我們為什麼還沒有死掉-讀書筆記

出自楠悦读

本書作者伊丹·本-巴拉克(Idan Ben-Barak),耶路撒冷希伯來大學(Hebrew University of Jerusalem)醫學科學的學士、微生物學碩士,悉尼大學科學歷史與哲學博士。

在這本生動易讀的小冊子裡,伊丹·本-巴拉克向我們展示了免疫系統是如何運作的,它是如何摧毀病原體的,我們為何會對某些致病體產生免疫,探討了免疫系統的演化以及我們關注的抗生素與疫苗的功能,並展望了免疫的未來。本書將帶領讀者展開一場有趣的免疫系統漫遊。

免疫系統如何工作

作者提到,地球上細菌和病毒才是真正的主人,就是人家在這個地球上待的時間,比我們人類要長得多。我們屬於後來才出現的物種,而且我們體內的細菌跟病毒的數量,以及它們所攜帶的DNA要遠遠超過我們人類的DNA。

我們人類目前看來,基因組破解,過去說大概有10萬個基因,現在看來只有2萬個基因,而我們體內更多的都是我們的細菌和病毒所攜帶的遺傳物質,就是DNA和RNA,這些鋪天蓋地大量的細菌。

那麼為什麼我們還沒有死掉呢?因為細菌和病毒在我們現在的身體內起不到作用,我們人類可以跟那些病毒跟細菌共存了。我們人類在不斷地進化,而現在病毒也在不斷地進化。所以,我們人類和病毒細菌和諧相處,而沒有立刻就死掉的原因,是因為我們有着一套能夠不斷進化,不斷識別、不斷迭代的免疫系統。

病毒如何進入我們的身體

那麼空氣中、水裡邊,地裡邊、塵埃裡邊有很多的細菌和病毒,這些細菌和病毒,怎麼進入我們的體內呢?

第一,破損的皮膚。其實皮膚也可以從某種意義上說是一種免疫系統,因為它是一種物理屏障。就是大量的細菌跟病毒到了皮膚上以後,就死掉了。 所以,能夠進入到人體內溫暖舒適的,還能提供大量的營養物質的,這些病毒跟細菌都是佼佼者。

但是有一些細菌,就在你的身體皮膚上可以安營紮寨,這些安營紮寨的這些細菌可能帶來皮膚的免疫反應,形成了疹子,還有皮膚感染。然後一旦你的皮膚出現了傷口,產生一個破洞,或者這地方潰爛。它立刻就進入你的體內。

第二,口腔。通過呼吸它會進入到肺部、呼吸道,或者消化道里,還有消化系統的粘膜上皮細胞,這些上皮細胞形成的屏障,也都有可能會成為細菌和病毒的突破口。

第三,尿路系統。我們知道,大多數的病毒和細菌會死於入侵的途中,還沒來得及跟人體接觸它們就死掉了。死於外界環境中不適宜它們存活的溫度,或者皮膚上危險的化學物質,或者胃裡的胃酸和腸道里的消化酶等等。我們人體內有益生菌,它進來了以後益生菌會把它殺掉。腸道菌群甚至會向人體揭發病原體,並向腸道表面的細胞發出化學信號,使它們收縮,讓病原體難以進入。

那些活下來的細菌,仍然可能會被腸道里的菌群擠走,被尿液、眼淚、唾液沖走,或者被肺部和呼吸道內皮細胞上的纖毛趕走等等。也就是說,這種病原體能夠進入我們的體內是非常難得事情。

有一種吞噬的細胞叫巨噬細胞,我們最近在網上都看到過很多視頻介紹巨噬細胞,它不僅能夠吃掉細菌,還會分泌信號分子,促進炎症反應。會使得感染部位的血管舒張,細胞更易滲透,同時招集其他的吞噬細胞趕來救援。對於細菌來說,這意味着會突然出現更多想要消滅它的細胞。而我們感染新冠發燒就是在殺死這些病毒的一個過程。

