计确诊病例+当日疑似病例+人，病亡人，其中湖北+（武汉+）人，确诊病例仍在增加。疫情累及境外27个国家，确诊人……
人类正面临呼吸道病*感染与自身免疫力的挑战，也在考验着我国公共卫生应激防控机制。
如同流感一般的呼吸道病*感染——一种自限性疾病，为什么我们的肺功能招架不住？我们的呼吸道到底发生了什么？以下先从呼吸道解剖生理谈起：人类比任何动物都更加依赖氧，但体内没有氧储备，必须时刻从外界获得氧气。从两栖类开始，肺得到氧气占2%，到完全依靠肺得到氧气的脊椎动物，再到人类，经历了4亿年，才进化到以下呼吸道结构：
一、呼吸道解剖、生理和病理
01
呼吸道解剖
呼吸道分为上呼吸道（鼻、咽、喉）和下呼吸道（气管、支气管和肺），负责气体进出（图一）和基础防御功能。
鼻腔分为对称的两半，从前向后：鼻前庭和固有鼻腔，后者各有三个鼻甲凸向鼻腔，另有四个鼻旁窦开口于鼻腔，使鼻粘膜面积增加许多倍。咽部是呼吸道和消化道共同的通道，喉是呼吸道最狭窄处，气管和支气管反复分支布满肺内各部。呼吸道粘膜含有纤毛柱状上皮，杯状细胞分泌物可以粘附空气中的异物颗粒，通过纤毛快速摆动，向外咳出（图二）。
02
肺组织结构
实质和间质两部分，肺间质有结缔组织和血管、淋巴、神经等。实质即各级支气管分支，终末形成大量肺泡，管壁和肺泡壁很薄，仅有少许纤毛细胞，肺泡由单层肺泡上皮组成，直径0.2mm，气体在此交换。相邻肺泡为肺泡隔，内含毛细血管和弹性纤维，后者是肺泡弹性回缩的主要力量，肺泡弹性降低，久之，肺泡扩大形成肺气肿。肺泡隔内的巨噬细胞活跃，可吞噬进入肺泡和肺间质的尘粒、微生物等异物，可从肺泡腔经呼吸道咳出，或沉积在肺间质内[4]。
03
呼吸道生理
呼吸道还具有空气加温、加湿、过滤、清洁、分泌、排泄、散热，以及嗅觉、发声等功能。呼吸道内衬粘膜，通过分泌化学物质（溶菌酶、超氧化物歧化酶、I型干扰素等）和免疫反应物质（免疫球蛋白、T细胞和B细胞等），实现生物化学防御功能，还通过喷嚏和咳嗽反射发挥物理防御功能，
空气中的氧穿过肺泡壁进入毛细血管完成外呼吸，然后由血液中血红蛋白运输至全身组织，与二氧化碳交换，完成内呼吸。
04
肺生理
肺泡之间的毛细血管膜与肺泡共同组成呼吸膜（或肺泡膜），平均厚度不到1.0微米，通透性很高，气体交换十分迅速[5]。
肺内呈负压，胸廓运动驱动气体进出呼吸道。肺内没有躯体感觉神经，对痛觉不敏感。
呼吸道与外部环境接触频繁，接触面积大。成年人安静时，每日约有升气体进出呼吸道，从外界吸取氧并将二氧化碳排至体外。肺有3-4亿肺泡，总面积近m2，比体表面积大好几倍，吸气时总面积达m2[4]。
05
呼吸道病理生理
冷空气、刺激性气体、病*等微生物导致呼吸道分泌粘液，产生鼻涕或痰液，通过呼吸、咳嗽、喷嚏等方式排出。咽喉部气流不畅或受阻就会打呼噜，气管、支气管如不能随呼吸舒缩通气，可引起哮喘。
肺泡膜平均约70平方米，安静时只需40平方米即可满足气体交换（图三）。空气氧含量低或机体耗氧量过大、有*气体、气道堵塞、肺感染、肺纤维化等都可导致气体弥散障碍、肺泡通气与血流比例失调以及解剖分流增加，最终引起低氧血症，危及生命[6]。
