天生杀人狂-人体免疫系统的暴力美学

2020-03-23  来自: 东君医药研究院
 

  一直以来,非常喜欢的一部电影,名叫《天生杀人狂》。

  我喜欢开场血色的屏幕,直接昭示着电影血腥的基调;我还喜欢老家伙科恩吟唱的片头曲;我更喜欢电影的故事:一对爱侣,亡命天涯杀人无数,却被媒体捧为了英雄;不久就被捕入狱;为提高收视率的电视台进行了监狱直播,这对爱侣又趁监狱暴乱逃出了监狱,继续亡命天涯。昆汀从来都能够抓住你的内心,大赞。

  它像极了人体免疫系统。如果说,《天生杀人狂》是暴力美学,那么人体的免疫系统也是生物进化的暴力美学。

  对于免疫系统的讨论从来都离不开细菌、真菌和病毒。本次重点讨论我们的对手-病毒。

  对手情况:病毒进入人体后躲在哪里?

  前文提到,病毒主要有RNA病毒和DNA病毒两种。(朊病毒暂不讨论)

  病毒靠寄生,必须进入活细胞才能生长繁殖。但RNA和DNA病毒有明显区别。

  RNA病毒绝大多数藏在细胞质中,比如本次的新冠病毒、丙肝和大部分新发病毒都如此。

  DNA病毒绝大多数藏在细胞核中,常见的疱疹病毒、乳头瘤病毒等。

  特例:个别DNA病毒在细胞质中,如天花病毒。

  跨界病毒:艾滋病毒和乙肝病毒,从RNA到DNA逆转录。

  注:对于病毒,在哪里繁殖是最关键的因素。

  双链的DNA病毒,即使不复制也可以长期存在。这样一来,即使我们抑制了病毒的复制,它依然可以在细胞核里长期存在。

  只有一条链的RNA病毒,必须在细胞质中连续复制才能长期生存,但是单链的致命弱点就是容易出错又无法修复,像一次性物品一样用完了就扔,连续复制难度大。这个弱点为人类抑制病毒提供了方便,即任何一个关键点都可以有效抑制。正因如此,抗击RNA病毒最成功的例子就是丙肝病毒,科学家找到六七个靶点,完美抑制了丙肝病毒。所以只要对RNA病毒研究深入,就一定可以找到合适的靶点消灭它。

  冠状病毒那么容易出错,怎么又能够稳定存在?主要原因是它有自身的校对功能。

  免疫系统

  自2019年12月开始,至今全球大流行的新冠肺炎疫情中,常听到专家们说:“新冠是可以自愈的”、“免疫力是关键”、“必须遏制免疫风暴”等等。让人们再一次重点关注免疫系统。

  那人体的免疫系统,到底是什么?

  从人体防御的角度来说,人体有三道防线:

  防线1、皮肤和粘膜;天生就有,先天免疫。

  防线2、体液和巨噬细胞等;天生就有,先天免疫。

  防线3、免疫器官(胸腺、淋巴结和脾脏等):出生后产生,后天免疫。

  免疫细胞(淋巴细胞):出生后产生,后天免疫。

  说白了免疫力就是由免疫系统提供的抵抗外来入侵的能力,免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫分子组成。免疫力低下时就连普通的感冒也抵御不了。

  免疫系统的最外层是人体皮肤和粘膜。它们更像是路障。病菌向侵入人体就必须突破路障,皮肤的表皮紧密,空气和水都无法进入,但是缺点是因为长期暴露很容易产生破损,一旦出现了伤口,外来入侵就有了机会。面对完整皮肤,病菌只有通过其他途径,比如呼吸道、消化道、生殖道、输血或母婴传播。此时病菌就要面对第一道防线中的粘膜了。

  粘膜的面积很大,在呼吸道、消化道、生殖泌尿道都有广泛分布。为了便于吸收,粘膜的最大特点就是“薄”。二者构成了我们的第一道防线。第一道屏障主要的几种防御手段是:致密的皮肤阻挡病菌,各种粘液挡住并杀死病菌。比如胃粘膜分泌的液体是酸性的,它除了可以消化,还能杀菌;再加上粘液中的强碱的抗菌肽,有很强的杀伤力,还有碱性的溶菌酶,能直接破坏病菌细胞壁使其溶解。

