小編最近仔細(xì)閱讀了一本書,書名是《戰(zhàn)斗細(xì)胞:人體免疫系統(tǒng)奇妙之旅》(海南出版社022年10月出版的),該書是德國科學(xué)家菲利普·德特瑪(Philipp Dettmer)撰寫的一本書,作者是一名信息設(shè)計(jì)師。在32歲被確診癌癥并接受了一系列手術(shù)和化療后,他逐漸癡迷于研究免疫學(xué),目前已成為一名科學(xué)傳播者和免疫研究愛好者。 譯者李超群,英國利茲大學(xué)應(yīng)用翻譯專業(yè)碩士,譯有《飲食的迷思》《顯微鏡下的室友》等。 在書中,作者以親切易懂的語言、切入場(chǎng)景確切的比喻,生活化的語言描繪出免疫細(xì)胞世界的模樣、運(yùn)行的方式、如何使我們生病或保護(hù)健康,幫助讀者輕松理解復(fù)雜的免疫相關(guān)知識(shí)。 免疫系統(tǒng)本來是對(duì)普通人比較陌生的領(lǐng)域,專業(yè)名詞也多,但是作者通過生動(dòng)的比喻幫我們克服了概念上的障礙,例如,他將普通體細(xì)胞比作“平民”,免疫細(xì)胞則是“各種專門士兵”——腸道有益菌是可愛小兔子、抗體是小龍蝦等??磿倪^程就好像在看影視劇一樣。就算你從未接觸過醫(yī)學(xué)知識(shí),也絲毫不影響閱讀和理解。 回顧我們以往的科普文章,雖然前期選定主題,查閱大量研究文獻(xiàn)和資料,再整理撰寫花費(fèi)時(shí)間很多,但是沒有將科普文章寫得如《戰(zhàn)斗細(xì)胞》一書一樣讓不同知識(shí)面的客戶都可以輕而易舉讀懂和受益。 在此有機(jī)會(huì)閱讀此書并分享書中部分關(guān)于免疫系統(tǒng)和腸道黏膜和腸道菌群的內(nèi)容,幫助讀者增進(jìn)對(duì)人體免疫系統(tǒng)的了解,從而更好地守護(hù)自身健康。 01 看看作者如何介紹免疫系統(tǒng) 前序:在我們生活的環(huán)境中有著不計(jì)其數(shù)的病原體,不僅有病毒,還有細(xì)菌、寄生蟲等等。人類幾乎每時(shí)每刻都在和環(huán)境中的危險(xiǎn)因素接觸、斗爭,只不過,我們常常感知不到這個(gè)“斗爭”的過程。 1 免疫系統(tǒng)的構(gòu)成: 一支精密完備的“老牌”軍隊(duì) 用作者的話說,要回答什么是人類的免疫系統(tǒng),還真有點(diǎn)不容易,但既然叫做“系統(tǒng)”,也就表明它不是一個(gè)單獨(dú)的東西,而是一整套完整的體系。 作者把人類免疫系統(tǒng)比作是“一套軍隊(duì)系統(tǒng)”,說它“是由成百上千的營地和征兵處組成的遍布全身的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)”,這說的就是免疫網(wǎng)絡(luò),是免疫系統(tǒng)的“基礎(chǔ)設(shè)施”。 而所謂的“營地”,其實(shí)就是指免疫系統(tǒng)中專門的免疫器官,比如骨髓、胸腺、盲腸、扁桃體等等,這些免疫器官有些也是免疫細(xì)胞的誕生地;此外還有淋巴結(jié)。另外,免疫細(xì)胞內(nèi)部還會(huì)釋放出各種免疫活性物質(zhì),或者稱為“細(xì)胞因子”,例如常見的有抗體、補(bǔ)體、免疫球蛋白等等,它們也是整個(gè)免疫系統(tǒng)重要的組成部分。 按照不同的免疫功能,免疫系統(tǒng)由兩大王國組成,即先天性免疫(或說非特異性免疫),以及后天的適應(yīng)性免疫(或說特異性免疫)。從名稱就可以看出,兩者的區(qū)別在于,先天性免疫是我們一出生就具有的,或者說不是針對(duì)特定的、單一的病原體的。 2 免疫系統(tǒng)是如何來的, 你了解其艱難的進(jìn)化歷程嗎? ? 初代生命的進(jìn)化與互相攻擊:35億年前,泥坑中的奇跡誕生 35億年前,地球還是一片蠻荒之地,在某個(gè)神奇的泥坑里,生命誕生了,而免疫系統(tǒng)要也隨之出現(xiàn)了。我們不知道這些初代生命做過什么,又怎么活下來,但知道它們很快就開始了互相攻擊。 ? 生命的合作進(jìn)化:從單細(xì)胞到多細(xì)胞 它們必須想辦法把周圍的化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能為己用的東西,同時(shí)獲取生成必需的能量,而其中幾種細(xì)胞就盯上了“捷徑”。 