就看你的了,免疫系统,免疫系统有多牛

1年前 (2023-02-16) 首席小编
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原标题:就看你的了,免疫系统

“阳了”,可能是你最近在朋友圈里最经常看到的两个字。三年之后,我们之中的许多人终于开始了和新冠病毒的正面交锋。先是反复不退的高烧,然后是喉咙“吞刀片”似的疼痛,也难怪有不少苦中作乐的朋友再次祭出《甄嬛传》的万能台词:“剪秋,本宫的头好痛。”“宝鹃,我的嗓子……”

在身体这片战场上,人体免疫系统是与病毒作战的主力军。无论是高烧、疼痛、红肿、发炎,都是免疫细胞在奋战的证明。因此将它们称为“战斗细胞”确实非常贴切。菲利普·德特玛在《战斗细胞》中系统讲解了人体免疫系统的抗病原理,让我们了解这个如此重要的人体系统是如何在日常生活中保护我们的。

书中详细解释了很多免疫机制,那些你平时看不懂或者一知半解的专业词汇,如灭活疫苗、核酸、B细胞、T细胞、白细胞、抗原、抗体、受体、补体蛋白……在看完这本书后,都会“恍然大悟”。那些误导我们已久的知识误区,如“增强免疫力”这种说法,其实并不严谨,在翻过这本书之后,你会发现对于谣言的“免疫力”也在增强。

《战斗细胞》

[德]菲利普·德特玛 著,李超群 译

我们的身体,无时无刻不在战斗

来源|辉瑞x看理想《生命书单》

01.

免疫系统:

被忽视和误解的大功臣

今天跟大家介绍一本书,是由德国科普传播者菲利普·德特玛为免疫系统所写的一本书,《Immune》,直接翻译就是“免疫”。它的中文版由理想国出版,中文名叫做《战斗细胞》。为了方便,我们后面直接称呼它为《战斗细胞》,因为这个名字确实很贴切。

免疫系统本来是对普通人比较陌生的领域,专业名词也多,但是作者通过生动的比喻帮我们克服了概念上的障碍,同时通过一个个有趣的故事来模拟免疫系统的运作方式,比如把免疫细胞称作“战斗细胞”,还会给免疫系统的各个组成部分或者过程起一些爱称,像是“杀手大学”“自助餐厅”等等。

所以,看书的过程就好像在看影视剧一样。即使你从未接触过医学知识,也丝毫不影响阅读和理解。

言归正传,什么是免疫系统,免疫系统到底对我们有什么意义呢?

先来回答另一个问题,免疫系统每天都在干什么?

大家从小到大,都打过很多疫苗,尤其是在少儿时期。这些疫苗为人类抵抗病原体入侵做出了杰出的贡献,比如天花这种过去致命的病毒已经被世界卫生组织宣布消灭;新冠疫情下我们很多人也都打了疫苗,在降低重症的风险上也有很明显的效果。

那么一针小小的疫苗为什么能为我们提供如此多的保护呢?这其实也是科学家们基于对人体免疫系统的认知而发明出来的。简单来说,疫苗就是通过轻微的刺激告诉我们的免疫系统,请为某种特定的病原体做好战斗准备,从而防患于未然。

菲利普是这么总结免疫系统巨大贡献的:“免疫系统给我们提供全方位的保护,从感冒、擦伤、割伤这些小毛病,到威胁生命的癌症、普通肺炎甚至2019新冠病毒肺炎(COVID-19)这样的致命性感染等等,它都在发挥作用……”

免疫系统虽然与我们的健康息息相关,但似乎总让人觉得它没有在工作。这往往都是误解。

像发烧、发炎的时候,我们一般以为自己生病了,免疫系统失效了,但其实发烧是免疫系统通过提高体温的方式来抑制病原体的生长繁殖,甚至杀死病原体的过程;而发炎、伤口红肿疼痛的背后,其实是大量体液带着增援部队来支援免疫细胞,同时用疼痛提醒我们注意受伤的部位。

这些都是免疫调控下人体的一种自我保护,是免疫系统在工作的表现,但都被深深误解了。

02.

免疫系统的构成:

一支精密完备的“老牌”军队

免疫系统的出现远比我们想象得要久远,35亿年前,那时候的地球刚刚开始出现生命,还只有原始的单细胞生命,它们需要将周围的化学物质转化为自己生存所必需的能量,但有一些细胞就想走捷径,想从别的细胞那里偷能量,于是就出现了相互吸食能量,甚至相互吞噬对方的现象。但别的细胞也不是傻子,为了防止入侵、保住自己的能量,它们就形成了最初的免疫系统。

经过了30亿年,到距今5亿年左右,多细胞动物开始爆发性增长。相较之下,在单细胞生物眼里, 这些多细胞动物自然是庞然大物,而它们也能给自己提供无穷无尽的营养。

于是从一开始,多细胞生物就面临着像细菌、病毒这类入侵者和寄生者的威胁,而在这种严峻的生存环境中,多细胞生物的免疫系统自然也逐渐地完善成熟。可以说,从单细胞生物,到现存所有的动物、植物,都拥有免疫系统。到了再后来,人类出现后,免疫系统就更复杂了。