  至此,突破了皮肤或粘膜之后,病菌还没有进入细胞内。在细胞外就会遇到人体防疫系统的劳模-巨噬细胞。其特点就是个头大,数量多,能够直接吃掉病菌。另一种神秘武器就是号称信号炸弹的攻击性武器-补体。它能够直接炸死病菌,同时炸弹碎片可以被巨噬细胞识别,吸引巨噬细胞过来吞噬。通常情况下,病菌在没有进入细胞之前就死伤无数了。不过需要提醒的是,细胞外生存的病菌主要包括寄生虫、大部分真菌和细菌,以及少量排放到细胞外的病毒;绝大多数病毒都不会在细胞外损伤,它们依然可以进入到细胞内。劳模和信号炸弹一般都不会伤害自身,它们可以识别人体的正常细胞,所以对真菌、细菌大开杀戒的时候,人体细胞没有受到损伤,也恰恰是这个特点,对于那些善于伪装的病毒,就大有可乘之机,能够秘密潜入人体。

  巨噬细胞和信号炸弹打不过病菌时会紧急呼叫增援,人体就会启动更猛烈的防御工事和重型武器。第一个增援的就是天生杀人狂-中性粒细胞。

  它们的职业生涯短暂,成年人每天有数十亿中性粒细胞,平均寿命只有几天,一旦接受命令进入战场,它们就只有几个小时的寿命,简直是天生不要命的家伙,以死相博大有同归于尽的态势。常规配备着火焰喷射器-活性氧,和地毯式扫荡武器-溶菌酶,甚至在临死的时候都要放出锁链,把病毒紧紧锁住。常见病菌在此溃败无力还手。

  中性粒细胞出手的时候,最常见战术就是“以多打少”,以毁灭性数量战胜对手。此时,巨噬细胞作为劳模,丝毫也不松懈,它会积极配合中性粒细胞战斗。比如它会分泌凝血因子把局部血管封闭,把战斗限定在有限范围之内,同时还会释放调节体温的因子,升高体温,改变战场环境,不利于病菌生存,同时也给人体发出警告。

  当最狡猾的病毒突破人体前两道防线时,就进入了第三道防线了。这些突破进来的病毒,往往非常适应人体环境,在细胞内生活有了应对方法,信号炸弹炸不到它们,劳模吃了它们也没有更好办法消除他们。

  病毒进入细胞质中,常常有几种情况:一种是没有症状和轻微症状(如乙脑),我们叫做隐性感染,大部分时候因为没有症状,人们发现不了;另一种是只要感染就立刻出现症状(如麻疹病毒),也就是一感染就发病,症状非常明显。还有一种就是只要感染,如果没有及时疫苗接种或特免血清或抗体注射,病人就会死亡(如狂犬病毒)。

  冠状病毒是RNA病毒,从呼吸道进入,传播率高死亡率不高。但同样,它也会面临人体第三道防线的抵抗,并不是躲进细胞就没事了。

  病毒进入了活体(寄主细胞)后唯一的愿望就是繁殖下去。而细胞内最先触发的两支部队,是人体生化卫士-干扰素和巡逻兵-细胞因子。干扰素可以阻止病毒的复制,而哨兵是常年巡逻的部队,它们通过服装识别,原本统一着装的人体细胞,如果出现了服装变化,那就是被病毒入侵了,他们就会群起而攻之。一方面自己亲自上阵杀死病毒,另一方面,给巨噬细胞强大的支持,使巨噬细胞威力大增。

  至此,大部分的细菌、真菌都遭受了毁灭性打击。但是一些真核生物以及介于生物和非生物之间的病毒,还有很大的侵略空间。我们并没有好的应对方法和武器。我们该怎么办呢?

  绕过了人体的致密的皮肤,渗透纤薄的粘膜,游过粘液,轻松穿越了劳模和信号炸弹的围剿,不和天生杀人狂正面交锋,伪装后秘密潜入细胞的病毒们,借此机会轻松生活一阵,或快或慢的生存繁衍,RNA病毒在细胞质中,DNA病毒在细胞核中。它们有的可以控制不出现症状,有的却着急忙慌的产生了诸多症状被人发现。

  此时的人体派出了第三梯队的先锋队-抗体。它们火眼金睛,在众多微生物中迅速识别病毒,不仅能够消解病毒毒性,还能够迅速建立新的防线,让体外的病毒无法继续进入。经过抗体的修复,人体的免疫系统重新绽放光彩。