能偷別人干的,干嘛要自己干呢? 有幾種辦法實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo),比如: 可以整個(gè)同事其他細(xì)胞,或是在別的細(xì)胞上打洞并從其內(nèi)部吸食營養(yǎng)......不過這樣做頗有風(fēng)險(xiǎn),成功了能飽餐一頓,失敗了則會(huì)慘遭反噬,特別是在對(duì)手更大,更強(qiáng)的情況下。 風(fēng)險(xiǎn)更小的辦法是潛入對(duì)手細(xì)胞內(nèi)部并在此安家:分享宿主的糧食,享受它的呵護(hù)。這個(gè)辦法相當(dāng)成功,當(dāng)然對(duì)宿主來說就很可怕了。 既然擅長“吸血”成了有效的生存技能,那么保護(hù)自己不被“吸”就成了演化上的必需。接下來的29億年里,微生物憑借相似的招數(shù),互相競(jìng)爭廝殺。 假如有個(gè)時(shí)光機(jī),能回到過去的微觀世界一睹此類戰(zhàn)爭的宏大場(chǎng)面,你多半會(huì)失望,除了潮濕的石頭上有一些纖薄的細(xì)胞膜之外,什么都沒有。 在最初的幾十億年里,地球是個(gè)相當(dāng)乏味的地方,直到生命形式的出現(xiàn)和飛越。 我們現(xiàn)在并不特別清楚,到底是什么讓單打獨(dú)斗的細(xì)胞開始向著密切合作并有專門分工的龐大細(xì)胞群發(fā)展的。 ? 多細(xì)胞生物的興起與免疫系統(tǒng)的重要性 大約在5億4100萬年前,多細(xì)胞動(dòng)物出現(xiàn)了爆發(fā)性增長,體型變得肉眼可見,多樣性也以極快的速度大大增加。 這當(dāng)然就給剛演化出來的古代微生物們提出了一個(gè)問題:幾十億年來,生活在微型世界中的它們,無論進(jìn)入任何生態(tài)系統(tǒng),都要為其中的空間和資源爭斗,而對(duì)這些細(xì)菌及其他微小生物來說,還有比多細(xì)胞動(dòng)物更好的生態(tài)系統(tǒng)嗎?這個(gè)系統(tǒng)里,從頭到腳都是免費(fèi)的營養(yǎng)!所以從一開始,多細(xì)胞生命就面臨著細(xì)胞入侵者和機(jī)體寄生者的威脅。 只有能應(yīng)付這種威脅的多細(xì)胞生物才能存活下來并有機(jī)會(huì)演化得越來越復(fù)雜??上?,經(jīng)過數(shù)億年的時(shí)間,細(xì)胞和組織都沒有得到好好的保存,我們看不到免疫系統(tǒng)的化石遺跡。但通過科技的魔法,我們可以看到生命樹的各個(gè)分叉,并觀察現(xiàn)存動(dòng)物,研究它們的免疫系統(tǒng)。如果有些免疫特征,為生命樹上差距越大的物種共同擁有,那么一般而言,這些特征也就越久遠(yuǎn)。 那么重要的問題就變成了: ? 免疫系統(tǒng)會(huì)在哪里產(chǎn)生區(qū)別,不同動(dòng)物的免疫系統(tǒng)有哪些共性? 幾乎所有當(dāng)今的生物都有某種形式的內(nèi)部防御機(jī)制,而生物越復(fù)雜,免疫系統(tǒng)也越復(fù)雜。選取相差懸殊的動(dòng)物,比較它們的防御機(jī)制,我們就可以了解很多免疫系統(tǒng)的歷史。 從最微小的層面來說,細(xì)菌也有抵御病毒的方法,它們不可能乖乖就范。而在動(dòng)物世界中,海綿這種已經(jīng)存在了5億多年的最古老、最簡單的動(dòng)物,就擁有可能是最原始的動(dòng)物免疫反應(yīng):“體液免疫”(“體液/humor”一詞來自古希臘語,這里可不是“幽默”)。 體液免疫主要通過游離在細(xì)胞外體液中的微小蛋白來實(shí)現(xiàn)功能,殺傷、殲滅不該出現(xiàn)的外來微生物。這類防御非常有用,也非常成功,幾乎所有現(xiàn)存的動(dòng)物,包括我們?nèi)祟?,都有體液免疫。它沒有被演化淘汰,而是變得舉足輕重。原則上說,體液免疫在5億年里都沒怎么變。 但體液免疫只是個(gè)開端。多細(xì)胞動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)之一是就發(fā)展出了專業(yè)的防御細(xì)胞,相應(yīng)的免疫就叫“細(xì)胞[介導(dǎo)]免疫”。 