整體框架
1.免疫系統(tǒng)是什么,以及相關(guān)的基本概念
2.受傷時(shí)身體內(nèi)部會(huì)發(fā)生什么,免疫系統(tǒng)會(huì)怎樣快速響應(yīng),構(gòu)筑防御。
3.身體最脆弱的部位,免疫系統(tǒng)又會(huì)怎樣奮力保護(hù)它們免受嚴(yán)重感染。
4.過敏、自身免疫性疾病這樣的免疫障礙,以及怎樣增強(qiáng)抵抗力。
一、免疫系統(tǒng)
區(qū)分自身和異物是免疫系統(tǒng)的核心,維持穩(wěn)態(tài)(即維持體內(nèi)全部細(xì)胞及物質(zhì)的平衡)是其目標(biāo),另外免疫系統(tǒng)還有許多種可能會(huì)出錯(cuò)。
自然界中這種現(xiàn)象很常見,叫“涌現(xiàn)”(emergence),指的是實(shí)體擁有它的組成部分所沒有的屬性和能力。
免疫系統(tǒng)由兩大王國(guó)組成,先天性和適應(yīng)性免疫。人一出生就有先天性免疫,它能區(qū)分自身和異物,并以后者為敵。先天性免疫系統(tǒng)在一線和敵人近身肉搏,也會(huì)判斷敵人屬于哪一大類,有多危險(xiǎn)。它還能激活第二道防線,即適應(yīng)性免疫系統(tǒng),這種免疫力要經(jīng)過一些年才能準(zhǔn)備就緒,有效地投入使用。適應(yīng)性免疫力有針對(duì)性,能借助非凡的信息儲(chǔ)備和強(qiáng)大的超級(jí)武器來打擊自然界中可能出現(xiàn)的每一個(gè)敵人。不過盡管它很強(qiáng)大,它的主要任務(wù)之一還是增強(qiáng)先天性免疫力。
細(xì)胞是生命的最小單元,細(xì)胞很微小,它們沒有意識(shí),沒有感情,沒有目標(biāo),沒有自由意志,也沒有主動(dòng)決策。簡(jiǎn)而言之,細(xì)胞就像生物機(jī)器人,完全受更小的細(xì)胞構(gòu)成部件所引導(dǎo)的生化反應(yīng)驅(qū)動(dòng)。
蛋白質(zhì)是由氨基酸鏈形成的。氨基酸這種微型有機(jī)構(gòu)件有20種,把它們以無論什么順序連成一串,就能得到蛋白質(zhì)。這一原理能讓生命構(gòu)建出超級(jí)多不同種類的蛋白質(zhì)。
氨基酸鏈生成后,會(huì)變形折疊,從二維的線條變成三維的立體結(jié)構(gòu)
基于氨基酸的種類和排列順序,氨基酸鏈會(huì)折疊成不同的特殊形狀。
蛋白質(zhì)的形狀會(huì)決定它的功能。形狀就是一切。
基于形狀的不同,有些蛋白質(zhì)可以執(zhí)行功能,有些則被用作建筑原料。細(xì)胞幾乎可以用蛋白質(zhì)合成出所需的一切。
它們還是傳遞信息的信使,可以收發(fā)信號(hào),借此改變自身的形狀,并觸發(fā)極度復(fù)雜的連鎖反應(yīng)。
在微觀世界里,分子的形狀決定了它們是互相吸引還是互相排斥。因此細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的形狀也決定了蛋白質(zhì)會(huì)互相吸引還是排斥,以及它們之間會(huì)發(fā)生怎樣的相互作用(作用的頻率則由不同種類蛋白質(zhì)的數(shù)量決定)。地球上所有細(xì)胞的生化反應(yīng)都是由這些相互作用組成的。