那麼發燒的時候是什麼在起作用呢?那就是我們的先天免疫系統。什麼叫先天免疫系統呢?它包括免疫細胞、抗細菌分子,以及物理屏障。我們體內還有一個叫做適應性免疫系統。它是我們身體中最厲害的一個免疫系統,輕易不會出手,只有當我們病的很嚴重的時候,它才會進行工作。而平時幫助我們的事先天免疫系統。

它是一些細胞和分子,這裡邊包括大量的酶、抗菌肽、補體系統形成膜攻擊複合體,它們的任務就是攻擊這些細菌和病毒身上的蛋白質。然後派出這種吞噬細胞去把它吞噬掉,吞噬掉以後,這個細胞就隨着體液,或者咳嗽排出去。

那麼病毒和細菌不一樣在哪兒呢?就是細菌是有細胞壁的,所以弗萊明發明了抗生素,抗生素就是它能夠很快地打破細胞壁,細胞壁一旦被攻破細菌就可能死亡。

但是病毒不一樣,病毒只是一團蛋白質,裡邊裹着一些遺傳物質,就是我們說的DNA或者RNA這樣的東西。而它一旦進到體內以後,你就會發現它會挾持我們的細胞,就是病毒會進入到我們正常的細胞當中,然後要求這個細胞能夠複製它的DNA和RNA,產生子代病毒。這就是病毒在體內不斷擴散的這個過程。

那麼人體是怎麼對待這些病毒的?人體是依靠細胞之間的信任才能夠正常運作的,一旦細胞受感染或者受重創無法修復,身體就會期待它發出信號。

在大多數細胞的表面,都有一種叫Ⅰ類MHC的分子,一旦細胞被病毒感染,Ⅰ類MHC分子就會與特定的多肽結合,告知免疫細胞說,它們被病毒感染了。然後讓免疫系統殺死這些病毒。

不過有時候,病原體也會劫持這套標記系統,避免MHC發出警報,結果感染性疾病就會持續惡化。為了進一步確保,這些感染了病毒的細胞被徹底消滅,特異性的自然殺傷細胞會攻擊並且摧毀這些感染細胞,自然殺傷細胞就叫NK ,天生的殺手這樣的細胞,它就會來攻擊這些感染了病毒的細胞。所以,這個過程就是細胞整個凋亡的過程,細胞通過自殺來進行凋亡。

還有一些病毒會更加狡猾,每一種險惡的病原體,都有獨特的策略來操縱免疫系統,比如,結核病、瘧疾、艾滋病等等。所以,這是第一層屏障,叫先天免疫系統事。

那如果我們病很嚴重,那麼適應性免疫系統就會啟動。我們身體內存在着大量的T細胞。這些T細胞本來是初始狀態,然後當抗原呈遞細胞,帶到了T細胞所在的淋巴的部位的時候,大量的T細胞就會各司其職,進行工作。

然後這些病原體本來數量並不大,但是一旦它投入戰鬥以後,它就會快速地複製T細胞,產生大量的特異性的T細胞,和我們這一次所發現的這些病毒和細菌來作戰。與快速還擊的先天免疫應答系統相比,適應性免疫應對新威脅的反應相當之慢,往往需要好幾天的時間。

適應性免疫系統主要包括兩類白細胞:一個叫B細胞,一個叫T細胞。它們也被統稱為淋巴細胞,這是因為它們主要分布在淋巴組織和淋巴器官里。B細胞負責分泌抗體,T細胞負責其餘的各種工作。簡單地講 T細胞負責打仗,B細胞負責分泌抗體,和抗原結合起來把病原體消滅。

就是這麼兩個不同的功能,這兩種細胞都是高度特異的。每個T細胞或B細胞的膜表面都有獨特的受體分子,就像每把鎖只能夠接受一把鑰匙,每一個受體,也只能夠對待一個特別的信號應答。