這種新型的免疫一開始就大獲成功。連在蠕蟲和昆蟲的小小身體里,我們都發(fā)現(xiàn)了專門的免疫細(xì)胞衛(wèi)士,它們能在小蟲體內(nèi)自由巡行,與入侵者正面交鋒。 沿著演化之樹,越是向枝頭探尋,免疫系統(tǒng)就變得越是精妙。而在最早的脊椎動(dòng)物身上,我們就已經(jīng)看到了重大的創(chuàng)新:出現(xiàn)了專門的免疫器官暨細(xì)胞的“訓(xùn)練場(chǎng)”,以及最為強(qiáng)大的免疫原理之一——能夠識(shí)別特定的敵人,并快速制造大量的針對(duì)性武器實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)打擊,還要牢牢記住它們! 即使是最原始的脊椎動(dòng)物,比如樣子詭異的無頜魚,體內(nèi)也有同樣的免疫機(jī)制。 圖源:dashangu 在數(shù)億年的歲月里,這些防御機(jī)制變得越發(fā)復(fù)雜和精密。不過,簡而言之,上面都是基本的免疫原理,它們有著出色的防御效果,所以或許在5億年前的某些生物體內(nèi)就已經(jīng)存在了。因此,雖然你我的免疫系統(tǒng)很復(fù)雜、很強(qiáng)大,但其底層機(jī)制在動(dòng)物界卻很普遍,它擅長調(diào)動(dòng)多種多樣的特化細(xì)胞。 因此,從演化上來看,動(dòng)物很可能沒用多久其起源可以追溯回幾億年前。演化之手無須一次次地重新發(fā)明免疫系統(tǒng)——它發(fā)現(xiàn)了一套了不起的系統(tǒng),并將其不斷完善。 3 人類免疫系統(tǒng)不斷演化的碩果 好,話題終于要回到人類,回到你我身上了。我們都在享受著數(shù)億年來免疫系統(tǒng)不斷演進(jìn)的豐碩果實(shí)。不過,免疫系統(tǒng)并不只是存在于你的體內(nèi),它就是你本身?!懊庖摺敝皇菍?duì)守護(hù)自身并維系生命的所有生物機(jī)制的一種表達(dá)方式。所以討論免疫系統(tǒng)就是在討論人本身。 免疫系統(tǒng)也不是一個(gè)單獨(dú)的東西。它像一套軍隊(duì)系統(tǒng),是由成百上千的營地和征兵處組成的遍布全身的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。它們和心血管系統(tǒng)一樣,分布廣泛,無處不在,由像高速路網(wǎng)一樣的管道網(wǎng)連接起來。另外,人體還有專門的免疫器官,位于胸腔內(nèi),大小和雞翅差不多,會(huì)隨著人的衰老而逐漸退化。 基于免疫器官和免疫“基礎(chǔ)設(shè)施”,有幾百億免疫細(xì)胞在免疫路網(wǎng)和血流中巡邏,可以隨時(shí)應(yīng)召和敵人作戰(zhàn)。此外,人體外部組織表面也有幾十上百億的免疫細(xì)胞形成的屏障,準(zhǔn)備抵擋入侵。 這還只是積極防御,還有1018數(shù)量級(jí)的蛋白質(zhì)武器組成的防御系統(tǒng),它們就像能自動(dòng)組裝、四處散布的地雷。免疫系統(tǒng)中還有專門的“大學(xué)”,供細(xì)胞學(xué)習(xí)如何識(shí)別敵人及怎樣作戰(zhàn)。這所大學(xué)有著世界上最大的生物學(xué)圖書館,可以教你識(shí)別一生中可能碰到的所有敵人并記住它們。 在最核心的意義上,免疫系統(tǒng)就是區(qū)分自身和異物的工具 無論對(duì)方是否惡意,并不重要,只要不是被授予自由通行證的貴賓,免疫系統(tǒng)都會(huì)發(fā)動(dòng)攻擊與殲滅,因?yàn)檫@些被視為潛在的威脅。對(duì)免疫系統(tǒng)來說,為任何“他者”冒險(xiǎn)都不值得。沒有它們的此種忠誠,我們可能活不了幾天??上?,免疫系統(tǒng)如果忠誠不足或忠誠過頭,也會(huì)造成困擾甚至引發(fā)嚴(yán)重后果致人死亡,后面我們會(huì)談到這些情況。 免疫系統(tǒng)的首要目標(biāo)——維持穩(wěn)態(tài) 雖然說區(qū)分自身和異物是免疫功能的核心,但并不是它的目標(biāo)。免疫系統(tǒng)的首要目標(biāo)是維持“穩(wěn)態(tài)”,即維持體內(nèi)全部細(xì)胞及物質(zhì)的平衡。