  抗体能够加强信号炸弹的威力,如同火炮升级为制导导弹一样,精确而更加猛烈的攻击病毒;同时,在抗体的指引下,巨噬细胞和中性粒细胞也能更精确的发现病毒,并疯狂绞杀。这就是人体三位一体的杀人狂网络。这个网络的精准程度(特异性)极高,大多数病毒无法抵御制导导弹攻击,败下阵来。

  至于制导导弹为什么那么精准,主要是因为抗体导弹在生产过程中,拥有自我诊断功能,能够把针对自身的导弹及时清除,保持一致对外。最大的弱点就是大多数的抗体导弹都是针对细胞外的病毒。难道进入细胞里的病毒,人类就没招了吗?

  人体第三道防线可不是吃素的,升级后的武器系统中有两种可以直接进入细胞战斗,打头阵的就是抓捕手-T细胞。病毒不是进入细胞了吗?T细胞可以追踪进入,非常精确地与感染的细胞结合,并且火力全开,迅速攻击病毒的表皮,并调用火力支援,直到和被感染的细胞同归于尽。

  在杀敌过程中,T细胞还能够分泌一些信号物质,针对进入细胞的不同种类细菌和病毒,调用不同的队伍,针对细胞内和细胞外的敌人,分别杀之。比如:分泌细胞因子来帮助肥大细胞和嗜酸性粒细胞围剿寄生虫;召唤最不要命的绞肉机-中性粒细胞。最终大家联合起来战胜病毒,并且形成终身免疫。

  人体的后天免疫靠记忆发挥作用。DNA病毒很稳定,繁殖的时候也不容易突变,其特征也就不容易改变,但是它生活和繁殖在细胞核内。我们用药物抑制或消灭它就更加困难。

  RNA病毒在细胞质里生活繁殖,更容易查杀,但是突变频繁稳定性差,所以针对它的疫苗更难研究。

  虽然我们知道人体如何抗击病菌侵害,但以上战斗和武器还都属于常规作战,毕竟还在一个有理有据,分清敌我,很有节制的进行,还没有到最血腥的不惜一切代价的程度。

  在新冠肺炎救治过程中,专家们屡屡提到一个词:免疫风暴,或称炎症风暴、细胞因子风暴,指的就是免疫到了不分敌我的惨烈程度。

  其实,我们的身体有损伤时,免疫细胞如何到达发病部位的问题,就涉及到细胞因子的发生过程。哪怕是你切菜时的小伤口疼痛化脓肿胀,原理都一样,只是程度不同。

  前文提到的劳动模范-巨噬细胞,释放“细胞因子”,会调集天生杀人狂-中性粒细胞。但是需要调来多少部队必须根据炎症的情况决定。如果对数量和规模不加控制,就会出现过度免疫伤及自身,被称作“免疫风暴”。

  由于免疫系统火力全开,原本用于对付病原体的杀伤性物质被一股脑释放,连带着攻击无辜的脏器,结果便导致多脏器功能衰竭。比如,在本次疫情中,新冠病毒感染患者肺部,引发免疫反应,过量免疫细胞和渗出液在肺部积聚,影响肺功能,壅塞气道加重患者缺氧,引发全身酸碱紊乱。

  大量的免疫细胞首先损伤的是血管内壁,会导致炎性物质随意浸润其他组织,扩大炎症范围。还会激活血液中的凝血因子,令血小板异常聚集,进而破坏正常的凝血功能,可能造成内出血、循环休克等严重后果。这些就是轻症向重症和危重症转换的一个重要节点。当炎症失控波及全身,各系统脏器的损伤同时加重,情况就会变得非常棘手,这也是重症和危重症病人死亡的一个重要原因。

  当人体被新冠病毒这种全新病毒感染时,就会激发高于平常的免疫反应,造成过多的免疫细胞在同一处被激活,增加炎症风暴风险。通常,免疫风暴在初期打击后会有一段短暂的稳定期,之后又不断加重,造成机体的持续损害。

  炎症因子就像一个部队会议代表团,其中有反战派也有激进分子,两种势力平衡才能很好的免疫。免疫风暴就是激进分子占据了主导的战斗。

  但不管怎么说,为了保护我们的肌体,免疫系统本身就是天生杀人狂,用多种同归于尽的方法保护着人体,有了它,我们可以远离大多数的常见疾病。

 

 

 

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