财新传媒
环科 > 要闻 > 正文

作为军队、环卫工和警察的人体免疫系统

2019年01月09日 10:54 来源于 财新网
一个好的免疫系统,就像由军队、环卫工人和警察组成的队伍一样,维护着我们身体这座城池的安全和稳定
图片来源:pixabay.com

  作品来源:《知识分子》

  http://www.zhishifenzi.com/

  编者按:

  “免疫”是大家耳熟能详的词,尤其是在一些养生节目中,“专家”们对“增强免疫力”情有独钟。但在科学上,免疫系统到底怎么回事呢?为什么我们会感冒?为什么会有肿瘤?为什么会过敏?为什么会有自身免疫病?我们在《该死的免疫系统》一文中,跟着病原体初步“了解”了人体免疫系统。在这篇文章中,作者将用通俗易懂的语言向大家详解免疫系统的主要功能。

  撰文 | 商周

  漫画 | 巧娘

  责编 | 程莉

  ● ● ●

  “很高兴今天来到广州,刚才志坚介绍我的时候忘了提及一点,就是他和我是高中同学,这也是我今天来这里的主要缘由。两年前志坚就邀请过我来讲课,当时我觉得去一家开发软件的公司讲免疫学是开玩笑,所以没有在意。但一年前他再次向我发出邀请的时候,我才感受到他的诚意,于是答应了下来。之所以答应后没有马上来,是因为我觉得我需要较长的时间来准备,虽然我在中德两国的大学课堂上都讲过免疫学,但走出校园来还是头一次。”

  “先说一点,就是在我接下来讲课的时候你们可以随时提问。之所以先声明这样一个规则,是因为如果你们有疑问的时候不问,那么这个疑问可能会影响后面的听讲。你们不用担心这样随时提问会影响到我,如果我讲课思路会那样容易被打断,那么只能说明我不是一个好老师。”

  “不过呢也不用高兴,因为我也会随时问你们问题,这样公平,对吧!”

  “为了把这个课讲好,我需要先知道一下你们的知识背景。你看,我就要给你们提问了。在座的有多少是在大学里学过免疫学或生物学的?请举一下手。”

  “只有一个,好。那在中学里学过生物的请举手。”

  “全部都学过,这和我之前预料的差不多,我的课也就是按照这个知识背景来准备的。所以,待会要是你们没有听懂,那就是我备课失败了。”

  人人皆谈“免疫”

  养生专家就是那些你问什么问题他都能回答上来的人,而科学家在回答你问题的时候经常会说他不知道答案。

  “我今天讲的是免疫学,也就是讲我们的免疫系统。免疫离我们的生活太近了,以至于普通百姓都能说出几个免疫学专业的名词。比如……?”

  “对,‘疫苗’。还有……‘抗体’,也对。”

  “相比于‘疫苗’和‘抗体’这样的专业名词,大家可能更加熟悉的是和免疫相关的各种疾病。那么有多少疾病和免疫相关呢?我曾经和一家大学校医院合作做过一项研究,了解到这么一组数据:在这所大学校医院就诊的六万多例病人中,有近一半是炎症类疾病,其中最常见的是胃炎;另外还有百分之四十的是感染性疾病,其中最常见的是上呼吸道感染,就是感冒。也就是说,炎症类疾病和感染类疾病加起来大约占了所有病人的百分之九十。

  你们知道,炎症和感染都是和免疫相关的。如果再算上其它也和免疫相关的病,比如自身免疫病、过敏和肿瘤的话,基本上可以说常见的病例有90%以上都和免疫有关。”

  “也正是因为那么多疾病都和免疫有关,电视上各种养生和保健节目就经常会提及和强调免疫这一概念。也就是几个月前吧,一个百无聊赖的下午,我看电视拿着遥控器不停地换台。也就怪了,居然有那么多养生的节目,这让我第一次对这些养生节目给予了关注。我说的不是那种直接或间接销售保健品或药物的节目,因为那样的节目我看了几秒钟就会换台。我说的是请养生专家来座谈的节目,一般是一个主持人和一两个养生专家对谈,他们不卖东西,也不替哪个厂家站台,就是要为观众服务。这些养生专家口头上经常提及的一个名词就是免疫,比如提高免疫力啊,还有维护免疫平衡啊。但我坚持看了一会儿之后,就觉得这些养生专家其实对免疫学只懂一个皮毛,却在那里大谈免疫和养生。”

  “所以我想我到这里来讲免疫学还是有些意义的,就是告诉公众什么是真正的免疫。如果你们想区分养生专家和科学家,我可以告诉你们一个简单的办法:养生专家就是那些你问什么问题他都能回答上来的人,而科学家在回答你问题的时候经常会说他不知道答案。”

  “所以,待会你们要是问我问题,对其中的部分问题我的答案会是‘不知道’。”

  为什么我们需要有免疫系统?