一般來說,T細胞都處於初始狀態,它沒有完全成熟,等待被激活,當先天免疫系統無法控制住感染,抗原呈遞細胞,把抗原呈遞給初始T細胞的時候,後者就會轉化成效應T細胞,就可以投入戰鬥了。

然後這個少數被激活的T細胞不足以對付感染,但是它們會迅速地增殖,複製出大量的相同的T細胞。當數量達到一定程度的時候,它們會進一步分化成幾種不同的亞型,包括殺傷性T細胞,這是負責去殺滅病原體的,輔助性T細胞,它是幫助進行攻擊定位的,調節性T細胞,它是負責調控殺傷過程,避免失控的等等。

然後我們會出現記憶性T細胞,就是它負責記錄這次遭遇,為下一次免疫應答做準備。它們都會被釋放到血液里來執行各自的任務,等到這個時候,感染已經發生了好幾天了。這就是T細胞在做準備的過程。

B細胞主要功能不是跟病原體近距離搏鬥,而是生產大量叫抗體的大分子蛋白。每一個B細胞一旦像T細胞那樣被激活,並且被大量增殖,就會合成一種特異性極高的抗體,分泌到血液或者受感染的組織。抗體會在血液中一直漂流,直到遇到特定的抗原,阻斷病原體的活性。

此外,由於每個抗體有好幾條手臂,有的兩條,有的十條。一個抗體有時可以同時結合兩三個細菌,很快就會導致細菌與抗體粘在一起,形成一團巨大的球狀物。它們包含了許多已經奄奄一息的細菌,不久身體就會把它們清除掉。另外,抗體還有一個也許更重要的功能,就是在病原體上留下標記,以便先天免疫系統來消滅它。

免疫系統的障礙

我們的免疫系統也會出現種種故障。

第一,免疫系統過度反應,實際上,很多病毒本身對於我們的人體無害。那些病毒待在我們體內它是沒有問題的,但是我們的身體免疫系統排斥這個病毒所造成的劇烈的反應,導致我們的肺部慢慢地變成一片白色。

第二,免疫缺陷性的疾病。就是我們的免疫系統不工作了。得了HIV以後你會發現艾滋病的人,你連一次感冒或者一個小小的傷風,或者是咳嗽都會變成一個大病。原因就是它的免疫系統幾乎停止了工作,這叫作免疫缺陷疾病。

第三,炎症。就是我們的血液、淋巴液會高速運轉,然後使得這個地方周圍加速變紅,這是炎症的表現。

第四,自身免疫病。自身的免疫系統假如去攻擊你的分泌胰島素這個部分的細胞,那麼你就會患上叫Ⅰ型糖尿病。Ⅰ型糖尿病就是一種自身免疫病。還包括類風濕關節炎、紅斑狼瘡、多發性硬化症、自身免疫型肝炎、重症肌無力,還有克羅恩病。

第五,過敏症。這個很好理解。為什麼會過敏呢?核心原因是我們人類突然之間生活的環境變得這麼幹淨。這一下子導致我們的免疫系統根本不能夠適應。所以,它產生了免疫系統的失調,這是最主要的原因。

免疫系統發育過程

那麼我們人類的免疫系統是怎麼發育的呢?

胎兒產生造血幹細胞

胎兒產生造血幹細胞,然後造血幹細胞進入骨髓。然後幹細胞開始分化,產生免疫細胞的前體細胞(不成熟版本)。免疫細胞的前體細胞進入血液當中之後再分化,造成血紅細胞、NK細胞、T細胞等等。

接下來,我們的免疫器官開始慢慢地形成。什麼是免疫器官呢?我們的脾臟、淋巴結、扁桃體,然後分布在我們全身上下,包括腸道內壁、鼻腔。

我們的體內會有大量冗餘的T細胞和B細胞。就是它們一生當中在我們的體內成長,複製,都特別興奮地希望能夠找到病毒試一下身手,但因為它們的生命周期也很短,大量的T細胞和B細胞一輩子都沒有施展身手的機會。就是到處轉,轉到一定的時間凋亡,死掉,再換一批新的。我們的體內有很多這樣的冗餘,這個冗餘是有作用的。當然,它還不會消耗我們體內的很多能量。

我們體內大概有2萬多個基因。一個基因對應着合成一種蛋白質。那合成這種蛋白質要對應幾十億種不同的外來的病毒和細菌的組合。怎麼能夠通過2萬個基因合成幾十億個不同的蛋白質,然後去識別外部進來的這些抗原?