總結(jié):細(xì)胞里有很多蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)就像三維拼圖的小塊。其特殊的形狀決定了蛋白質(zhì)能否互相結(jié)合或以某種方式相互作用。一系列的此類相互作用促成了細(xì)胞的行為,這些作用就叫“通路”。這就是我們?yōu)槭裁凑f細(xì)胞是生化反應(yīng)指揮下的蛋白質(zhì)機(jī)器人。蛋白質(zhì)沒有頭腦,沒有生命,它們之間復(fù)雜的相互作用創(chuàng)造出了可以做出反應(yīng)且有生命的細(xì)胞,而細(xì)胞之間復(fù)雜的相互作用又創(chuàng)造出了相當(dāng)智慧的免疫系統(tǒng)。
二、炎癥
炎癥是免疫系統(tǒng)對(duì)所有類別的損傷做出的普遍反應(yīng),目標(biāo)是將感染局限在一定范圍內(nèi),防止它擴(kuò)散,同時(shí)也協(xié)助清除受損和死去的組織,為免疫細(xì)胞和免疫蛋白搭建起直達(dá)感染部位的特快通道。旨在快速抵御損傷和感染。
炎癥就是血管壁細(xì)胞變形,于是血液的液體組分“血漿”大量滲出,涌到受損或感染部位的過程。有五個(gè)標(biāo)志紅、熱、腫、痛和功能喪失
液還帶來額外的體溫,這對(duì)身體有好處:大部分微生物都不喜歡熱,所以傷口的升溫會(huì)讓病菌變得不那么活躍,生存壓力增加。對(duì)你來說,病原體們當(dāng)然是越難受越好。與此相對(duì),有修復(fù)作用的正常細(xì)胞很喜歡升溫,這會(huì)加快它們的新陳代謝,促進(jìn)傷口快速愈合。
然后是疼痛。炎癥釋放的化學(xué)物質(zhì)讓神經(jīng)末梢對(duì)疼痛更加敏感,在局部腫脹的過程中,具有疼痛感受器的神經(jīng)細(xì)胞應(yīng)壓力而激活,把疼痛信號(hào)傳給大腦。
功能喪失和疼痛使你只得休息,不去增加患處的負(fù)擔(dān)。它迫使你給身體一些時(shí)間修復(fù)。
細(xì)胞非自然死亡,皮下的肥大細(xì)胞破裂或是被激活,以及免疫系統(tǒng)處于戰(zhàn)斗狀態(tài),都會(huì)釋放化學(xué)物質(zhì),引發(fā)炎癥。
炎癥反應(yīng)有好處,是免疫啟動(dòng)進(jìn)行防御的體現(xiàn),大量的體液和各種各樣的化學(xué)物質(zhì)會(huì)讓敵人頭痛,也能召喚增援部隊(duì),幫生力軍快速到達(dá)感染區(qū)域;這些都使戰(zhàn)場(chǎng)上的防御更容易。
但炎癥也會(huì)給身體壓力,許多情況下會(huì)實(shí)實(shí)在在地危及健康。
三、細(xì)胞行為
1.細(xì)胞如何傳遞信息——細(xì)胞因子
對(duì)細(xì)胞來說,信息是實(shí)實(shí)在在的物理對(duì)象:“細(xì)胞因子”,細(xì)胞因子是一類小分子蛋白質(zhì),用以傳遞信息。信號(hào)要超過一定閾值才能激活細(xì)胞
細(xì)胞就是受生化反應(yīng)指揮的蛋白質(zhì)機(jī)器人。生化反應(yīng)會(huì)在蛋白質(zhì)之間引發(fā)一系列相互作用,稱為“通路”。通路一旦啟動(dòng),就會(huì)引發(fā)行為。而細(xì)胞因子和細(xì)胞的相互作用,是通過細(xì)胞表面名為“受體”的特殊結(jié)構(gòu)所介導(dǎo)的通路實(shí)現(xiàn)的。受體就是細(xì)胞的鼻子。