要回答什么是人类的免疫系统,还真有点不容易,但既然叫做“系统”,也就表明它不是一个单独的东西,而是一整套完整的体系。作者把人类免疫系统比作是“一套军队系统”,说它“是由成百上千的营地和征兵处组成的遍布全身的复杂网络”,这说的就是免疫路网,是免疫系统的“基础设施”。

而所谓的“营地”,其实就是指免疫系统中专门的免疫器官,比如骨髓、胸腺、盲肠、扁桃体等等,这些免疫器官有些也是免疫细胞的诞生地。

另外,从免疫细胞内部还会释放出各种免疫活性物质,或者称为“细胞因子”,例如常见的有抗体、补体、免疫球蛋白等等,它们也是整个免疫系统重要的组成部分。

按照不同的免疫功能,免疫系统由两大王国组成,即先天性免疫(或说非特异性免疫),以及后天的适应性免疫(或说特异性免疫)。从名称也就可以看出,两者的区别在于,先天性免疫是我们一出生就具有的,或者说不是针对特定的、单一的病原体的。

作者形容先天性免疫说:“你可以把它想象成新手套装:它包含所有基础工具,但是没有高级套装里才有的特殊工具。”但是作者又接着点出:“没有基础工具,特殊工具也派不上用场。”所以依旧是肯定了先天性免疫的大功劳。

一般情况下,通过物理屏障,比如皮肤、黏膜等,以及先天性免疫系统这两道防线就可以防止病原体对有机体的入侵袭了,但是当它们“破防”时,就需要后天性免疫系统来辅助杀敌。

比起先天性免疫系统中那些“不爱思考”,只喜欢“迎头痛击”的傻大兵,后天性免疫系统中的成员更像是记忆力超群且谋略过人的知识分子,它们掌握了所有可能的入侵者的基本信息,然后通过生产专门的蛋白质武器和专门的细胞将入侵者捕获、清除。

不过后天性免疫虽然强大,但它的功效会随着人的年龄变化而发生变化。像人在出生的时候,其实是没有这种免疫力的,之后虽然会增强,但到了老年又会减弱,这时就只能依靠先天性免疫发挥作用了。

作者把先天性免疫和后天性免疫比作是人体免疫系统的两大王国,说这“两个王国有着非常深刻且复杂的交织,而免疫系统的一部分神奇和美妙之处也正在这两个系统的交织”当中呈现出来。

03.

免疫系统的运作:

被铁钉扎破脚趾的故事

由于免疫系统经常是默默工作的,所以我们一般也不知道它到底是怎么有机配合的。所以接下来,我们不妨去想象一个免疫系统工作的场景。

假设,夏天很热,但你又想出去走走,于是你穿着凉鞋走进了一片小树林,结果,你的大脚趾突然被一枚生锈的铁钉扎破了。

当铁钉刺进脚趾的那一瞬间,一批附着在铁钉上、偶然进入人类身体的细菌自然就喜出望外,因为人体的温度很适合它们生长,同时人类的身体也能提供给它们充足的食物,这地方可比那片破破烂烂的树林好太多了。

但对于居住在我们体内的细胞来说,这就是一场灾难了,数十万细胞会因此而死,还有更多细胞可能会受伤。这个时候,免疫系统就开始正式登场了。

图源《战斗细胞》

首先响应的是先天性免疫系统,作为“哨兵”的巨噬细胞率先赶到现场,它们会迅速变得狂暴,展开章鱼一样的手臂疯狂拉扯和吞噬周围的一切敌人。

紧接着,作为增援部队的中性粒细胞也赶到战场,化身为疯狂的杀手,也开启狂暴模式。中性粒细胞很特别的地方在于,一旦被受侵细胞的求救信号激活,它们的生命就会变得很短暂。

为了在有限的时间内尽可能多地消灭敌人,它们会变得有些“疯狂”,失去区分敌我的能力,在杀灭敌人的时候常常也会破坏对它们自身有保护作用的组织。甚至到最后,它们不惜牺牲自身,通过使自己破裂的方式释放具有杀伤性的化学物质杀灭细菌。

这个时候血小板也急速登场了,它们快速集结到伤口部位,通过粘附周围的红细胞而构成一道临时的屏障,在挡住敌人继续入侵的同时快速止血,为伤口的恢复创造条件。

我们开头有稍微提到“发炎”的现象,一般这个时候免疫系统就会指挥身体做出炎症反应,我们会感觉到轻微的肿胀、疼痛,这是因为病菌感染之后,血管壁细胞发生了变形,于是血液中的血浆大量渗出,涌到了受损的感染部位。但免疫系统做出这样的反应,其实是有它背后的深意的。

