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免疫系統(tǒng)是怎樣牢記敵人的

《戰(zhàn)斗細(xì)胞:人體免疫系統(tǒng)奇妙之旅》一書以故事性的講解和風(fēng)格鮮明的插圖,描述了人體的免疫機(jī)制、免疫系統(tǒng)的各組成部分、各類細(xì)胞及重要蛋白(抗體、MHC、細(xì)胞因子等),與人有關(guān)的各種微生物(包括益生菌和各種病原體),以及多方的相互作用,介紹了自愈、發(fā)炎、流行病、抗菌…

【編者按】

《戰(zhàn)斗細(xì)胞:人體免疫系統(tǒng)奇妙之旅》一書以故事性的講解和風(fēng)格鮮明的插圖,描述了人體的免疫機(jī)制、免疫系統(tǒng)的各組成部分、各類細(xì)胞及重要蛋白(抗體、MHC、細(xì)胞因子等),與人有關(guān)的各種微生物(包括益生菌和各種病原體),以及多方的相互作用,介紹了自愈、發(fā)炎、流行病、抗菌、抗病毒、寄生蟲、過敏、疫苗、癌癥、自身免疫性疾病等種種健康議題。本文選自該書。

想想甲型流感。它侵入肺臟這一重要器官,造成千百萬細(xì)胞的死亡,害你臥床兩周。即使在現(xiàn)代社會,我們對抗此類感染的代價依然慘重,事實上,每年都有多達(dá)50萬人死于流感。而我們只能想象,對于沒有現(xiàn)代文明的庇護(hù),安全住所和食物都成問題的祖先來說,這樣的感染會有多危險。身體可實在不想再病這么一次——生病讓人脆弱,極端情況下甚至?xí)?/p>

記住舊對手,并保持記憶的鮮活,是免疫系統(tǒng)最重要的能力之一。只有靠記憶才能獲得免疫力?!懊庖摺币辉~的大致意思,就是說你被“免”除了某種“疫”病,不會被同一種病擊垮兩次(當(dāng)然也有例外,任何情況都有例外...... )。

不過,說人得過某種病并活了下來后,就對這種病有了免疫,這不是新的概念。2500年前,人類歷史上第一位現(xiàn)代歷史學(xué)家修昔底德記載雅典和斯巴達(dá)之間的伯羅奔尼撒戰(zhàn)爭時,就觀察到在鼠疫流行期間大病不死的人,后來就對鼠疫免疫了。

沒有“免疫記憶”,人就永遠(yuǎn)不能對任何疾病免疫,想想看,這可是大噩夢。每擊退一次嚴(yán)重感染,身體都會變虛弱。生成種種免疫細(xì)胞,以及修復(fù)這些細(xì)胞造成的損傷,都要大量耗能,況且還有病原體本身造成的破壞需要清理。假如人感染了埃博拉、天花、黑死病、COVID-19或者就是流感等病毒,并幸存了下來,可幾星期后又再次感染了......就算是健康的成年人,又能一連承受幾次這樣的打擊?沒有免疫力,以城市和大規(guī)模人口聚集為特征的現(xiàn)代文明就不可能存在——那樣一來,被最危險的病原體一再感染的風(fēng)險就太高了。

因此,人體有著免疫記憶,而且這種記憶有其生命,或者說是由許多有生命的細(xì)胞,即“記憶細(xì)胞”組成的。人體有近1000億記憶細(xì)胞,它們分布于全身,專注于記錄你的患病經(jīng)歷,此外什么都不做。免疫就意味著身體的一些細(xì)胞會記住你付出的艱辛,并且會讓你變得更強(qiáng)大,這是不是還有那么點兒詩意?

記憶細(xì)胞也是有些病對小孩來說致命、對成人卻不構(gòu)成威脅的主要原因之一:他們小小的身體里還沒有足夠的記憶細(xì)胞,因此輕微的感染也能擴(kuò)散,進(jìn)而危及生命。而成人的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)記得成千上萬次的侵襲,大可依靠這些鮮活的記憶。同樣,隨著我們老去,越來越多的記憶細(xì)胞也無法像它們年輕時工作得那么出色了,或者說它們都退役了,這也讓我們在老年階段更容易生病。

我們簡單復(fù)習(xí)一下:B細(xì)胞需要雙重激活信號才能完全活化。第一個信號來自流過淋巴結(jié)的抗原,它可以部分激活B細(xì)胞。如果這時被激活的輔助性T細(xì)胞也加進(jìn)來,提供第二個信號來確認(rèn)感染很嚴(yán)重,B細(xì)胞就能真正活化,并變成漿細(xì)胞,快速大量自我復(fù)制,并開始生產(chǎn)抗體。這些都還記得吧,我們再多加一層細(xì)節(jié)!