免疫系統(tǒng)真是投入了最大的努力保持平衡,也在盡心安撫自己免于反應(yīng)過激,這一點(diǎn)我們?cè)趺磸?qiáng)調(diào)也不為過。 你也可以理解成,它在追求和平,追求讓生存變得愉悅和輕松的穩(wěn)定秩序,也就是我們所說的“健康”。健康是輕松自由地生活的基礎(chǔ),擁有健康,我們才能從心所欲,不受病痛的阻擋。 4 健康的寶貴只有在失去它時(shí)才最有體會(huì) 只有當(dāng)我們失去健康時(shí),才會(huì)真正意識(shí)到它的寶貴。健康其實(shí)是一個(gè)抽象的概念,因?yàn)樗枋龅牟⒉皇且环N實(shí)質(zhì)的存在,而是沒有病痛、不受限制的狀態(tài),不是“有”而是“無”。擁有健康的時(shí)候,你覺得一切正常,感覺良好。而一旦健康離你而去,哪怕只有幾天,都很難忽視人的脆弱和生命的稍縱即逝。疾病是生命中不可避免的事情。對(duì)于美好生活而言,沒有什么比健康的身體更重要。 對(duì)免疫系統(tǒng)來說,健康就是穩(wěn)態(tài) 盡管這場(chǎng)守護(hù)健康的戰(zhàn)爭終會(huì)不可避免地輸?shù)?,變成徒勞,但我們?nèi)栽?strong>努力奪取多一些時(shí)間,哪怕只是幾個(gè)小時(shí)??傮w而言,生而為人是幸福的,我們都希望自己可以活得久一點(diǎn)。 但維持健康殊非易事,因?yàn)槲覀兠刻於紩?huì)遇到上億的細(xì)菌和病毒,它們巴不得占領(lǐng)你的身體,就像幾十億年前那些單細(xì)胞生物之間發(fā)生的戰(zhàn)爭那樣。 對(duì)微生物來說,你就是一套有待征服的生態(tài)系統(tǒng)。這片廣袤無垠的土地資源豐富,適合繁殖,充滿了機(jī)遇,是理想的棲居之地。當(dāng)然,等我們最終離開這個(gè)世界時(shí),它們還是會(huì)勝利的;沒有了免疫系統(tǒng)的保護(hù),大量瘋狂的微生物組成的軍團(tuán)會(huì)大大加速尸體的分解過程。 預(yù)防癌癥是免疫系統(tǒng)的頭等大事之一 要擔(dān)心的還不止這一大堆想要入侵的微生物,還包括可能誤入歧途的身體本身,就是癌癥。事實(shí)上,在你讀這幾頁書的時(shí)候,身體里可能就有早期癌細(xì)胞正在被免疫系統(tǒng)悄無聲息地清除掉。 免疫系統(tǒng)也可能出錯(cuò)——自身免疫性疾病、過敏 旨在保護(hù)你的免疫系統(tǒng)也可能出錯(cuò),可能墮落。免疫系統(tǒng)一旦受了蒙騙,可能就會(huì)助長疾病的蔓延,或是保護(hù)癌細(xì)胞不被發(fā)現(xiàn)。免疫系統(tǒng)也可能失衡或受損,從而糊涂地攻擊自身。它會(huì)把“我”誤判為“他”,實(shí)實(shí)在在地攻擊起它本該保護(hù)的那些身體細(xì)胞,導(dǎo)致一系列自身免疫性疾病,而病人不得不長期服用可能伴有嚴(yán)重副作用的免疫抑制藥物。 過敏反應(yīng)是指免疫系統(tǒng)對(duì)無害的物質(zhì)產(chǎn)生了過激反應(yīng)?!?strong>過敏性休克”就是一種嚴(yán)重的過敏反應(yīng),它凸顯了免疫系統(tǒng)有多強(qiáng)大,一旦出錯(cuò)又多么可怕:疾病未必會(huì)馬上置人于死地,而免疫系統(tǒng)帶來的過敏性休克卻能在幾分鐘內(nèi)奪人性命。 免疫系統(tǒng)在幫助你的同時(shí)也會(huì)帶給你痛苦 生病時(shí)的很多糟糕癥狀都是被激活的免疫系統(tǒng)引發(fā)的后果——對(duì)某些疾病來說,最嚴(yán)重的損傷甚至死亡都是免疫系統(tǒng)對(duì)入侵事件的失控反應(yīng)造成的。比如,COVID-19導(dǎo)致的許多死亡病例都是免疫過激的結(jié)果。 傷害的累積是嚴(yán)重疾病的基礎(chǔ) 免疫系統(tǒng)發(fā)揮防御功能的同時(shí)造成的損害會(huì)不斷累積,于是今天有人認(rèn)為,免疫系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)正是一些致命疾病的發(fā)展基礎(chǔ)。因此,盡管擁有能對(duì)外界威脅做出快速有力反應(yīng)的免疫系統(tǒng)對(duì)健康很是關(guān)鍵。 