小編最近仔細閱讀了一本書,書名是《戰(zhàn)斗細胞:人體免疫系統(tǒng)奇妙之旅》(海南出版社022年10月出版的),該書是德國科學家菲利普·德特瑪(Philipp Dettmer)撰寫的一本書,作者是一名信息設計師。在32歲被確診癌癥并接受了一系列手術和化療后,他逐漸癡迷于研究免疫學,目前已成為一名科學傳播者和免疫研究愛好者。
譯者李超群,英國利茲大學應用翻譯專業(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、切入場景確切的比喻,生活化的語言描繪出免疫細胞世界的模樣、運行的方式、如何使我們生病或保護健康,幫助讀者輕松理解復雜的免疫相關知識。
免疫系統(tǒng)本來是對普通人比較陌生的領域,專業(yè)名詞也多,但是作者通過生動的比喻幫我們克服了概念上的障礙,例如,他將普通體細胞比作“平民”,免疫細胞則是“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)學知識,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,查閱大量研究文獻和資料,再整理撰寫花費時間很多,但是沒有將科普文章寫得如《戰(zhàn)斗細胞》一書一樣讓不同知識面的客戶都可以輕而易舉讀懂和受益。
在此有機會閱讀此書并分享書中部分關于免疫系統(tǒng)和腸道黏膜和腸道菌群的內容,幫助讀者增進對人體免疫系統(tǒng)的了解,從而更好地守護自身健康。
01
看看作者如何介紹免疫系統(tǒng)
前序:在我們生活的環(huán)境中有著不計其數(shù)的病原體,不僅有病毒,還有細菌、寄生蟲等等。人類幾乎每時每刻都在和環(huán)境中的危險因素接觸、斗爭,只不過,我們常常感知不到這個“斗爭”的過程。
1
免疫系統(tǒng)的構成:
一支精密完備的“老牌”軍隊
用作者的話說,要回答什么是人類的免疫系統(tǒng),還真有點不容易,但既然叫做“系統(tǒng)”,也就表明它不是一個單獨的東西,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雜網(wǎng)絡”,這說的就是免疫網(wǎng)絡,是免疫系統(tǒng)的“基礎設施”。
而所謂的“營地”,其實就是指免疫系統(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胞的誕生地;此外還有淋巴結。另外,免疫細胞內部還會釋放出各種免疫活性物質,或者稱為“細胞因子”,例如常見的有抗體、補體、免疫球蛋白等等,它們也是整個免疫系統(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,
你了解其艱難的進化歷程嗎?
? 初代生命的進化與互相攻擊: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。
? 生命的合作進化:從單細胞到多細胞
它們必須想辦法把周圍的化學物質轉化為能為己用的東西,同時獲取生成必需的能量,而其中幾種細胞就盯上了“捷徑”。
能偷別人干的,干嘛要自己干呢?
有幾種辦法實現(xiàn)了這一目標,比如:
可以整個同事其他細胞,或是在別的細胞上打洞并從其內部吸食營養(yǎng)......不過這樣做頗有風險,成功了能飽餐一頓,失敗了則會慘遭反噬,特別是在對手更大,更強的情況下。
風險更小的辦法是潛入對手細胞內部并在此安家:分享宿主的糧食,享受它的呵護。這個辦法相當成功,當然對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),互相競爭廝殺。
假如有個時光機,能回到過去的微觀世界一睹此類戰(zhàn)爭的宏大場面,你多半會失望,除了潮濕的石頭上有一些纖薄的細胞膜之外,什么都沒有。
在最初的幾十億年里,地球是個相當乏味的地方,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斗的細胞開始向著密切合作并有專門分工的龐大細胞群發(fā)展的。
? 多細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,多細胞動物出現(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。
這當然就給剛演化出來的古代微生物們提出了一個問題:幾十億年來,生活在微型世界中的它們,無論進入任何生態(tài)系統(tǒng),都要為其中的空間和資源爭斗,而對這些細菌及其他微小生物來說,還有比多細胞動物更好的生態(tài)系統(tǒng)嗎?這個系統(tǒng)里,從頭到腳都是免費的營養(yǎng)!所以從一開始,多細胞生命就面臨著細胞入侵者和機體寄生者的威脅。
只有能應付這種威脅的多細胞生物才能存活下來并有機會演化得越來越復雜??上В?jīng)過數(shù)億年的時間,細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分叉,并觀察現(xiàn)存動物,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。
那么重要的問題就變成了:
? 免疫系統(tǒng)會在哪里產生區(qū)別,不同動物的免疫系統(tǒng)有哪些共性?
