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该死的免疫系统(上):天生的杀手

撰文 | 商周 漫画 | 小窝 责编 | 程莉
我们是一群病原体,包括多个物种:有小到一般显微镜下看不见的病毒,显微镜下可以看得见的细菌和真菌,以及大到人类肉眼可见的寄生虫。在人类的眼里,我们臭名昭著。他们一方面在竭尽全力地寻找对付我们的各种药物,另一方面还整天嚷嚷着要提高免疫力。这简直就是不想让我们活了,所以我们也没有必要对人类客气。对于人类不断开发出来对付我们的药物,因为不懂,我们只有被动挨打的份,然后等慢慢积累经验再反抗。不过对他们的免疫系统,我们倒是挺熟悉,今天就在这里曝光一下这该死的免疫系统。
 
机关重重的城墙
 
和所有“高级生命”(人类给命名的,我们要加上引号)一样,人类的身体是由一层“皮”包裹着的。所以,我们要进入他们的身体,必须要想办法突破这层皮。这可不是一件容易的事情,打个比喻吧,就像攻城先要攻下城墙一样。而且这皮还不是简单的城墙,从某种意义上来说,它是为对付我们而精心设计的。人类包裹身体的皮分为两类,一是在外面的皮肤,二是在里面的粘膜。二者的设计有很大的不同,就像两类不同的城墙。
 
皮肤的表皮是由很多层紧紧相连的上皮细胞组成的,就像由多层砖头砌成的城墙。这样的城墙就连空气和水都不能进去,更别说是我们了。但皮肤也不是没有弱点,它最大的弱点是长期暴露在外,所以容易受伤,比如刺伤、烧伤和一些昆虫的咬伤等。这个城墙出现伤口的时候,我们的机会也就来了。
 
相比于皮肤,粘膜对于我们来说是更大的舞台。第一,因为它的面积远远大于皮肤,广泛地分布在人类的呼吸道、消化道、生殖道和泌尿道里。第二,和皮肤很不相同的是,粘膜只有一层上皮细胞,就像只由一层砖头砌成的城墙。您可别误会了,粘膜不像皮肤那样厚可不是因为要对我们仁慈,而是为他们自己着想的,比如方便吸收东西。
 
皮肤和粘膜对付我们的手段很多,大致可以分为三种类型。按照人类中专门研究免疫的专家的说法,分别是物理屏障、化学屏障和微生物屏障。屏障这个词我们不爱听,我们把那三个类型的手段分别叫作力量型、技巧型和智慧型。
 
先说力量型吧,也就是被人类称为物理屏障的东西,包括上皮细胞——它们通过密不透风的连接将我们拒之门外。另外,有些上皮细胞,比如呼吸道的上皮细胞上,还会长出一些叫纤毛的东西,这些纤毛朝着一个方向排列。当我们在那里不安分的时候,呼吸道就会分泌粘液来对付我们,然后这些排列有序的纤毛会把我们混在这些分泌物里排出去。这样的分泌物,也就是人类称为脓痰和鼻涕的东西。浓痰和鼻涕很难看,听说不少人不喜欢。我们还真是希望有一天人类能满足这些爱美的人而设计出抑制浓痰和鼻涕分泌的药物来,这样我们就不会被从人体里驱逐出去了。在不能制造这种分泌物的消化系统和和泌尿系统里,人类则有另一种方法来对付我们。这种方法说起来很简单,就是通过饮食和排泄过程产生由上到下或由内到外的冲击力。
 
所以说,上面提到的这些驱逐我们的方法都是力量型的,简单粗暴。但这些力量型的方法对我们的确也造成不小的麻烦,我们有些兄弟就是这样被驱逐出境的。
 
比力量型聪明一点的是技巧型,也就是被人类称为化学屏障的玩意。在粘膜和皮肤上皮细胞的外面覆盖着一层由上皮细胞分泌的粘液,它就像围绕着城墙的护城河,但这是一条没有桥的护城河,所以我们要攻城必须从这条河里游过去。但要从这条河里游过去可不容易,因为这条护城河里可不是一般的液体。一方面这些粘液的酸碱度让我们很不适应,比如胃液就酸的让我们很难受。大多数人类只知道胃液是用来消化食物的,但其实它还可以让我们很多兄弟失去生命。
 