但同時(shí)保證它不會(huì)失控和搞破壞也很重要。就和人類社會(huì)一樣,如果你的身體不得不打仗,那它至少想要快速地結(jié)束戰(zhàn)爭,贏得干凈利落,而不想經(jīng)歷長期的被占領(lǐng)或沖突,那只會(huì)耗盡資源,毀壞基礎(chǔ)設(shè)施。 02 腸道和黏膜與免疫系統(tǒng)有什么關(guān)系? 1 黏膜——沼澤之國 人不管怎樣生存和行動(dòng),都離不開世界本身及世上的一切。溫馨私密的城堡,偏僻的森林木屋,遙遠(yuǎn)的社交距離,都無法讓你免于和世界打交道,哪怕你是最叛逆的網(wǎng)癮少年-最起碼你需要穩(wěn)定的食物來源,因此總要和外界有最基本的互動(dòng)。 人體面臨著同樣的問題,因?yàn)榧?xì)胞需要氧氣和營養(yǎng)來維持生存和運(yùn)轉(zhuǎn),并排出代謝產(chǎn)生的有害廢物。就是說,資源要從外面進(jìn)來,廢物要從里面出去。因此,人體不可能是封閉的系統(tǒng),內(nèi)部總要有和外界直接接觸的地方。 絕大部分病原體入侵都發(fā)生在這些內(nèi)外交界之處 而這樣的地方也就是人體的薄弱環(huán)節(jié),從這里,不速之客能偷偷入侵血肉大陸。事實(shí)上,絕大部分的病原體入侵都發(fā)生在這些內(nèi)外交界之處,包括從口腔一直到肛門的消化道,還有通向和外界進(jìn)行交換的“洞穴系統(tǒng)”的多分支管道。 開頭我們就說過,人體的肺和呼吸道、口腔和腸道,以及生殖道,其實(shí)是身體的外部,只是被卷到了里面。按理說,這些“管道”里鋪的東西應(yīng)該叫“內(nèi)皮”,可惜,正確的名字是黏膜。為了聽起來更酷一些,我們就叫它“沼澤之國”。 沼澤之國要解決的一大難題,方便營養(yǎng)進(jìn)來、廢物出去,同時(shí)又要讓病原體難以逾越 這意味著,沼澤之國的免疫系統(tǒng)要和身體其他地方的不一樣。腸道黏膜人體大部分都是無菌的,沒有微生物,沒有異物,而沼澤之國卻在持續(xù)接觸著各種“異物”:有待吸收的食物碎塊,由此通過的可消化物質(zhì),可以自由進(jìn)入并在腸道安居的有益菌,還有從空氣中吸入的各種顆粒物,如污染物、灰塵等等。 這樣一來,當(dāng)然會(huì)有數(shù)不清的不速之客想要偷偷潛入,越過防線。其中一些是不小心闖入的無辜過客,另一些則是專門攻擊人體的危險(xiǎn)病原體。 這使得這些部位的免疫系統(tǒng)有著格外艱巨的職責(zé),要維持平衡更是難上加難——因?yàn)檎訚芍畤拿庖呦到y(tǒng)要有一定的寬容度。 與此相反,身體多數(shù)部位的免疫系統(tǒng)對(duì)異物是毫不留情的。劃傷之后,細(xì)菌侵入軟組織,免疫系統(tǒng)就會(huì)發(fā)動(dòng)猛烈的還擊。皮下或者肌肉組織是容不得細(xì)菌的,會(huì)不惜一切代價(jià)把它們消滅掉。而這在黏膜附近就不可能了。 黏膜處的免疫系統(tǒng)小心處事 黏膜處的免疫系統(tǒng)不能像其他部位一樣有攻擊性,否則這些負(fù)責(zé)氣體和營養(yǎng)交換的部位會(huì)遭到嚴(yán)重破壞,從而影響正常生活甚至造成死亡(許多患有自身免疫性疾病或過敏的人,就會(huì)遇到這種情況,不過我們后面再詳細(xì)講)。黏膜的免疫系統(tǒng)必須小心行事,被激活后要盡量把免疫反應(yīng)限制在最必要的范圍內(nèi)。但同時(shí),黏膜又是身體最薄弱的地方,免疫系統(tǒng)必須要能發(fā)揮保護(hù)作用,不能太過散漫,非常棘手。 針對(duì)入侵的第一項(xiàng)反制措施,就是把黏膜變成不適合危險(xiǎn)微生物生存的死亡之地。為此,黏膜動(dòng)用了一系列不同的防御系統(tǒng)。 如果說皮膚像廣袤的荒漠,又像一道無法逾越的邊境長城,黏膜就像一大片沼澤地,遍布著陷阱和巡邏的衛(wèi)兵隊(duì)伍。黏膜比皮膚容易入侵,但這也并不輕松。那么黏膜究竟是什么,又是怎樣保護(hù)你的呢? 2 黏液——水凝膠 沼澤之國動(dòng)用的第一道防線就是它本身的黏液層。黏液是細(xì)胞分泌的黏滑的物質(zhì),有點(diǎn)像水凝膠。你可能知道鼻涕,鼻子里面黏糊糊的東西,感冒時(shí)會(huì)流很多,看起來有點(diǎn)惡心。