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免疫系统对细菌、毒素、药物、癌症,甚至精神状态做出响应,可以说是在识别并抗击数量无限多的东西。
免疫:发炎是免疫系统战斗后的痕迹

「免疫系统是身体里最有意思的器官。」
——迈克尔·金奇(Michael Kinch)
I
免疫系统很大,有点乱糟糟的,而且遍布全身。很多我们认为与免疫无关的东西,都属于这一范畴,比如耳垢、皮肤和眼泪。任何一种入侵物,只要越过了这些外部防线(只有相对较少的入侵物能做到),很快就会遭遇成群结队的免疫细胞,从淋巴结、骨髓、脾脏、胸腺和身体其他部位涌出。大量化学物质参与其中。如果你想了解免疫系统,就需要了解抗体、淋巴细胞、细胞因子、趋化因子、组胺、中性粒细胞、B 细胞、T 细胞、NK 细胞、巨噬细胞(macrophages)、吞噬细胞(phagocytes)、粒细胞、嗜碱性细胞、干扰素、前列腺素、多功能造血干细胞,以及更多——我的意思是,还要多得多。它们有些作用重叠,有些同时从事多种工作。例如,白细胞介素-1 不仅攻击病原体,还在睡眠中扮演角色,这可能在一定程度上解释了为什么我们不舒服时总是昏昏欲睡。有人计算,我们体内大约有 300 种不同类型的免疫细胞在运转[1],但曼彻斯特大学免疫学教授丹尼尔·戴维斯(Daniel Davis)认为,从本质上来说,这个数字无法计算。他说:「比如,皮肤中的树突状细胞[2]和淋巴结中的树突状细胞很不一样,故此,要对特定类型下定义就会变得相当混乱。」
更重要的是,每个人的免疫系统都是独一无二的,这使得免疫系统难以概括、难以理解,出错时也更难治疗。此外,免疫系统不仅仅对付细菌,它还必须对毒素、药物、癌症、外来物体,甚至对你自己的精神状态做出响应。比方说,要是你压力过大或者疲惫不堪[3],就更容易受感染。
由于保护我们免遭入侵是一项无止境的挑战,免疫系统有时会发生错误,对无辜的细胞发动攻击。考虑到免疫细胞每天进行的检查数量,错误率实在很低。然而,有着莫大讽刺意味的是,在人类所遭受的病痛中,有很大一部分是我们自身的免疫系统疾病(如多发性硬化症、狼疮、类风湿关节炎、克罗恩病以及其他许多讨厌的病症)。总共约有 5% 的人患有[4]某种形式的自身免疫性疾病(对如此讨厌的疾病范畴,这是个很高的比例),而且,这个数字的增长速度超过了我们对其进行有效治疗的能力。「看着它,你或许会得出结论,真是疯了,免疫系统居然攻击自己。」戴维斯说,「但反过来说,一旦你开始思考免疫系统的所有任务,你会惊讶地发现,情况并非从来如此。你的免疫系统正不断受到以前从没见过的东西的轰炸,这些东西兴许才刚刚问世——比如不断变异成新形式的流感病毒。因此,你的免疫系统必须能够识别并抗击几乎可以说数量无限多的东西。」
戴维斯四十来岁,身材高大,性情温和,笑声洪亮,带着一股已在生活中找到归宿的快乐气息。他在曼彻斯特大学和斯特拉斯克莱德大学学习物理,20 世纪 90 年代中期搬到哈佛大学,认定生物学才是自己真正的兴趣所在。出于偶然的机会,他进入了哈佛大学的免疫学实验室,免疫系统优雅的复杂性,以及由此而来的解开一切谜团的挑战感,深深地吸引了他。
尽管在分子层面上错综复杂,免疫系统的所有部分都只负责一项任务:识别任何身体中不应该存在的东西,必要时杀死它。但整个过程并不这么简单直白。你身体里有很多东西不光无害,甚至还有益,杀死它们有失鲁莽,而且浪费了能量和资源。所以免疫系统必然只能针对那些心存恶意的东西,就有点像是机场观察传送带上物件的安检人员。