另外,粘液里的一些蛋白也让我们烦得很。比如说抗菌肽,它们就像子弹,能在我们身上打出窟窿来,让我们衰竭而亡。还有溶菌酶,从名字上看你就知道它是干什么的了,我们也就不用多做解释了。看到这里您可能会问了,像抗菌肽和溶菌酶这样的武器,会不会伤到人类自己呢?我们倒真的希望这样,但很遗憾,答案是不会,因为这些武器是专门针对原核生物的。您知道,我们中的大多数兄弟都是原核生物,而人类自己却是真核生物。所以不得不说,这些是高明的办法,这也是我们把这些武器称为技巧型的理由。
 
 
更厉害的是智慧型武器,也就是人类说的微生物屏障。在人类粘膜和皮肤上的粘液外围,覆盖着一层微生物,包括很多不同种类的细菌。这些细菌和我们是同类,都是原核微生物。可是这伙原核生物跟我们不是一伙的,倒和人类成了难兄难弟。它们不仅不会侵犯人类,还为人类服务。比如在人类消化系统的粘膜上就有大量这样的细菌,它们会帮助人类消化食物。当然它们也不是白帮忙,因为人类会回馈给它们赖以生存的空间和食物。为人类打工也就算了,毕竟也是一种生存手段,大家都要活命的。但让我们不能忍受的是它们还会帮助人类来对付我们。比如它们覆盖了粘液外表层,挤占我们的生存空间和食物;更讨厌的是它们有时还会分泌一些抗生素,也是用来对付我们的。人类当然喜欢这样的微生物,还给了它们一个很好听的名字:益生菌群。可我们却要毫不客气地说,它们是原核生物中的败类、汉奸。不过话又说回来,虽然我们痛恨这些细菌中的败类,但这却也的确说明了人类免疫系统的厉害,充满了智慧。
 
这些具备力量、技巧和智慧的皮肤和粘膜,就像装备良好的城墙,机关重重。但我们当然也不是吃素的,所谓“魔高一尺,道高一丈”,在一定条件下,我们中的大多数兄弟还是能够攻破这样的城墙的。我们使用的方法各种各样,在这里就不泄密了。
 
但和打仗攻城不同,打仗时攻破了城墙就基本上大功告成了,而对我们来说攻破城墙却只是苦难的开始。
 
城墙里的埋伏
 
我们的部分兄弟好不容易攻破了人类的城墙,本以为接下来会轻松一些,至少也应该可以喘口气吧。可是我们错了,因为城墙里已经设计好了埋伏,让我们又是吃尽了苦头。
 
要具体说遭遇,各个兄弟遇到的情况可能会有所不同。我们的兄弟按照在人体内的生活习性可以分为两大类:细胞外微生物和细胞内微生物。前者包括寄生虫、大部分真菌和细菌,以及少量排放到细胞外的病毒;后者包括小部分真菌和细菌,还有绝大部分病毒。
 
先说细胞外的兄弟们吧。其实可能您也知道,我们这些兄弟大都是可以生活自理的物种,从日常生活到繁殖后代都自己来。我们来到人类体内只是因为这里吃住都比较习惯。当然,我们对人类这个东家的确也不太厚道,吃人家的住人家的到头来还要做出伤害人家的事情来。但人类对我们却是更残忍,看那架势就像非要把我们赶尽杀绝一样。
 
就拿我们一个生活在细胞外的细菌兄弟为例来说吧,它进入了城墙后首先面临的就是一个叫巨噬细胞的东西。光看着名字估计您就能大概想象出巨噬细胞的模样来。没错,就是那种很大而且会吃掉我们的细胞,我们叫它“绞肉机”。这个绞肉机平时就埋伏在城墙底下,等细菌兄弟一来,它张嘴就吃了。一旦被这个绞肉机吃下,我们就要面临多种兵器的绞杀。首先是活性氧,活性氧是一种像火一样的武器,能烧伤我们的身体;还有能消化我们的各种酶,这些酶就像刀剑,对我们肆意切割。
 