B細(xì)胞被T細(xì)胞激活后,有一部分B細(xì)胞就會變成各種類型的記憶細(xì)胞,成為會在以后的歲月甚至余生中守護(hù)你的鮮活記憶。

第一類叫“長壽命漿細(xì)胞”,它們會跑進(jìn)骨髓,而且就像它們這漂亮的名字一樣,能活很久。它們不像其他漿細(xì)胞吐出盡可能多的抗體,而是舒舒服服地給自己找了個家,住上幾個月甚至幾年。生活在骨髓中的長壽命漿細(xì)胞可以持續(xù)生成一定量的抗體。所以它們的全部職責(zé)就是保證體液中時刻都有特定的抗體,能對抗一度戰(zhàn)勝過的敵人。

敵人要是再次出現(xiàn),會馬上遭到這些抗體的攻擊,也就不太有機(jī)會再造成真正的威脅。這種方法特別有效,事實上,你的每一滴血液中都有13000000000000抗體。13萬億啊。這份蛋白質(zhì)記憶中,包含著你一生中戰(zhàn)勝的所有疾病。

這還不是全部,還有“記憶B細(xì)胞”。它們,什么都不干。這些記憶B細(xì)胞被激活后,也待在淋巴結(jié)中,只是休息。在漫長的歲月中,它們就這樣待著不動,靜靜地掃描淋巴液,尋找記憶中的抗原。一旦發(fā)現(xiàn)抗原,它們就會突然蘇醒,無比嚴(yán)肅地投入工作。它們會快速大量增殖出成千上萬份克隆,并無須輔助性T細(xì)胞激活而化身為漿細(xì)胞,并立即開始共同生成百萬千萬的抗體。

這就是為什么人能對遭遇過的那么多疾病和病原體免疫——記憶B細(xì)胞可以直接活化,無須經(jīng)過我們前面講過的復(fù)雜共舞和雙重確認(rèn)。它們是能一下子激活適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的捷徑。

記憶B細(xì)胞之所以一開始就這么厲害,是因為我們在前面“T細(xì)胞和B細(xì)胞的共舞”一章中講的受體微調(diào),在它們身上已經(jīng)完成了。它們已經(jīng)經(jīng)歷了這個過程,已經(jīng)非常擅長針對病原體生成完美的抗體。所以敵人要是再次來襲,會遭受殺傷力最強(qiáng)的抗體的攻擊。

與之相似,活化后的T細(xì)胞也會生成記憶細(xì)胞,不過有幾個主要區(qū)別。首先,感染結(jié)束后,大約90%參與作戰(zhàn)的T細(xì)胞都會凋亡。剩下的10%會變成“組織駐留記憶T細(xì)胞”,成為靜默的衛(wèi)士。這些記憶T細(xì)胞是沉睡的特工,躺在那里什么都不做,只是靜靜地等著;一旦發(fā)現(xiàn)敵人,它們就會醒來發(fā)起攻擊,并立即激活周圍的免疫細(xì)胞。

但這樣還不夠,這只能保護(hù)感染部位而非全身,所以我們還另有“效應(yīng)記憶T細(xì)胞”。它們常年在淋巴系統(tǒng)和血液中巡邏,不是為了惹是生非,而只是尋找曾經(jīng)激活過先輩細(xì)胞們的抗原。最后還有“中心記憶T細(xì)胞”,它們駐扎在淋巴結(jié)中,只儲存戰(zhàn)斗記憶,此外什么都不做;一旦活化,它們可以快速生成大量能立刻發(fā)動攻擊的效應(yīng)T細(xì)胞。

這些聽著都還挺簡單的(相對來說)。不過記憶細(xì)胞的威力確實遠(yuǎn)超想象。它們殺傷力極強(qiáng),你要是再次感染相同的病原體,往往都注意不到,哪怕那是很嚴(yán)重、很危險的感染。身體有了相應(yīng)的記憶細(xì)胞,你可能幾十年甚至整個余生都對某種病基本免疫。

為什么記憶細(xì)胞威力如此巨大?首先,它們數(shù)量眾多。前面我們講過,身體為每種可能的敵人都只準(zhǔn)備了少量的B細(xì)胞和T細(xì)胞。再回想一下我們那個為數(shù)百萬潛在客人辦晚宴的例子。免疫系統(tǒng)這位廚師,努力準(zhǔn)備好了數(shù)不清的菜品,每種可能的組合都有。每道菜都代表著獨一無二的T細(xì)胞或B細(xì)胞,它們各自都帶有獨一無二的受體,針對的是特定的抗原。因此初次遭遇某種感染時,體內(nèi)可能只有十幾個能識別相應(yīng)抗原的免疫細(xì)胞。