受體就是插在細(xì)胞膜上的蛋白質(zhì)識(shí)別裝置。它們一部分在胞外,一部分在胞內(nèi)。實(shí)際上,細(xì)胞表面有一半的地方分布著大量、多種的受體蛋白,負(fù)責(zé)執(zhí)行吸收特定營(yíng)養(yǎng)、細(xì)胞間通訊或觸發(fā)各種細(xì)胞行為等不同功能。簡(jiǎn)單說,受體就像細(xì)胞的“感官”,可以讓細(xì)胞內(nèi)部知道外部的情況。一旦受體識(shí)別了一個(gè)細(xì)胞因子,就會(huì)在胞內(nèi)啟動(dòng)一條通路。經(jīng)過一系列的蛋白質(zhì)相互作用,指示細(xì)胞內(nèi)的基因上調(diào)或抑制其表達(dá)。
2.細(xì)胞如何分辨敵我
不管細(xì)菌怎么突變,只要它還是細(xì)菌,就不得不使用一些特定的蛋白質(zhì),如鞭毛,人類細(xì)胞就不用鞭毛。
只要細(xì)胞識(shí)別到鞭毛,就知道這是細(xì)菌
細(xì)菌還會(huì)分泌蛋白質(zhì),產(chǎn)生垃圾,這些信號(hào)都能被免疫細(xì)胞受體接收到,暴露細(xì)菌的身份和行蹤。
四、補(bǔ)體系統(tǒng)
補(bǔ)體系統(tǒng)是由30多種不同的蛋白質(zhì)(不是細(xì)胞?。┙M成的軍隊(duì),它們通力協(xié)作,巧妙配合,阻止入侵者在人體內(nèi)優(yōu)哉游哉。
補(bǔ)體系統(tǒng)有三大作用:
打擊敵人,讓敵人不好過。
激活免疫細(xì)胞,引導(dǎo)免疫細(xì)胞發(fā)現(xiàn)并消滅敵人。
往敵人身上扎洞,直至它們死去。
發(fā)現(xiàn)敵情的時(shí)候,平常游離無用的補(bǔ)體蛋白會(huì)分裂成兩部分,一部分會(huì)成群結(jié)隊(duì)的覆蓋在細(xì)菌表面,延緩其行動(dòng),一部分則作為示警信號(hào)快速通知免疫細(xì)胞到達(dá)戰(zhàn)場(chǎng),同時(shí)還可以中和細(xì)胞表面的電荷,讓吞噬細(xì)胞更好的抓住細(xì)菌
最后,補(bǔ)體還會(huì)變形為針刺一樣的形狀扎入細(xì)胞,致其死亡
總結(jié)一? 皮膚和先天免疫
身體表面有一道設(shè)計(jì)巧妙、能自我修復(fù)的城墻,它固若金湯,極難逾越,非常好地保護(hù)著人體。而一旦敵人攻破了城墻,先天性免疫系統(tǒng)就會(huì)立刻反應(yīng)。
首先出戰(zhàn)的是“黑犀?!?b>巨噬細(xì)胞,它們體型龐大,能把敵人整個(gè)吞下,結(jié)果它們的性命。要是發(fā)現(xiàn)敵人太多,巨噬細(xì)胞就會(huì)分泌細(xì)胞因子,這是一種信息蛋白,能召喚來中性粒細(xì)胞,這種“端著機(jī)槍的黑猩猩瘋狂敢死隊(duì)”。中性粒細(xì)胞活不了多久,而且它們?cè)趹?zhàn)斗中會(huì)誤傷無辜,因而傷害身體。巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞都可以引發(fā)炎癥,炎癥會(huì)把大量的體液和援軍帶到感染部位,使得患處局部腫脹。援軍之一就是補(bǔ)體,它們是幾百萬微小蛋白組成的部隊(duì),可以輔助免疫細(xì)胞殺敵,還參與標(biāo)記、黏附、削弱和清除敵人。對(duì)大多數(shù)小傷口和感染來說,有這些強(qiáng)力的隊(duì)伍協(xié)同工作就足夠了。