幾乎所有當今的生物都有某種形式的內部防御機制,而生物越復雜,免疫系統(tǒng)也越復雜。選取相差懸殊的動物,比較它們的防御機制,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,細菌也有抵御病毒的方法,它們不可能乖乖就范。而在動物世界中,海綿這種已經(jīng)存在了5億多年的最古老、最簡單的動物,就擁有可能是最原始的動物免疫反應:“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胞外體液中的微小蛋白來實現(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)存的動物,包括我們人類,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。
但體液免疫只是個開端。多細胞動物的優(yōu)勢之一是就發(fā)展出了專業(yè)的防御細胞,相應的免疫就叫“細胞[介導]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)了專門的免疫細胞衛(wèi)士,它們能在小蟲體內自由巡行,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胞的“訓練場”,以及最為強大的免疫原理之一——能夠識別特定的敵人,并快速制造大量的針對性武器實現(xiàn)精準打擊,還要牢牢記住它們!
即使是最原始的脊椎動物,比如樣子詭異的無頜魚,體內也有同樣的免疫機制。
圖源:dashangu
在數(shù)億年的歲月里,這些防御機制變得越發(fā)復雜和精密。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就已經(jīng)存在了。因此,雖然你我的免疫系統(tǒng)很復雜、很強大,但其底層機制在動物界卻很普遍,它擅長調動多種多樣的特化細胞。
因此,從演化上來看,動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)不斷演進的豐碩果實。不過,免疫系統(tǒng)并不只是存在于你的體內,它就是你本身?!懊庖摺敝皇菍κ刈o自身并維系生命的所有生物機制的一種表達方式。所以討論免疫系統(tǒng)就是在討論人本身。
免疫系統(tǒng)也不是一個單獨的東西。它像一套軍隊系統(tǒng),是由成百上千的營地和征兵處組成的遍布全身的復雜網(wǎng)絡。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,大小和雞翅差不多,會隨著人的衰老而逐漸退化。
基于免疫器官和免疫“基礎設施”,有幾百億免疫細胞在免疫路網(wǎng)和血流中巡邏,可以隨時應召和敵人作戰(zhàn)。此外,人體外部組織表面也有幾十上百億的免疫細胞形成的屏障,準備抵擋入侵。
這還只是積極防御,還有1018數(shù)量級的蛋白質武器組成的防御系統(tǒng),它們就像能自動組裝、四處散布的地雷。免疫系統(tǒng)中還有專門的“大學”,供細胞學習如何識別敵人及怎樣作戰(zhàn)。這所大學有著世界上最大的生物學圖書館,可以教你識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)都會發(fā)動攻擊與殲滅,因為這些被視為潛在的威脅。對免疫系統(tǒng)來說,為任何“他者”冒險都不值得。沒有它們的此種忠誠,我們可能活不了幾天??上В庖呦到y(tǒng)如果忠誠不足或忠誠過頭,也會造成困擾甚至引發(fā)嚴重后果致人死亡,后面我們會談到這些情況。
免疫系統(tǒng)的首要目標——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。免疫系統(tǒng)的首要目標是維持“穩(wěn)態(tài)”,即維持體內全部細胞及物質的平衡。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過激,這一點我們怎么強調也不為過。
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,擁有健康,我們才能從心所欲,不受病痛的阻擋。
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健康的寶貴只有在失去它時才最有體會
只有當我們失去健康時,才會真正意識到它的寶貴。健康其實是一個抽象的概念,因為它描述的并不是一種實質的存在,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。對于美好生活而言,沒有什么比健康的身體更重要。
對免疫系統(tǒng)來說,健康就是穩(wěn)態(tài)
盡管這場守護健康的戰(zhàn)爭終會不可避免地輸?shù)簦兂赏絼?,但我們仍?strong>努力奪取多一些時間,哪怕只是幾個小時??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。