實(shí)際上黏液遍布身體里的各個(gè)地方:口腔、腸道、呼吸系統(tǒng)(包括肺部)、眼瞼內(nèi)側(cè)等等。 與外界進(jìn)行物質(zhì)交換的通道表面上都有黏液。持續(xù)生產(chǎn)黏液的是杯狀細(xì)胞,它們的樣子很好玩,但我們主要講免疫系統(tǒng),就不過多介紹它們了。你可以把它們想象成被踩扁的怪蟲子,不停地吐出黏液,形成了黏液層。 濕滑的黏液發(fā)揮著幾方面的作用 它是一道阻止外敵入侵的物理屏障 假設(shè)你在滿是污泥的泳池里游泳,還要潛到池底,而污泥有近百米深。黏液不僅是一層黏糊糊的屏障,還和皮膚荒漠一樣充滿了陷阱:有鹽,有可以溶解微生物外部結(jié)構(gòu)的酶,還有一些特殊的物質(zhì)能耗盡細(xì)菌賴以為生的關(guān)鍵營養(yǎng),從而餓死細(xì)菌。 大多數(shù)部位的黏液富含殺傷力強(qiáng)大的IgA抗體 所以黏液層本身就不是宜居之地。而且,黏液層不僅能為你抵御外敵,還能讓你免受自身的傷害。你是否想過,胃里有那么多胃酸,你為什么沒事?因?yàn)?strong>胃黏膜就是一層屏障,能保護(hù)胃壁細(xì)胞,令其不與胃酸接觸。 黏液可以移動(dòng) 黏膜表面是一層名為“上皮細(xì)胞”的特殊細(xì)胞,你可以把它們看成“內(nèi)皮的皮膚細(xì)胞”。它的細(xì)胞膜上覆蓋著形如發(fā)絲的纖毛,這種微小的細(xì)胞器聚在一起,連成大片的網(wǎng)。上皮細(xì)胞位于黏膜的最外層,就像“身體里的皮膚”,表面只有一層黏液。 有些地方黏液和身體內(nèi)部之間只隔著薄薄的一層,一個(gè)上皮細(xì)胞的厚度。上皮可沒有皮膚那么奢侈,能讓好幾百個(gè)細(xì)胞一層層摞在一起。也正因?yàn)檫@樣,上皮細(xì)胞可不好對(duì)付。它們盡管不是真正的免疫細(xì)胞,但也發(fā)揮著重要的防御作用:它們特別擅長激活免疫系統(tǒng),以及釋放特殊的細(xì)胞因子以請(qǐng)求支援。它們就像民兵組織,雖不能與敵軍旗鼓相當(dāng),但在身體遭遇入侵時(shí),是非常有用的補(bǔ)充性防御力量。 3 上皮細(xì)胞——守護(hù)者 上皮細(xì)胞的任務(wù)之一,就是借助細(xì)胞膜上的纖毛讓黏液流動(dòng) 有些微生物會(huì)借助纖毛移動(dòng),而上皮細(xì)胞則是擺動(dòng)纖毛讓表面的黏液一起有節(jié)律地流動(dòng)。擺動(dòng)的方向取決于上皮細(xì)胞的位置。呼吸道、鼻腔、肺里的黏液,要么從口鼻排出體外,要么繞個(gè)彎被吞進(jìn)胃里。 我們?cè)谝簧袝?huì)吞下相當(dāng)多的黏液,雖然聽起來可能有點(diǎn)惡心,但這種機(jī)制很是有用。畢竟,胃里充滿了強(qiáng)酸性的胃液,絕大部分病原體都無法幸存。而腸道上皮細(xì)胞纖毛運(yùn)動(dòng)的方向也很清楚:從胃向肛門——吃進(jìn)來的東西都從這里要排出去。 沼澤之國——合作聯(lián)盟 不過黏膜形成的沼澤之國不是單一國家,而更像彼此迥然不同的多個(gè)國家,為了共同目標(biāo)而結(jié)成的合作聯(lián)盟。 比如在荒漠之國皮膚的情況中,腳底和腰部的皮膚厚度就有很大差異。相應(yīng)的,肺部黏膜和腸道黏膜有著完全不同的功能,而女性生殖道黏膜的功能又大不一樣。根據(jù)不同部位黏膜特化情況的不同,相應(yīng)的免疫系統(tǒng)也各有特點(diǎn)。 在講病毒之前,我們先看看腸道這個(gè)神奇的國度,看看它是怎么和足足幾十萬億細(xì)對(duì)免疫系統(tǒng)來說,腸道是個(gè)非常特別的地方,因?yàn)樵谶@里,免疫系統(tǒng)要應(yīng)對(duì)許多復(fù)雜的挑戰(zhàn),才能保持身體健康和正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 我們還是來把腸道想象成貫穿人體的長管道,它把一點(diǎn)“體外”裹進(jìn)了“體內(nèi)”。在這些“外”表面,即腸道黏膜上,生活著1000多種細(xì)菌,數(shù)量多達(dá)三四十萬億,還有幾千種病毒,它們共同組成了“腸道微生物群”(絕大多數(shù)腸道病毒攻擊的是腸道細(xì)菌而非人體)。 