炎性介质：机体对一般的呼吸道病*具有一定的免疫力，但变异后的病*（如COVID-19）抗原性强，机体免疫反应也剧烈（自杀式），导致炎性介质产生过多，尤其在紧张、劳累、发热、伴有基础性疾病时重要脏器更容易受损，如肺泡囊周组织防御薄弱易遭破环，导致透明膜样变，引发呼吸困难或呼吸衰竭。常见的炎性介质有：组胺（血管扩张），缓激肽（血管通透性升高），细菌*素或细胞因子IL-8等（趋化作用），细胞因子IL-1等（发热），前列腺素E2或P物质（疼痛），氧自由基、溶酶体酶、一氧化氮（组织损伤）等。06
病原体入侵途径
完整的皮肤不会侵入病*，飞沫可将病*首先带入鼻腔，除此之外，病原体可以血行播散、临近感染蔓延、上呼吸道定植菌误吸的方式侵入人体。
呼吸道拥有支气管内粘液-纤毛运载系统和肺泡巨噬细胞等细胞防御系统，使支气管以下呼吸道保持无菌。是否发生下呼吸道感染取决于病原体和宿主两个因素，如果病原体数量多、*力强，宿主呼吸道局部和全身免疫防御系统受到损害，可发生上呼吸道感染。
07
呼吸道病理概况
在我国，呼吸道疾病（不包括肺癌）在死亡病因中占第四位，疾病负担居第三位，呼吸道疾病已成为我国最为突出的公共卫生与医疗问题之一[7-9]，其中呼吸道感染性疾病最为常见。
急性上呼吸道感染（感冒）：病原体多为病*，从急性鼻炎开始，鼻粘膜充血、水肿（鼻塞）、浆液渗出（鼻涕），病情较轻，病程短，可自愈。病理变化不明显，严重者可致鼻窦炎、或咽炎、喉炎、气管-支气管炎（常在寒冷季节继发上呼吸道感染发病），可出现纤毛上皮细胞损伤、脱落、粘液腺体肥大增生。
08
病*性肺炎
病*性肺炎：肺间质炎症，肺泡充血、水肿，肺泡间隔增宽，纤维蛋白渗出及细胞浸润。如果感染高致病性冠状病*，引起强烈的肺组织免疫损伤，起病急，进展快，淋巴细胞减少，白细胞不升或降低，X线肺部出现块状、斑片状浸润性阴影。肉眼可见肺部斑块状实变、肺出血灶及梗死灶，镜下以弥漫性肺泡损伤为主、肺水肿、肺泡腔内大量脱落和增生的上皮细胞及渗出的单核细胞、淋巴细胞和浆细胞等。严重者导致肺泡和肺间质弥漫性纤维化，呼吸膜气体交换障碍，出现呼吸衰竭[10,11]（图四）。
09
老年患者病理特征
本次肺炎疫情危重者或病死率较高的群体是老年人，多伴有基础性疾病，如呼吸道疾患、心血管病、糖尿病、肥胖等，免疫力较低者预后较差。其中呼吸道疾病影响更大，例如支气管哮喘、慢性阻塞性肺疾病、免疫低下性肺部感染和肺部弥漫性间质纤维化等。这些疾病多有不同程度的肺纤维化，呼吸膜增厚、通透性降低，有效通气面积减少，当剧烈运动、发热、缺氧、感染等需要增加通气量时肺不能进行呼吸代偿，严重时可引起低氧血症，危及生命[7,9,12]。
10
肺循环病理特征
除此以外，肺有两套血管系统——肺循环和体循环。肺循环的动脉、静脉为气体交换的功能血管；体循环的支气管动脉、静脉为下呼吸道或肺的营养血管。肺与全身各器官的血液及淋巴循环相通，肺既可以成为继发性病灶器官，亦可作为原发病灶向全身播散。肺的两套血管随支气管反复分支直到肺泡周围的毛细血管，其密度高、面积大，易扩张（图五）。因此，肺为一个低压（肺循环血压仅为体循环血压的1/10）、低阻、高容的器官，一旦疾病来临，易发生肺间质水肿，或胸腔积液，加剧呼吸功能衰竭[6,13]。
二、呼吸道疾病其他致病因素分析