這很合理,因為在幾十上百億的B細(xì)胞和T細(xì)胞中,絕大部分一輩子都用不上。免疫系統(tǒng)是想為所有的不測都做好準(zhǔn)備,不管可能性有多小。一旦出現(xiàn)了帶有特定抗原的病原體,免疫系統(tǒng)就會知道這種抗原的存在,也就有理由著力生成大量能攻擊此種病原體的特定細(xì)胞。

在晚宴的例子中,這就相當(dāng)于廚師確定了客人喜歡哪些原料和菜品。將來,免疫系統(tǒng)廚師就可以儲備這些菜品,等客人再來的時候就能很快給他們上菜。

單純因為記憶細(xì)胞數(shù)量眾多,同樣的病原體再次襲擊時,某個記憶細(xì)胞早早活化、快速捕獲敵人的概率就相當(dāng)高。這些特性一起,使你對曾經(jīng)得過的絕大多數(shù)病有了免疫力,大大提高了存活機(jī)會。但是,有些病能破壞免疫記憶,殺死記憶細(xì)胞。令人心痛的是,其中有一種病如今又卷土重來,它就是麻疹。

有些疾病頗受爭議,其命運(yùn)也和反疫苗運(yùn)動緊密相關(guān),麻疹就是其中之一。本來麻疹即將成為繼天花之后第二個被根除(eradicated)的傳染病,可是近幾年,越來越多的人決定讓孩子不要接種針對麻疹病毒的疫苗,讓它有了回潮的苗頭。

諷刺的是,反疫苗運(yùn)動主要發(fā)生在發(fā)達(dá)國家,這里的人已經(jīng)忘記了麻疹依然是多么可怕的疾病。2019年,全球有超過20萬人死于麻疹,其中多數(shù)是兒童,自2016年以來增加了50%。死亡率的上升令人痛心,這本來是可以避免的,不過,在發(fā)達(dá)國家總歸有較好的醫(yī)療條件,在這里得了麻疹,還是大有康復(fù)的希望。

未引起足夠重視的不但有麻疹本身,還有它的一大后續(xù)危害:從麻疹感染中恢復(fù)的孩子,患上其他疾病的概率更高,因為麻疹病毒會殺死記憶細(xì)胞。覺得有點嚇人?這就對了:麻疹病毒可是會大大削弱“獲得性免疫”的?,F(xiàn)在我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了免疫系統(tǒng)的所有組成部分,可以來了解一下這一削弱機(jī)制了。

麻疹病毒的傳染性非常強(qiáng)——比新冠病毒還強(qiáng)得多。和其他許多病毒一樣,麻疹病毒會借著咳嗽和打噴嚏形成的飛沫飄散到空氣中,并在空氣中停留多達(dá)兩個小時。麻疹患者有很強(qiáng)的傳染性,90%易感者只要接近患者,就會被感染。和麻疹患者同處一節(jié)地鐵車廂或一間教室,又沒有打過疫苗的人,都極有可能被感染。麻疹病毒最喜歡攻擊T細(xì)胞和B細(xì)胞,特別是易感的長壽命漿細(xì)胞、記憶B細(xì)胞和記憶T細(xì)胞。麻疹破壞的是免疫系統(tǒng)真實鮮活的記憶,最嚴(yán)重時會感染百萬、千萬甚至數(shù)十億免疫細(xì)胞。

幸好,免疫系統(tǒng)往往能控制住局面,消滅麻疹病毒。只是感染了麻疹病毒的記憶細(xì)胞都死掉了,無法復(fù)生。感染前,體內(nèi)有各種各樣的特定抗體,此時,許多抗體都不會再生成了。另外大量游走的效應(yīng)記憶T細(xì)胞也死亡了。就好像免疫系統(tǒng)突然得了嚴(yán)重的失憶癥。

結(jié)果就是,感染麻疹之后,免疫系統(tǒng)就失去了讓你對曾經(jīng)得過的疾病免疫的能力。雪上加霜的是,麻疹感染還會清除掉人體因接種其他疫苗而獲得的保護(hù),因為大多數(shù)疫苗都會產(chǎn)生記憶細(xì)胞。所以,就麻疹而言,殺不死你的讓你變得更脆弱,而非更強(qiáng)大了。麻疹會給健康造成不可逆的長期損害,威脅兒童的健康乃至生命。

如果我們放棄對麻疹斗爭的主動權(quán),因可預(yù)防疾病而死的人數(shù)、特別是兒童死亡人數(shù)將逐年上升。不過,現(xiàn)在倒是一個好時機(jī)來談?wù)勅祟悮v史上的一大創(chuàng)想了:怎樣讓人不得病就能獲得免疫力。

《戰(zhàn)斗細(xì)胞:人體免疫系統(tǒng)奇妙之旅》,[德]菲利普·德特瑪著,李超群譯,理想國|海南出版社2022年10月。

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