關(guān)于免疫系統(tǒng)和腸道微生物組各自的功能及其相互作用,我們還很缺乏了解。許多疾病和失調(diào)都跟兩者間的失衡有關(guān),不過要完全理解兩者間的各種關(guān)系,還需要大量的研究。未來幾年,我們很可能會(huì)有重大突破。 4 免疫系統(tǒng)和微生物的持久戰(zhàn) 與和平共存歷程 在本章中,我們會(huì)探討免疫系統(tǒng)是怎樣和如此眾多的微生物和平共存的。 首先,腸道免疫系統(tǒng)是一個(gè)半封閉系統(tǒng),它會(huì)試圖和身體其他部位免疫系統(tǒng)保持一定的界線。 腸道黏膜遇到的最大挑戰(zhàn),就是它的防線一直在被攻破。對(duì)腸道來說,外界的侵?jǐn)_永不停歇,腸道免疫系統(tǒng)要持續(xù)響應(yīng),分辨敵友,這和身體其他任何地方都不一樣。腸道是個(gè)繁忙的地方,除了生活著組成腸道微生物組的幾十萬億有機(jī)體之外,還有吃進(jìn)來的所有東西。 食物消化 食物的旅程始于口腔。食物要被消化吸收,變成身體和細(xì)胞養(yǎng)分,第一步就是被牙齒磨碎,并被唾液浸潤、炮制。唾液中含有一些可以分解食物的化學(xué)物質(zhì),從你吃第一口開始,整個(gè)消化過程就拉開了序幕。 從進(jìn)食到把廢物排出體外,吸收營養(yǎng)的時(shí)間是有限的,所以越早開始越好。嚼碎的食物接著會(huì)被吞下去,在胃酸之海里停留片刻。胃酸不僅可以幫助消化,分解結(jié)實(shí)的肉類和植物纖維,它還能淹沒并殺死大量微生物,從而大大減輕免疫系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。 經(jīng)過胃部后,食物就到了腸道。腸道長約3—7米,是最長的一段消化道。90%以上人體所需的營養(yǎng)都是在腸道吸收的。這里生活著大量人體必需的細(xì)菌伙伴,它們進(jìn)一步分解食物,便于身體吸收營養(yǎng)。但這些可不是隨便什么細(xì)菌。 幾百萬年以前,人類祖先和某些微生物群做了個(gè)小約定: 腸道細(xì)菌:亦友亦敵 這些細(xì)菌就叫“[偏利]共生細(xì)菌”,“共生”(commensal)一詞來自拉丁文,意為“同在一張桌前”。就和生活在皮膚表面的那些細(xì)菌“部落”一樣,腸道的共生細(xì)菌也是我們的朋友。這些細(xì)菌只要不危害人體健康,免疫系統(tǒng)就不會(huì)攻擊它們,這就是雙方守約定的最理想情況。 為了維持秩序與和平,腸道細(xì)菌也像皮膚表面的細(xì)菌那樣,生活在腸道黏膜的表面之上。只要腸道細(xì)菌不越線,不侵入上皮層,雙方就相安無事。當(dāng)然,事情不會(huì)這么簡單。 細(xì)菌可不是人類真正的朋友,它們不知道什么約定,也不會(huì)去遵守任何東西。而腸道面積遼闊,細(xì)菌多得驚人,時(shí)刻都有一些共生細(xì)菌侵入腸道內(nèi)壁。這就不太妙了。要是這些細(xì)菌進(jìn)入血流,即進(jìn)入真正的“體內(nèi)”,會(huì)帶來可怕的后果,甚至危及生命。而黏膜的一大目標(biāo)就是防止這種情況。 腸道黏膜有三層 1 先是黏液層,內(nèi)含大量抗體、防御素(前面講皮膚時(shí)提過,它們就像微型針頭,能殺死微生物)和其他一些能殺傷或殺滅細(xì)菌的蛋白質(zhì)。腸道的黏液層很薄,且要有一定的通透性,好讓食物中的營養(yǎng)物質(zhì)通過,要是第一層保護(hù)太厚,你可能就要餓死了。 2 黏液層之下是腸道上皮細(xì)胞,它們是人體內(nèi)外之間的真正屏障。和肺部相似,腸道的上皮層也只有一個(gè)細(xì)胞那么厚。為了更好地起保護(hù)人體內(nèi)部的作用,腸道上皮細(xì)胞彼此連接得非常緊密,被特殊的蛋白緊緊粘在一起,就像真正的墻一樣牢固。免疫系統(tǒng)嚴(yán)密監(jiān)控著這里的情況,對(duì)于一切企圖黏附到上皮細(xì)胞上的微生物,它都會(huì)毫不客氣。 3 共生細(xì)菌突破防護(hù)墻的情況每時(shí)每刻都在發(fā)生,所以上皮細(xì)胞下面還有第三層,“固有層”,這里是腸道免疫系統(tǒng)的大本營。 