  “学什么”是知其然,而“学为什么”是知其所以然。

  “上面都是题外话,现在该进入正题了。免疫学在大学里一般是一个学期的课,20个学时左右。但今天在这里我要用一个小时左右的时间来讲免疫,所以我需要采取一些非常规的方法,要不然不仅我讲不完,你们也听不懂。

1

  “这张图片的左边是一张典型的大学课堂的照片,我们可以看到一个大大的教室,很多学生正在听课做笔记。他们要记录下老师教的知识,然后应付学期末的考试。等到考完的时候,这些知识如果以后不用的话也就慢慢还给老师了。我把这种教学方式称为‘学什么’的方式,在这种方式里,学生处在一种被动学习的状态。这种被动方式灌输的知识在应付完考试后,还给老师就十分正常了。”

  “让我们再看看右边这张课堂上的照片,小班教室,为数不多的学生,老师在讲课,很多人举手提问题。我把这种教学方式称为‘学为什么’的方式,在这种方式里,学生是处在一种主动学习的状态。而这种以主动的方式学来的知识,能够在你的脑海里停留更长的时间。”

  “原因很简单,‘学什么’是知其然,而‘学为什么’是知其所以然。当你对一件事物知其所以然的时候,你就更能理解它。”

  “具体说到免疫学,在大学课堂里,教授们会教你们免疫系统都有什么,包括几个主要的免疫器官、各种各样的免疫细胞,和更多的免疫分子。这些都是免疫学的‘什么’,我们今天不讲。因为我要讲的是免疫学‘为什么’。”

  “换句话说,我要向大家讲的是,为什么我们需要有免疫系统?同时,这也是我要向大家问的下一个问题。换句话说,我们的免疫系统的主要功能是什么呢?有没有人来试着回答一下?”

  “‘抵抗细菌和病毒’,对,很好的答案。我们免疫系统的一个主要功能就是防止外来病原体的感染,包括病毒、细菌、真菌、寄生虫等。但除了这个外,我们的免疫系统还有一个主要的功能,有人知道吗?”

  “没人知道很正常,因为就是学免疫学的大学生、甚至研究生里也有不少人回答不上这个问题。还是我来公布答案吧,免疫系统的另外一个主要功能是清理我们体内的自身环境。”

  “所以,我们要有免疫系统,主要是有两个方面的原因。一是对外防止感染,二是对内维持稳定。下面我将对这两个方面进行细讲。”

  对外:防止病原体的感染

  免疫系统针对病原体的斗争是在时间和空间两个层面上进行的,这两个层面的相互交织就向一张天罗地网,让病原体无所逃遁。

  “先说防止感染吧,就是对付那些病原体。大家想一想,这些病原体要感染我们,首先必须进入我们身体,对吧?那么它们要进入我们的身体,首先要突破哪一关?”

  “‘皮肤’,回答的很对,谢谢!除了皮肤,还有吗?”

  “比如从呼吸道进入我们身体的病毒,它面对的不是皮肤,而是什么?”

  “对,是粘膜,粘膜不仅分布在呼吸道,还分布在消化道、生殖道、泌尿道等系统里。一个成人的皮肤总面积大概是两平方米,有谁知道一个成人的粘膜总面积是多大吗?”

  “五十平方米,太小了;一百,还是小;一千?又太大了;四百,对了。粘膜的总面积大概是皮肤的200倍左右。很多病原体,都是通过粘膜进入我们体内的。所以相比于皮肤,粘膜是抵抗病原体的主要战场。”

  “不管是皮肤还是粘膜,对外的那一层都是由上皮细胞构成的。上皮细胞相互之间连接紧密,连水分子都不能从其中的连接缝隙里通过,更不要说病原体了。如果把皮肤和粘膜比喻成城墙,那么这些上皮细胞就像城墙上的砖。就在这层上皮细胞外,还有一层由分泌物组成的粘液层,它覆盖了整个粘膜和皮肤表面,所以有点像城墙外面的护城河。而微生物想要进入皮肤或粘膜,必须先趟过这条没有桥梁的护城河。当然,这条河并不是一条安全平静的河流,因为里面有专门对付病原体的一些武器,比如能够杀死细菌的活性肽和溶菌酶。而且在那层粘液层外面还有一层东西,就是寄生在那里的很多细菌。这些细菌各种各样,但对人体无害,被称为益生菌。这些益生菌不仅有助于我们的一些正常的生理功能(比如消化道的一些益生菌帮助我们消化),而且还能帮助我们抵抗病原体。听上去很神奇,不是吗?”