免疫系统的核心是五类不同的白细胞:淋巴细胞、单核细胞、嗜碱粒细胞、中性粒细胞和嗜酸粒细胞。它们都很重要,但最让免疫学家兴奋的是淋巴细胞。大卫·班布里基(David Bainbridge)称淋巴细胞「差不多是整个身体里最聪明的小细胞」[5],因为它们能够识别几乎任何一种不受欢迎的入侵者,并迅速做出针对性的反应。
淋巴细胞主要有两种类型:B 细胞和 T 细胞。有点奇怪的是,B 细胞中的 B 来自「法布利囊」(bursa of fabricius),这是鸟类身上一种类似阑尾的器官,也是 B 细胞最初被发现的地方。[1]人类和其他哺乳动物没有法布利囊。我们的 B 细胞是在骨髓(bone marrow)中形成的,但 bone marrow 也以字母 B 打头纯属巧合。T 细胞的「T」,更忠于来源。它们也在骨髓中形成,但来源于 thymus(胸腺),胸腺是胸部的一个小器官,位于心脏的上方,两肺之间。很长一段时间里,胸腺在人体中的作用一直是个谜,因为它里头似乎全是死掉的免疫细胞,按丹尼尔·戴维斯在杰作《基因的相容性》(The Compatibility Gene)中所说:「它是细胞们死去的地方。」1961 年,在伦敦工作的年轻法裔澳大利亚科学家雅克·米勒(Jacques Miller)解开了这个谜团。米勒确认,胸腺是 T 细胞的苗圃[6]。T 细胞是免疫系统里的精英部队,胸腺里发现的死细胞是不符合要求的淋巴细胞,因为它们要么不擅长识别和攻击外来入侵者,要么就是过分急于攻击身体本身的健康细胞。简而言之,它们未能过关。这是一项意义重大的发现。医学杂志《柳叶刀》评论说,这令米勒成为「最后一个确认人体器官功能的人」[7]。不少人都好奇为什么诺贝尔奖没颁给他。
T 细胞又细分为两类:辅助 T 细胞和杀手 T 细胞。顾名思义,杀手 T 细胞负责杀死被病原体侵入的细胞。辅助 T 细胞帮助其他免疫细胞发挥作用,包括帮助 B 细胞产生抗体。还有一种 T 细胞叫「记忆 T 细胞」,它能够记住早前入侵者的细节,因此,如果同样的病原体再次出现,它们能够协调快速反应——这就是所谓的适应性免疫。
记忆 T 细胞高度警觉。我不会得腮腺炎,因为在我体内的某个地方,记忆 T 细胞 60 多年来一直在保护我免受第二次侵袭。当它们识别出入侵者,就指示 B 细胞产生抗体,攻击入侵的有机体。抗体是一种聪明的东西,因为如果先前的入侵者胆敢回来,抗体能迅速识别并击退它们。这就是为什么有那么多种疾病你只会得一次。这也是疫苗接种的核心原理。接种疫苗这种方法,实际上是诱导身体产生针对特定疾病的有用抗体,不必从生病开始。
微生物已经发展出各种愚弄免疫系统的方法——例如,发出混淆的化学信号,或者伪装成良性或友好的细菌。一些传染性病原体,如大肠杆菌和沙门菌,可以欺骗免疫系统,让后者去攻击错误的有机体。人类病原体很多,在很大程度上,它们的存在就是为了演变出巧妙的新方式进入我们体内。我们偶尔生病并不奇怪,我们并不频繁生病反而可以算个奇迹。此外,除了杀死侵入性细胞外,免疫系统还必须在我们自己的细胞行为失当(如发生癌变)时,努力杀死它们。
从本质上说,发炎是身体为保护自己免受伤害而战斗所产生的热度。受伤部位附近的血管会扩张,让更多的血液流向受伤部位,同时也会带来白细胞抵御入侵者。这导致该部位肿胀,增加周围神经的压力,导致敏感压痛。与红细胞不同,白细胞可以离开循环系统,穿过周围的组织,就像军队在丛林中巡逻一样。遇到入侵者时,它们会释放出一种叫作细胞因子的攻击性化学物质,当你的身体与感染做斗争,是细胞因子让你感到发烧和病恹恹。让你感到难受的不是感染,而是你身体的自我保护。从伤口渗出的脓液只不过是为保护你而献出生命死掉的白细胞。