在緊貼著黏膜表面的固有層之內(nèi),有特殊的巨噬細(xì)胞、B細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞隨時(shí)待命,等著收拾那些不速之客。 免疫系統(tǒng)會(huì)極力避免引發(fā)炎癥 因?yàn)?strong>炎癥會(huì)讓腸道產(chǎn)生大量多余的液體,造成腹瀉。腹瀉不僅會(huì)使大便呈水樣,還會(huì)損傷負(fù)責(zé)從食物中吸收營養(yǎng)的、敏感纖薄的上皮層,并迅速導(dǎo)致重度脫水。 很多人不知道,腹瀉現(xiàn)在仍是重要的死因,每年約有50萬兒童因此死去。所以,從幾百萬年前,人類這一物種登上演化的舞臺(tái)開始,人體和人體免疫系統(tǒng)就明白要謹(jǐn)慎對(duì)待腸道炎癥。 守衛(wèi)腸道的巨噬細(xì)胞有兩個(gè)特點(diǎn): 一、很擅長吞噬細(xì)菌; 二、不會(huì)釋放召集中性粒細(xì)胞進(jìn)而引發(fā)炎癥的細(xì)胞因子。 這里的巨噬細(xì)胞更像是無聲的殺手,不慌不忙地吃掉越界的細(xì)菌,不會(huì)大呼小叫。 腸道的樹突狀細(xì)胞也很特別 大量樹突狀細(xì)胞直接待在上皮細(xì)胞下面,將長觸手從上皮細(xì)胞之間擠過去,直接伸入腸道黏液。這樣,它們就能對(duì)不安分的調(diào)皮鬼,即想侵入體內(nèi)的細(xì)菌,不斷進(jìn)行采樣。 這里就埋藏著免疫學(xué)中的一大未解之謎,將來解開謎題的人定能獲得諾貝爾獎(jiǎng): 樹突狀細(xì)胞怎么知道它采樣的細(xì)菌是危險(xiǎn)的病原體,還是無害的共生細(xì)菌? 目前我們還不知道答案;我們知道的是,采樣是共生細(xì)菌時(shí),樹突狀細(xì)胞會(huì)讓腸道免疫系統(tǒng)保持冷靜,不要為這些細(xì)菌攜帶的抗原而煩惱。 腸道還有特殊的B細(xì)胞,只生成大量的IgA 這些抗體特別適合在黏液中工作,簡直就是為腸道的環(huán)境而設(shè)的:
這兩點(diǎn)對(duì)腸道來說都很重要。 IgA還有別的長處: 它們有四只鉗子,伸向兩個(gè)相反的方向,這讓它很擅長抓住兩種不同的細(xì)菌,并把它們粘在一起。于是,大量IgA可以把無法反抗的細(xì)菌黏成大團(tuán),這些菌團(tuán)會(huì)成為糞便的一部分,被排出體外。畢竟,糞便有三成多都是細(xì)菌,其中相當(dāng)多的細(xì)菌是被IgA粘在一起的(讓人擔(dān)心的是,其中約一半的細(xì)菌在被排出時(shí)仍然是活菌)。 探索腸道免疫系統(tǒng)的守護(hù)之路 腸道免疫系統(tǒng)默默地守護(hù)著你,確保內(nèi)部和外界的細(xì)菌不會(huì)作亂。有了這些機(jī)制和特殊細(xì)胞,免疫系統(tǒng)就保證了腸道黏液不會(huì)被野心太大的共生細(xì)菌所侵?jǐn)_,同時(shí)自己也不會(huì)因過激而損傷身體,如此看來,腸道免疫系統(tǒng)可真是一支維和部隊(duì)。 但要是有真正的敵人入侵,比如有致病菌經(jīng)受住了胃酸的洗禮,存活到了腸道,這些機(jī)制就成了可怕的漏洞。此時(shí),為了盡快捕獲敵人,腸道有一種名為“派爾集合淋巴結(jié)”的特殊淋巴結(jié),它們直接長在腸道上。 會(huì)有“微皺褶細(xì)胞”直接伸入腸壁,對(duì)免疫系統(tǒng)可能感興趣的對(duì)象進(jìn)行采樣,某種意義上它們有點(diǎn)像電梯,裝上乘客后會(huì)直接把它們送進(jìn)派爾集合淋巴結(jié),讓適應(yīng)性免疫細(xì)胞能檢查腸道的各種情況。這樣一來,腸道就相當(dāng)于擁有了超快速的免疫篩查,可以持續(xù)地密切監(jiān)測(cè)腸道的細(xì)菌組成。 本文選取了《戰(zhàn)斗細(xì)胞:人體免疫系統(tǒng)奇妙之旅》該書中,與腸道免疫相關(guān)的幾個(gè)章節(jié)作為分享,希望大家能更輕松地了解關(guān)于腸道免疫相關(guān)的知識(shí),進(jìn)一步引發(fā)對(duì)腸道免疫的思考和探索。讓我們共同努力,推動(dòng)腸道免疫健康知識(shí)的普及與實(shí)踐,走向更健康美好的生活。 |
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