首先,血液会带来额外的体温,这有利于降低病菌的活跃度,给它们的活动施压。对于具有修复作用的正常细胞而言,适当的升温会提高它们的新陈代谢,促进伤口快速愈合。

其次,疼痛是一种有力的刺激信号,会激活免疫系统其他部位的运作。

最后,当受伤部位又肿又痛的时候,人就会被逼得不得不休息,这样受伤的部位就不需要继续有负担,能多争取一点时间好好地修复了。

所以一般情况下,轻微的炎症其实是可以不用干预的,如果在炎症的初始阶段就立刻使用药物,反而是在阻碍免疫系统的工作。不过要注意的是,炎症转变成慢性的时候,可能会成为人类健康的头号敌人。

如果一切顺利的话,经过上面巨噬细胞、中性粒细胞、血小板的努力以及炎症反应的辅助之后,入侵的细菌会被全部消灭,战斗就此结束。但如果入侵者比较顽固,那么先天性免疫系统中的另一名大将就会接着登场,那就是作为情报员的树突状细胞。

树突状细胞一方面也能帮助巨噬细胞和中性粒细胞杀伤敌人,但它撕毁细菌主要是为了收集附着在细菌身上的抗原,然后把信息传递给后天性免疫系统中的辅助性T细胞。

接收到特定抗原的辅助性T细胞会快速地复制增长,之后兵分两路,一部分赶到战斗现场,通过释放细胞因子去刺激巨噬细胞加强战斗力,同时也加强炎症反应。另一批辅助性T细胞则会去激活另一种后天性免疫细胞,即B细胞,B细胞通过产生抗体而迅速地制伏细菌。

而辅助性T细胞之所以能够接收树突状细胞所传递的信息,是因为它们身上有特定的受体能与病菌身上的特定抗原结合。

作者说,人体利用基因片段生产出这些蛋白质受体的过程,就像是在准备一场全宇宙最不可思议的晚宴,因为作为原料的基因是有限的,但是免疫系统却像个天才厨师,通过混合、削减、增添原材料,烹饪出了几十亿道菜——也就是T细胞上的受体,这些受体能与几十亿种病菌身上的特定抗原结合,就像是做出了满足所有这些客人口味的菜肴一样。

上面那些细胞的名字,可能很难记住,什么巨噬细胞、中性粒细胞、树突状细胞、B细胞、T细胞啊,其实没关系,你只需要明白,免疫系统是个优秀的团队,每种细胞都有不一样的功能,通过各种排列组合,互相打配合去完整复杂的治疗任务,增强我们的自愈能力就行了。

04.

免疫系统的运用:

疫苗开发与新冠治疗

不过,讲了这么多免疫系统的弱点和注意事项,回过头来还是得承认它是很强大,并且极大程度地推动了医学的发展,最典型的就体现在疫苗的开发研究上。

正如作者所说: “人类与疾病的抗争是从我们体内的细胞开始进行的,也是从体内细胞结束的。”

那既然谈到了疫苗,我们自然会联想到新冠疫苗。新冠困扰了我们近三个年头了,但为什么还是步步升级,难以治愈呢?这里也额外科普一下。

图源《战斗细胞》

首先和病毒的构造及复制机制相关。

我们知道,细菌的体积已经很小了,平均只有人体细胞的1/10,但病毒更小,只有人体细胞的1/500。病毒结构并不复杂,但却极其有效。

从本质上讲,它仅仅是一段遗传信息,目标就是自我复制,但病毒必须寄居在活细胞中才能繁衍复制,因此它必须进化出十分坚固的外壳,在没有进入人体时,能有效地抵挡环境的负面影响,而一旦进入人的体内,就会疯狂增殖,很难消灭。

另外,病毒比细菌更加多样化,对一种病毒有效的药物很少能够用于治疗其他病毒。例如,治疗丙型肝炎的 remdesivir(瑞德西韦)曾被用于治疗新冠感染,但临床试验表明,它的作用是有限的。

再有,就像人经常换衣服一样,病毒变异的速度也非常快,它能不断演化,很快就令抗病毒药物失去针对性,像此次的新冠病毒就经历了很多代的迭变,所以我们一开始只要打两针疫苗,后来又要打第三针的加强针。

新冠本质上是一种炎性疾病,患者通常会产生强烈的炎症反应,出现发烧、咽痛等症状。

如果免疫系统不能消灭入侵者,例如,因为新冠病毒的入侵,免疫细胞会产生越来越多的“细胞因子”,这些细胞因子反过来会吸引其他免疫细胞,而其他免疫细胞又会在失控的免疫应答基础上产生更多的细胞因子,进展为“细胞因子风暴”的炎症危机事件,从而更加危险,甚至致命。这是新冠感染者可能出现肺损伤的原因。

另外细胞因子也会攻击肾脏、心脏系统,导致严重的凝血问题,需要更多样的治疗手段。

不过,尽管治疗病毒感染很困难,但今天的医学界对于新冠,相继也有一些药物研发了出来。也希望在不远的将来,我们可以彻底将新冠抛在脑后,回到疫情前的正常生活。

延伸阅读

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本期分享内容为该节目中的

《我们的身体,无时无刻不在战斗丨<战斗细胞>》

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撰稿人:申晓云、徐泽、杨俊峰

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