它的核心是在於,淋巴細胞會重排它們的基因。當我們面對外來的病毒,覺得沒有特效藥的時候,真正能夠依賴的是你體內這一套極其複雜、極其科學,能夠變異出來幾十億個不同的蛋白質分類的免疫系統。面對各種各樣的病毒,我們人體的免疫系統能夠不斷地進化,不斷地識別。

免疫系統演化過程

免疫系統是怎麼演化過來的?比如,感冒。當感冒病毒進入體內以後,大多數的噴嚏和流鼻涕,其實都是自身免疫系統對這種無害的病毒所做出的炎症反應。然後免疫系統對無害的感染過度反應,甚至對環境中無害的物質過度反應,可能會去攻擊體內的其他細胞。那麼我們體內的免疫系統,為什麼會做出這樣的誤判?

第一,現如今大部分人生活的環境裡,基本沒有傳染性疾病。

第二,我們的免疫系統已經在充滿病菌的環境裡演化了數千年,而這些病菌突然消失,讓免疫系統陷入了混亂。

第三,免疫系統並不完美。人類的免疫系統是緩慢進化的,除了變動不居的環境條件,並沒有受到其他任何因素的指引,免疫系統的演化目標是足夠好,而不是完美。它的任務是在不消耗太多資源的情況下,確保身體有相當大的把握順利度過嬰兒期、兒童期、青春期,並進入成年,進而繁衍更多的人類。所以,我們的免疫系統並不是完美的,這一點我們是可以接受的。它在不斷地演化。

整個生物體的進化,從植物到原始的動物到今天,都有着免疫系統,而且很多免疫系統是非常接近的。比如,昆蟲不但有免疫系統,昆蟲還會吃藥。就是昆蟲如果感染了病毒,它會在生存的環境周圍找一些藥吃掉,就把自己治好了,昆蟲也會發燒。所以,整個生物界免疫系統都是在不斷地進化的。

作者有一次在山裡邊帶一群孩子夏令營,有一天有一個小男孩就來找他說,明天咱們要坐5個小時的車出山,我很擔心,因為我暈車暈得很厲害,我每次都吐得一塌糊塗,要坐5個小時的車,我肯定受不了,你能不能幫幫我。但是作者也沒有藥,怎麼辦呢?就隨便找了點維生素給這個孩子,告訴孩子這就是暈車藥。孩子出去玩了一天回來,作者問他說,怎麼樣。這個孩子跟他說,沒有事,完全沒有感覺。

作者就說,安慰劑就是這麼有效。安慰劑的有效比例,要遠遠高過我們普通人的想象。其實我們也可以看出,我們的免疫系統的能力,跟我們的心理之間有着極強的聯繫。所以,在疫情期間保持自己心情愉快,保持自己有信心,讓自己不斷地學習鍛煉是很重要的。

現在疫情已經放開了,很多人變得更焦慮了,還有的人十幾天了都沒有痊癒,甚至很多人病情加重。對於這些情況,大家除了該吃藥吃藥以外,還有保持有樂觀的心態,相信自己一定可以戰勝病毒。

當我們咳嗽嚴重的時候,其實就已經到了一個恢復的階段了,只要隨時觀察自己,不胸悶氣短、血氧正常,那麼就沒必要焦慮和害怕。在這裡希望大家都健健康康,每天活蹦亂跳,天天開開心心。

我們為什麼還沒有死掉 導圖
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