11
社会人口老龄化
年我国65岁及以上人口比例达到7.0%，老年型年龄结构初步形成，年达到11.9%，老龄化程度持续加深，这将加大社会保障和公共服务压力等[14]。
呼吸道疾病如慢阻肺、肺癌均随年龄的增加而增加，高龄患者机体免疫力降低。在老年感染性疾病中，肺部感染居于首位。
12
大气污染的危害
空气中的烟尘、粉尘、有害气体等可以损伤呼吸道上皮细胞和纤毛运动，促使支气管粘液腺和杯状细胞增生肥大，上皮净化能力下降，自然防御功能被破坏。当空气中烟尘或二氧化硫超过0μg/m3时，炎性介质如氧自由基产生增多，蛋白酶增加，肺弹力纤维被破坏，降低肺泡膜通透性[7]。
13
吸烟的危害
吸烟与慢性支气管炎和肺癌相关，是世界上引起死亡的最大“瘟疫”，发展中国家在近半个世纪内，由吸烟引发疾病而死亡的病例达万，预计到年，世界每年因吸烟致死将达到0万人，为目前死亡率的3倍，其中中国占万人[7]。
14
吸入性变应原增加
变应原种类及数量很多，如地毯、窗帘尘螨、宠物或动物皮毛、空调机真菌、都市绿化中某些花粉孢子、有机或无机化工原料、药物及食物添加剂等，以及吸烟（被动吸烟）、汽车排出的氮氧化物、燃煤产生的二氧化硫、细菌及病*感染等，均是哮喘等呼吸疾病增加的因素[7]。
15
病*变异不断，发病迅速，难以在短时间内研制出有效药物。
16
生物医学技术水平提高，呼吸道疾病更准确、更早期得以诊断。
17
呼吸道疾病应得到足够重视
平时只需1/20肺呼吸功能便能维持正常生活，故肺的病理变化，公众不知或患者不重视。咳嗽、咳痰、咯血、胸痛、气急等症状缺乏特异性，常被误为感冒、气管炎，直到反复呼吸道感染，发展到肺气肿、肺心病、呼吸衰竭时才被重视，此时病理变化难以逆转[7,9]。
未完待续
本文从基础医学、预防医学和临床医学的视角，对呼吸道疾病的病理转归和新型冠状病*肺炎防控进行了介绍，作为一篇学术性科普，本文尤其适合具有一定医学常识的读者阅读。本文在撰写和修稿过程中得医院中多学科专家朋友们的帮助，在此深表谢意！如有疏漏之处，敬请海涵！刘鸿宇，中北大学教授，医学硕士，生物医学工程学博士，80年代曾为医师，现从事运动解剖学、神经生物学、药物依赖、运动干预慢病等研究。郭建红山西医科大学病理生理学副教授
刘瑞西安交通大学病理生理学副教授
于慧玲内蒙古医科大学病理学教授
季菊玲南通大学医学院病理学教授
郑金平长治医学院*理学教授
倪秀芹哈尔滨医科大学人体解剖学教授
王永彬山东大学二院呼吸危重症科主任医师
金延武山东大学二院呼吸危重症科主任医师
栾庆浩山东大学二院呼吸及危重症科博士
医院呼吸科副主任医师
医院呼吸科主任医师
张明华解放*医院老年病科主任医师
杨中医院心内科主任医师
吴文娟医院放射科教授
潘诗农医院放射科教授
姜洪医院放射科主任医师
*望西安交通大学一附院影像科主任医师
余瑾广州中医药大学康复医学教授
李琳荣山西中医药大学中医诊断学教授
王晓慧上海体育学院运动生理学教授
制作成员
责任编辑中北大学体育学院邓堃、张立夫
绘画排版河北医科大学张秋霞、栗泽斌
医学影像放射科医生（见致谢）
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