炎症是一件棘手的事情,过多会破坏邻近组织,导致不必要的疼痛,但过少又无法阻止感染。错误的发炎[8]跟糖尿病、阿尔茨海默病,甚至心脏病和中风等各种疾病有关。圣路易斯华盛顿大学的迈克尔·金奇向我解释:「有时候,在所谓的细胞因子风暴中,免疫系统会变得发狂[9],拿出所有的防御措施,发射所有的导弹。你会被它害死。在许多流行病里,细胞因子风暴反复出现,但对蜜蜂叮咬的极端过敏反应也会导致细胞因子风暴。」
免疫系统在细胞水平上发生的许多事情,至今我们尚未完全理解。还有大量的东西完全没弄明白。在我访问曼彻斯特期间,戴维斯带我去了他的实验室,那里有一组博士后学者正弓着背,在电脑屏幕上研究高分辨率显微镜拍摄到的图像。一位名叫乔纳森·沃博伊斯(Jonathan Worboys)的博士后向我展示了他们刚刚发现的东西——散布在细胞表面的蛋白质所构成的环状结构,就像舷窗。在这家实验室之外,没有人见过这种环。
「它们的形成显然是有原因的,」戴维斯说,「但我们目前还不知道原因是什么。它看起来很重要,但也可能无关紧要。反正,我们不知道。我们可能需要四五年的时间才能真正解开这个谜团。就是这样的事情,让科学既令人兴奋,同时又艰难棘手。」
如果说,免疫系统有一位守护神,那一定是彼得·梅达沃。他是 20 世纪最伟大的英国科学家之一,说不定也是异国色彩最浓烈的。梅达沃的父亲是黎巴嫩人,母亲是英国人,而他本人 1915 年出生于巴西。他父亲在巴西有些生意,但梅达沃年纪尚幼时,全家就搬回了英格兰。梅达沃个子高,长得好看,很有运动天赋。
跟他同时代的马克斯·佩鲁茨(Max Perutz)形容梅达沃「活泼、善于交际、温文尔雅、长于交谈[10]、平易近人、躁动不安、雄心无限」。史蒂芬·杰伊·古尔德(Stephen Jay Gould)称他是「我认识的最聪明的人」。尽管梅达沃受训的方向是研究动物,但为他带来永久声誉的是他在二战期间对人类的研究。
1940 年夏天一个阳光明媚的下午,梅达沃和妻子及年幼的女儿正坐在牛津的花园里享受好天气。他们听到头顶传来飞机发出的噼啪爆裂声,抬头看去,一架英国皇家空军的轰炸机正从天上往下落。飞机坠毁在离他们家 200 米的地方,燃起熊熊大火。一名机组成员幸免于难,但严重烧伤。过了一两天,军队的医生请梅达沃过去看看那位年轻的飞行员,他大概有点吃惊。毕竟,梅达沃是位动物学家,只不过从事的是抗生素研究,有可能帮得上忙。一段极具成效的关系就此开始,它最终为梅达沃带来了诺贝尔奖。
医生们尤其为移植皮肤的问题所困扰。每当从一个人身上取下皮肤移植到另一个人身上,皮肤一开始会被后者接受,但很快就枯萎死亡。梅达沃立刻迷上了这个问题,他不明白为什么身体会排斥一些明显有益的东西。他写道:「皮肤的移植完全是出于临床上的良好意愿[11],往往还有着致命的紧迫性,但移植的同种皮肤,却被(身体)当成了疾病,需要加以摧毁以求痊愈。」
「起初,人们认为是手术存在某种问题,如果外科医生能改善技术,一切就能好起来。」丹尼尔·戴维斯说。但梅达沃意识到情况不止如此。每当他和同事们重复植皮手术,第二次的排斥反应总是来得更快。梅达沃随后发现,免疫系统在生命早期就学会了不攻击自己健康正常的细胞。戴维斯向我解释说:「他发现,如果一只老鼠在很小的时候就接触过另一只老鼠的皮肤,那么,等前一只老鼠长大,它就能够接受后一只老鼠的皮肤移植。」
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