除了巨噬细胞这个绞肉机,细菌兄弟在进入城墙后很快会碰到的另一个难缠的埋伏是补体。补体是人类给取的名字,它包含很多个活跃在细胞外的功能相关的蛋白,我们把它们叫做“连环炸弹”。细菌兄弟进入城墙后便会引爆这些连环炸弹,引爆后的后果主要有三个。第一,这些炸弹能在细菌兄弟身上炸出洞来,有些细菌兄弟就是这样被炸死的。第二,炸弹的一些碎片会粘在细菌兄弟身上,而这些碎片又能被巨噬细胞识别,从而增强那些绞肉机对我们的绞杀能力。第三,引爆后的炸弹冒出的烟雾(也就是人类称为趋化因子的东西)也是一种信号,它能从人类血液中召唤更厉害的部队到来。
 
 
说到这里可能您又会问了:这样厉害的绞肉机和连环炸弹会不会伤害人类自己呢?先说巨噬细胞这个绞肉机吧,据我们长期的观察来看,这个问题的答案为是,也不是。说是呢,是因为我们的确见过它们吃掉人类自己的细胞,比如一些死掉的细胞;说不是呢,是因为它不会攻击正常的人体细胞。所以总体上来说,这个绞肉机对人类本身没有坏处。再说补体这个连环炸弹,也就奇怪了,它们好像对我们有特异的识别能力,只会被我们引爆。所以,尽管那些绞肉机和连环炸弹都比较凶残,但它们知道有一道不能碰的红线,就是不能伤害人体自身的正常细胞。这样聪明的绞肉机和连环炸弹真是让我们恨的牙根都痒,但也多少有些佩服。幸运的是,那根不能碰的红线让那些免疫系统的杀手们有些畏手畏脚,从而会降低它们对我们的杀伤威力,这便让我们的兄弟有可乘之机。所以,虽然我们的兄弟有一些在这里壮烈牺牲,但还有不少顺利闯过这一关。
 
那些习惯在细胞外活动的兄弟闯过这一关后也不是就万事大吉了,因为城墙内的埋伏可不仅是这些,更厉害的武器马上就要来了。一旦事先埋伏在那里的武器不能把我们完全消灭,免疫系统就要启动另一组威力更大的武器了,其中最值得一提的是中性粒细胞。之前说过补体这个连环炸弹引爆后的一个功能就是释放烟雾弹召唤更厉害的部队到来,这些更厉害的部队主要就是中性粒细胞。巨噬细胞这个绞肉机也有类似的求助功能,当它们自己有些力不从心的时候,会向中性粒细胞发出求援信号。
 
中性粒细胞是一些更加专业和恐怖的绞肉机。首先,它们的数量巨大,一个成年人体内每天会产生数十亿计的中性粒细胞。其次,它们平均寿命最多就是几天,而一旦从血液里冲锋到组织里后,它们的寿命就只能用小时来计算了。所以它们是一群天生就不要命的家伙,在和我们斗争的时候是以死相拼的。而且,中性粒细胞身上配有更为厉害的武器,比如它能产生更多的活性氧和溶菌酶,甚至它们在死的那一刻还会编织出一个网状的东西把我们逮住。所以,这些装备良好又不要命的家伙才是可怕的杀手。
 
除了召集中性粒细胞到来外,巨噬细胞还会分泌其它多种细胞因子。这些细胞因子就像战场上的信号灯,能指挥免疫系统的行动。比如有些细胞因子负责产生凝血因子把局部的血管封闭,从而把我们限定在局部区域进行打击,就是人类所谓的“关门打狗”的战术。再比如有些细胞因子是调节体温的,通过升高体温,也就是人类说的发烧,来限制我们的生存。即使是低烧对我们也是很麻烦的事情,因为会严重干扰我们的正常生活和繁衍。对人类来说,发烧其实也是一个“杀敌一百,自伤三十”的策略。因为它也会干扰正常人自身细胞的功能,从而让他们自己也很不舒服。我们听说有些人是很不喜欢发烧的,稍微有点低烧就赶紧用退烧药。听到这些我们当然是偷着乐了,因为退烧对我们是有好处的。至于对人类有没有好处,我们就不告诉他们了,嘿嘿。
 