  “好了,说的有些复杂了,总之,皮肤和粘膜就是我们对外的屏障,绝大多数病原体要进入我们身体的时候就必须面对它们。所以,如果我们把皮肤和粘膜比喻成带有护城河的城墙的话,那我们的身体就像一座城市。而免疫系统的任务,就是为这座城市提供一个安宁的环境。”

  “而抵抗外来病原体的感染是维护我们身体安宁的一项主要工作,免疫系统在这里的角色有些像驻扎在城市里的军队,目的是消灭和控制外来的侵略者。那么,免疫系统是如何做到这一点的呢?”

  “前面说过,我们有着像城墙一样的皮肤和粘膜,这就是一道天然的屏障。但有些情况下,一些病原体能够克服困难突破这道屏障,像攻破城墙的侵略者一样进入我们体内。当然,它们面对的将是像军队一样的免疫系统。”

  “免疫系统这支部队对付病原体有不同的方法。但基本上可以按需要分成两类,一类是对付生活在细胞内的病原体(比如病毒和少量的细菌),一类是对付生活在细胞外的病原体(比如大多数细菌、真菌、寄生虫等),因为他们所处的位置不同需要采取不一样的策略。还是用侵略者来打比方吧,有的侵略者喜欢在室外搞破坏,而有些侵略者则喜欢到屋里面闹事,所以对付他们的策略应该有所不同。”

  “先说那些生活在细胞外的病原体吧,就是那些在室外搞破坏的家伙。因为室外开阔,所以攻击它们也容易一些,免疫系统可以使用多种武器。比如说,可以使用像连环炸弹一样的补体,可以使用像吃人机一样的巨噬细胞,还可以使用像导弹一样的特异抗体。总之,只要微生物这些侵略者在室外被盯上了,我们的免疫系统一般都有办法对付它们,而且很可能是几种办法一起用上。”

  “再说那些生活在细胞内的病原体,就是那些在屋内闹事的家伙。因为这些家伙躲在屋里面死活不肯出来,所以我们的免疫系统要消灭他们就要付出一些代价:把那些感染了这些病原体的细胞一起杀掉,一个形象的比喻就是把那些藏有侵略者的房子给毁了。当然,毁坏这些房子的办法也多种多样,关键是不要伤及没有被侵略者占领的房子就行,而我们的免疫系统这支部队就有这样的能力。”

  “就这样,无论病原体是在细胞外,还是躲在细胞内,我们的免疫系统都有办法对付他们,让病原体在空间的层面上无处可藏。”

  “另外,在时间层面上,免疫系统对病原体也是毫不客气。从病原体一接触我们身体开始,免疫系统就开始向它们发动攻击。随着这种战斗的进行,免疫系统还能够发挥它的记忆功能,把斗争的经验记下来。这种免疫记忆能保持很多年,甚至终生。也是根据这种免疫记忆的原理,人类开发出了针对不同病原体的疫苗。”

  “所以,我们的免疫系统针对病原体的斗争是在时间和空间两个层面上进行的,这两个层面的相互交织就向一张天罗地网,让病原体无所逃遁。”

  “那是不是病原体面对这样的天罗地网就没有办法了呢?答案当然不是,要不然病原体就不会存在了。所以,我想告诉大家的是,永远不要低估了生命的力量。病原体为了生存,它们也同样被激发出了最大的潜能。”

2

  “这样说吧,我们的免疫学学者们写出了一本《免疫学》的书,厚厚的一本,介绍我们的免疫系统。如果病原体也能拿起笔的话,它们也能写出一本同样厚的《反免疫学》来。”

  “我在这里只举一个例子来说明这一点,我们90%左右的人的身体内都存在单纯疱疹病毒(I型)。当我们的免疫力降低的时候,这种病毒就会发作,侵犯粘膜的上皮细胞,让我们的嘴角起泡。之后,免疫系统又会把它们镇压下去,把它们从上皮细胞里消灭,这样我们嘴角的泡也就好了。那么这些病毒去哪里了呢?它们从上皮细胞里撤离了,躲到了我们的神经细胞里。而神经细胞是免疫系统不能攻击的地方,所以对这个病毒来说就是一个安全的港湾。当然,这些病毒也知道,它们不能把神经细胞给破坏了,要不然它们也就完蛋了。就这样,我们的免疫系统和这个病毒达成了一种停战状态:只要病毒不出来侵犯上皮细胞,免疫系统就不管它。”

  “我举这个例子是想说明免疫系统和病原体之间的一种斗争哲学:生存目的,斗争是手段,和平也是手段。”

  “好了,讲到这里就把免疫系统和病原体做斗争的部分讲完了。就像我上面说的,免疫系统在这里的作用就像保卫城市的军队,为我们抵抗外来的侵略者。”

  对内:维护自身环境的稳定

  一个好的免疫系统,就像由军队、环卫工人和警察组成的队伍一样,维护着我们身体这座城池的安全和稳定。

  “那么下面我要讲的是免疫系统的另外一个主要的功能:维护自身环境的稳定。”

  “也许你们会问了,我们身体本身只要不受病原体侵犯的话不就好好的吗,为什么还不稳定?”