但維持健康殊非易事,因為我們每天都會遇到上億的細菌和病毒,它們巴不得占領你的身體,就像幾十億年前那些單細胞生物之間發(fā)生的戰(zhàn)爭那樣。
對微生物來說,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,充滿了機遇,是理想的棲居之地。當然,等我們最終離開這個世界時,它們還是會勝利的;沒有了免疫系統(tǒng)的保護,大量瘋狂的微生物組成的軍團會大大加速尸體的分解過程。
預防癌癥是免疫系統(tǒng)的頭等大事之一
要擔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。事實上,在你讀這幾頁書的時候,身體里可能就有早期癌細胞正在被免疫系統(tǒng)悄無聲息地清除掉。
免疫系統(tǒng)也可能出錯——自身免疫性疾病、過敏
旨在保護你的免疫系統(tǒng)也可能出錯,可能墮落。免疫系統(tǒng)一旦受了蒙騙,可能就會助長疾病的蔓延,或是保護癌細胞不被發(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。它會把“我”誤判為“他”,實實在在地攻擊起它本該保護的那些身體細胞,導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重副作用的免疫抑制藥物。
過敏反應是指免疫系統(tǒng)對無害的物質產生了過激反應?!?strong>過敏性休克”就是一種嚴重的過敏反應,它凸顯了免疫系統(tǒng)有多強大,一旦出錯又多么可怕:疾病未必會馬上置人于死地,而免疫系統(tǒng)帶來的過敏性休克卻能在幾分鐘內奪人性命。
免疫系統(tǒng)在幫助你的同時也會帶給你痛苦
生病時的很多糟糕癥狀都是被激活的免疫系統(tǒng)引發(fā)的后果——對某些疾病來說,最嚴重的損傷甚至死亡都是免疫系統(tǒng)對入侵事件的失控反應造成的。比如,COVID-19導致的許多死亡病例都是免疫過激的結果。
傷害的累積是嚴重疾病的基礎
免疫系統(tǒng)發(fā)揮防御功能的同時造成的損害會不斷累積,于是今天有人認為,免疫系統(tǒng)的正常運轉正是一些致命疾病的發(fā)展基礎。因此,盡管擁有能對外界威脅做出快速有力反應的免疫系統(tǒng)對健康很是關鍵。
但同時保證它不會失控和搞破壞也很重要。就和人類社會一樣,如果你的身體不得不打仗,那它至少想要快速地結束戰(zhàn)爭,贏得干凈利落,而不想經(jīng)歷長期的被占領或沖突,那只會耗盡資源,毀壞基礎設施。
02
腸道和黏膜與免疫系統(tǒng)有什么關系?
1
黏膜——沼澤之國
人不管怎樣生存和行動,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。
人體面臨著同樣的問題,因為細胞需要氧氣和營養(yǎng)來維持生存和運轉,并排出代謝產生的有害廢物。就是說,資源要從外面進來,廢物要從里面出去。因此,人體不可能是封閉的系統(tǒng),內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。事實上,絕大部分的病原體入侵都發(fā)生在這些內外交界之處,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”里鋪的東西應該叫“內皮”,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)進來、廢物出去,同時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,可以自由進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,當然會有數(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,要維持平衡更是難上加難——因為沼澤之國的免疫系統(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)對異物是毫不留情的。劃傷之后,細菌侵入軟組織,免疫系統(tǒng)就會發(fā)動猛烈的還擊。皮下或者肌肉組織是容不得細菌的,會不惜一切代價把它們消滅掉。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,否則這些負責氣體和營養(yǎng)交換的部位會遭到嚴重破壞,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,就會遇到這種情況,不過我們后面再詳細講)。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限制在最必要的范圍內。但同時,黏膜又是身體最薄弱的地方,免疫系統(tǒng)必須要能發(fā)揮保護作用,不能太過散漫,非常棘手。
針對入侵的第一項反制措施,就是把黏膜變成不適合危險微生物生存的死亡之地。為此,黏膜動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,又是怎樣保護你的呢?