上面说的是在细胞外生活的兄弟们进入城墙后的遭遇,现在来说说我们那些生活在细胞内的兄弟。因为我们这些兄弟习惯在人类的细胞内生活,所以那些补体连环炸弹一般是炸不到它们的。另外,因为它们有一套在细胞内生存的本领,巨噬细胞即使吃掉它们也拿它们没有什么办法。
 
比如说我们的病毒兄弟,它们可能直接进入到皮肤或粘膜的上皮细胞里,那么补体这样的连环炸弹和巨噬细胞这样的绞肉机就拿它们就没有办法了。但是,躲到细胞里面却不意味着它们就安全了,因为另外一些可怕的武器早就在那里等候着它们呢。一方面,被病毒侵入的上皮细胞会合成一种叫干扰素的东西,能干扰病毒的繁殖。另一方面,被侵入的上皮细胞还会分泌出一些特殊的细胞因子,向外界发出信号,召唤天然杀伤细胞的到来。顾名思义,天然杀伤细胞就是天然存在的杀手,它们通常在血液里流动巡逻,当发现危险信号时就会迅速赶到现场,打击感染了病毒的细胞。或许您会问了,那天然杀伤细胞是如何区分细胞是否感染了病毒呢?这的确是个好问题,因为如果不解决这个问题,这个杀手就要滥杀无辜了。其实原理挺简单,在一般正常人类细胞的表面有一种叫MHC一类分子的蛋白,这个分子能阻止天然杀伤细胞攻击。而在感染了病毒的细胞上,这个MHC一类分子会发生变化,从而对天然杀伤细胞不再有抑制作用。说到这里或许您又会说了:“你们病毒兄弟为什么就那样笨啊,让那些细胞的MHC一类分子保持原样不就安全了么?”我们的病毒兄弟当然没有那样笨,原因是如果让那些MHC一类分子保持原样,它们将迎来更厉害的攻击。这是后话,我们在此暂且不提。
 
天然杀伤细胞不仅能直接秒杀被病毒感染过的细胞,还能帮助巨噬细胞杀伤一些我们生活在细胞内的兄弟。比如结核杆菌,它能进入巨噬细胞并在那里好好地活着。当巨噬细胞拿它没有办法的时候,就会向天然杀伤细胞发出求助信号。然后这个杀手就会很快来到这些巨噬细胞身边,为它们提供强有力的支持,巨噬细胞对结核杆菌的杀伤力就会大大增加。
 
这就是我们兄弟在攻城墙后的遭遇。您也看到了,无论我们兄弟是生活在细胞外还是躲进了细胞内,都会遭到免疫系统的埋伏和攻击。机关重重的城墙,再加上城墙内的埋伏,都是被人类称为“天然免疫系统”的一部分。虽然这个天然免疫系统杀害了我们不少兄弟,但我们依然要艰难地继续前行。
 
其实如果您细心的话,也能发现这天然免疫系统有一些缺陷。那就是为了确保他们自己人不要无辜躺枪,所使用的手段大都是针对原核生物。所以,对于同样是真核生物的寄生虫老大哥,它们基本上没有什么办法。对于我们分泌出的一些毒素小分子,它们也无能为力。最后,它们虽然能利用原核和真核生物的区别来区分自己和我们,但这种区别的特异性不是很高,这就意味着在攻击的时候不能用力太猛,否则可能伤及自身。
 
正是因为这些天然免疫系统的内在不足,当然主要还是因为我们自己的聪明和顽强,我们的部分兄弟依然能向着攻城的目标继续挺进。不过,我们前面要面临的可就是万丈深渊了,因为免疫系统用来对付我们的武器将要升级了。
 
我们即将面临的是什么呢?且听下回分解。 
 
(该文的最初版本曾于2015年在《新语丝》发表,并获当年的新语丝科普文学奖。作者最近对该文进行了修改,并加上了漫画插图。)
 
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