  “实际上不是这样的。这么说吧,我们的身体内每天都有很多细胞死亡,这种细胞的死亡分为两种。一种是正常生理性的,比如我们血液中每天都有数以百亿计的中性粒细胞正常死亡,因为这些细胞的寿命很短,需要不停的更新。另外一种是不正常的细胞死亡,比如我们的身体受到磕碰,皮肤上出现了瘀青(瘀青意味着有细胞在里面死了)。无论是正常的,还是不正常的细胞死亡,这些死去的细胞都需要被清除了。而担任这项清除任务的,就是我们的免疫系统。”

  “所以,如果继续把我们的身体比喻成一座城市的话,这些死去的细胞就像城里的生活垃圾,而免疫系统在这里扮演的是环卫工人的角色。”

  “另外,除了清理我们身体内死去的细胞,我们的免疫系统还有另外一个重要的维持自身稳定的功能,就是控制肿瘤细胞的生长。”

  “我们知道,肿瘤是一种可怕的东西,肿瘤细胞是由正常细胞变成的。而这样的变化,在我们很多人身上都有发生。一般人之所以没有得肿瘤,原因之一就是免疫系统的功劳,因为免疫系统控制住了肿瘤细胞的生长。”

  “所以,如果继续把我们的身体比喻成一座城市的话,那些肿瘤细胞就是隐藏在公民间的罪犯,而免疫系统在这里的作用则有点像警察。”

  “讲到这里,这堂课就快到尾声了,因为免疫系统的主要功能讲完了,现在来做一个总结。一个好的免疫系统,就像由军队、环卫工人和警察组成的队伍一样,维护着我们身体这座城池的安全和稳定。”

3

  为什么免疫系统那么厉害:难也不难的事

  我们的免疫系统是在长期的进化过程中慢慢形成的。

  “说到这里,可能有人要问了:免疫系统要做到像良好的军队、环卫工人和警察那样难吗?”

  “答案是难也不难。”

  “说‘难’是因为,要让免疫系统正常良好地工作其实挺不容易。先说免疫系统在抵抗病原体感染这一方面。免疫系统需要精确地去区分什么是病原体,什么是无害的外来物质,然后只针对病原体起反应。要是免疫系统在这个判断上失误,把无害的外来物质(比如海鲜、花粉)当成有害的对象反应,就会导致过敏的发生。还是那个比喻,我们守护城池的军队需要分清楚侵略者和游客,要是对外来的游客大动干戈是不行的。”

  “再说免疫系统在维护自身环境稳定这一方面。在清除体内的死细胞等垃圾的时候,我们的免疫系统需要知道死细胞和活细胞的区别,不能把活细胞也给清除掉了。换句话说,环卫工人清除垃圾的时候,不能把有用的东西一起给扫除了。另外,在控制肿瘤细胞生长的时候,我们的免疫系统需要分清楚肿瘤细胞和正常细胞。要是免疫系统错误地对正常细胞进行反应,就会导致自身免疫病。就像警察抓罪犯的时候,不能把合法公民给错误地逮起来。”

  “所以说,免疫系统要精确地做到上面几点其实挺难。”

  “那为什么说‘也不难’呢?是因为其实我们大多数人的免疫系统都做到了这一点。你看,虽然有人得了肿瘤、过敏以及自身免疫病,但毕竟得病的人还是少数,大多数人还是健康的。既然大多数人都能做到的事情,就应该是‘也不难’了。”

  “那么为什么我们大多数人的免疫系统都能做的这么好呢?这就要归功于进化,因为我们的免疫系统是在长期的进化过程中慢慢形成的。”

  “这堂课讲完了,谢谢大家的注意力,这让我这个第一次走出校园讲免疫课的人感到很欣喜。但也有一点遗憾,虽然刚开始我声明了你们可以随时提问,但实际上是我在不断地问你们问题,而你们没有问我问题。我知道,你们可能是出于礼貌,不忍心打断我的讲课。”

  “不过,现在轮到你们提问了。”

  《知识分子》是由饶毅、鲁白、谢宇三位学者创办的移动新媒体平台,致力于关注科学、人文、思想

知识分子

版面编辑:张柘
财新私房课
好课推荐
财新微信

热词推荐
银行间同业拆借利率 东江环保 昆明火车站暴恐案 货币政策 量子卫星 北京市委书记 澳大利亚选举 内蒙古银行 丰城电厂事故 亟待 薄熙来案二审宣判 难民危机 强奸罪 莆田系 医学生