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黏液——水凝膠
沼澤之國動用的第一道防線就是它本身的黏液層。黏液是細胞分泌的黏滑的物質,有點像水凝膠。你可能知道鼻涕,鼻子里面黏糊糊的東西,感冒時會流很多,看起來有點惡心。實際上黏液遍布身體里的各個地方:口腔、腸道、呼吸系統(tǒng)(包括肺部)、眼瞼內側等等。
與外界進行物質交換的通道表面上都有黏液。持續(xù)生產黏液的是杯狀細胞,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構的酶,還有一些特殊的物質能耗盡細菌賴以為生的關鍵營養(yǎng),從而餓死細菌。
大多數(shù)部位的黏液富含殺傷力強大的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?因為胃黏膜就是一層屏障,能保護胃壁細胞,令其不與胃酸接觸。
黏液可以移動
黏膜表面是一層名為“上皮細胞”的特殊細胞,你可以把它們看成“內皮的皮膚細胞”。它的細胞膜上覆蓋著形如發(fā)絲的纖毛,這種微小的細胞器聚在一起,連成大片的網(wǎng)。上皮細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部之間只隔著薄薄的一層,一個上皮細胞的厚度。上皮可沒有皮膚那么奢侈,能讓好幾百個細胞一層層摞在一起。也正因為這樣,上皮細胞可不好對付。它們盡管不是真正的免疫細胞,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),以及釋放特殊的細胞因子以請求支援。它們就像民兵組織,雖不能與敵軍旗鼓相當,但在身體遭遇入侵時,是非常有用的補充性防御力量。
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上皮細胞——守護者
上皮細胞的任務之一,就是借助細胞膜上的纖毛讓黏液流動
有些微生物會借助纖毛移動,而上皮細胞則是擺動纖毛讓表面的黏液一起有節(jié)律地流動。擺動的方向取決于上皮細胞的位置。呼吸道、鼻腔、肺里的黏液,要么從口鼻排出體外,要么繞個彎被吞進胃里。
我們在一生中會吞下相當多的黏液,雖然聽起來可能有點惡心,但這種機制很是有用。畢竟,胃里充滿了強酸性的胃液,絕大部分病原體都無法幸存。而腸道上皮細胞纖毛運動的方向也很清楚:從胃向肛門——吃進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國家,為了共同目標而結成的合作聯(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,相應的免疫系統(tǒng)也各有特點。
在講病毒之前,我們先看看腸道這個神奇的國度,看看它是怎么和足足幾十萬億細對免疫系統(tǒng)來說,腸道是個非常特別的地方,因為在這里,免疫系統(tǒng)要應對許多復雜的挑戰(zhàn),才能保持身體健康和正常運轉。
我們還是來把腸道想象成貫穿人體的長管道,它把一點“體外”裹進了“體內”。在這些“外”表面,即腸道黏膜上,生活著1000多種細菌,數(shù)量多達三四十萬億,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菌而非人體)。
關于免疫系統(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。許多疾病和失調都跟兩者間的失衡有關,不過要完全理解兩者間的各種關系,還需要大量的研究。未來幾年,我們很可能會有重大突破。
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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)是一個半封閉系統(tǒng),它會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。對腸道來說,外界的侵擾永不停歇,腸道免疫系統(tǒng)要持續(xù)響應,分辨敵友,這和身體其他任何地方都不一樣。腸道是個繁忙的地方,除了生活著組成腸道微生物組的幾十萬億有機體之外,還有吃進來的所有東西。
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物質,從你吃第一口開始,整個消化過程就拉開了序幕。
從進食到把廢物排出體外,吸收營養(yǎng)的時間是有限的,所以越早開始越好。嚼碎的食物接著會被吞下去,在胃酸之海里停留片刻。胃酸不僅可以幫助消化,分解結實的肉類和植物纖維,它還能淹沒并殺死大量微生物,從而大大減輕免疫系統(tǒng)的負擔。
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菌伙伴,它們進一步分解食物,便于身體吸收營養(yǎng)。但這些可不是隨便什么細菌。
幾百萬年以前,人類祖先和某些微生物群做了個小約定:
腸道細菌:亦友亦敵
這些細菌就叫“[偏利]共生細菌”,“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菌“部落”一樣,腸道的共生細菌也是我們的朋友。這些細菌只要不危害人體健康,免疫系統(tǒng)就不會攻擊它們,這就是雙方守約定的最理想情況。
為了維持秩序與和平,腸道細菌也像皮膚表面的細菌那樣,生活在腸道黏膜的表面之上。只要腸道細菌不越線,不侵入上皮層,雙方就相安無事。當然,事情不會這么簡單。
細菌可不是人類真正的朋友,它們不知道什么約定,也不會去遵守任何東西。而腸道面積遼闊,細菌多得驚人,時刻都有一些共生細菌侵入腸道內壁。這就不太妙了。要是這些細菌進入血流,即進入真正的“體內”,會帶來可怕的后果,甚至危及生命。而黏膜的一大目標就是防止這種情況。
腸道黏膜有三層
1
先是黏液層,內含大量抗體、防御素(前面講皮膚時提過,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菌的蛋白質。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)物質通過,要是第一層保護太厚,你可能就要餓死了。
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黏液層之下是腸道上皮細胞,它們是人體內外之間的真正屏障。和肺部相似,腸道的上皮層也只有一個細胞那么厚。為了更好地起保護人體內部的作用,腸道上皮細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)嚴密監(jiān)控著這里的情況,對于一切企圖黏附到上皮細胞上的微生物,它都會毫不客氣。
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共生細菌突破防護墻的情況每時每刻都在發(fā)生,所以上皮細胞下面還有第三層,“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,有特殊的巨噬細胞、B細胞和樹突狀細胞隨時待命,等著收拾那些不速之客。
免疫系統(tǒng)會極力避免引發(fā)炎癥
因為炎癥會讓腸道產生大量多余的液體,造成腹瀉。腹瀉不僅會使大便呈水樣,還會損傷負責從食物中吸收營養(yǎng)的、敏感纖薄的上皮層,并迅速導致重度脫水。
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開始,人體和人體免疫系統(tǒng)就明白要謹慎對待腸道炎癥。
守衛(wèi)腸道的巨噬細胞有兩個特點:
一、很擅長吞噬細菌;
二、不會釋放召集中性粒細胞進而引發(fā)炎癥的細胞因子。
這里的巨噬細胞更像是無聲的殺手,不慌不忙地吃掉越界的細菌,不會大呼小叫。
腸道的樹突狀細胞也很特別
大量樹突狀細胞直接待在上皮細胞下面,將長觸手從上皮細胞之間擠過去,直接伸入腸道黏液。這樣,它們就能對不安分的調皮鬼,即想侵入體內的細菌,不斷進行采樣。
這里就埋藏著免疫學中的一大未解之謎,將來解開謎題的人定能獲得諾貝爾獎:
樹突狀細胞怎么知道它采樣的細菌是危險的病原體,還是無害的共生細菌?
目前我們還不知道答案;我們知道的是,采樣是共生細菌時,樹突狀細胞會讓腸道免疫系統(tǒng)保持冷靜,不要為這些細菌攜帶的抗原而煩惱。
腸道還有特殊的B細胞,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)境而設的:
IgA可以穿過上皮細胞的屏障,大量進入黏膜層;
它們也不會激活補體系統(tǒng),不會引發(fā)炎癥;
這兩點對腸道來說都很重要。
IgA還有別的長處:
它們有四只鉗子,伸向兩個相反的方向,這讓它很擅長抓住兩種不同的細菌,并把它們粘在一起。于是,大量IgA可以把無法反抗的細菌黏成大團,這些菌團會成為糞便的一部分,被排出體外。畢竟,糞便有三成多都是細菌,其中相當多的細菌是被IgA粘在一起的(讓人擔心的是,其中約一半的細菌在被排出時仍然是活菌)。
探索腸道免疫系統(tǒng)的守護之路
腸道免疫系統(tǒng)默默地守護著你,確保內部和外界的細菌不會作亂。有了這些機制和特殊細胞,免疫系統(tǒng)就保證了腸道黏液不會被野心太大的共生細菌所侵擾,同時自己也不會因過激而損傷身體,如此看來,腸道免疫系統(tǒng)可真是一支維和部隊。
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,這些機制就成了可怕的漏洞。此時,為了盡快捕獲敵人,腸道有一種名為“派爾集合淋巴結”的特殊淋巴結,它們直接長在腸道上。
會有“微皺褶細胞”直接伸入腸壁,對免疫系統(tǒng)可能感興趣的對象進行采樣,某種意義上它們有點像電梯,裝上乘客后會直接把它們送進派爾集合淋巴結,讓適應性免疫細胞能檢查腸道的各種情況。這樣一來,腸道就相當于擁有了超快速的免疫篩查,可以持續(xù)地密切監(jiān)測腸道的細菌組成。
本文選取了《戰(zhàn)斗細胞:人體免疫系統(tǒng)奇妙之旅》該書中,與腸道免疫相關的幾個章節(jié)作為分享,希望大家能更輕松地了解關于腸道免疫相關的知識,進一步引發(fā)對腸道免疫的思考和探索。讓我們共同努力,推動腸道免疫健康知識的普及與實踐,走向更健康美好的生活。
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