你讨厌的过敏,那是细胞在为你战斗!
过敏,简单地说,就是身体的免疫系统误拉警报,误认敌人,误做防御,将一些环境或食物中无害的物质当作敌人,发动了一场错误的战争。
在身体对抗入侵病原体的免疫反应中,其结果无外乎两种。
一,免疫系统赢了。免疫系统扼杀病原体如萌芽之中,即仅靠免疫系统就战胜了病原体。二,免疫系统输了。免疫系统对病原体产生了免疫耐受,对病原体的存在听之任之,只能等待药物来歼灭之。
病原体来了,边防军开始战斗
人体的第一道防线——皮肤、呼吸道、消化道的上皮组织被病原体突破后,免疫系统里的“边防军”,自发地展开了零星的战斗。B淋巴细胞、单核吞噬细胞、中性粒细胞、嗜碱粒细胞、嗜酸粒细胞、肥大细胞纷纷“张开大嘴”,对病原体见一个吃一个,见两个吞一双。这不是地球生命早期老祖宗们最拿手的胞饮作用吗?在这里,叫做吞噬作用(phagocytosis)。
吞进来的病原体被用一层膜紧紧地包裹起来,形成一个个的吞噬体(phagosomes)后,被送到细胞内为数众多的“拆解工厂”溶酶体(lysosomes)处,原本活生生的病原体被悲惨地肢解成一大堆碎片。
警报拉起,特工出动
入侵的病原体为何方妖孽?要解敌情,要靠免疫系统自带的“情报机构”。负责收集情报的一线“特工”有单核-巨噬细胞、树突状细胞和B淋巴细胞等。这些特工们在病原体入侵时,先是作为边防军参加战斗。它们把入侵的病原体肢解成碎片后,摇身一变为情报特工,开始对入侵之敌进行身份鉴别。
想象自己身体里有这些“特工细胞” 图片来源:jamesbond.fandom.com
MHC-Ⅱ 图片来源:Microbiology Notes
这一阶段,病原体的每块蛋白质碎片,都可能成为抗原肽候选物,之后要经历战火的洗礼,才能知道谁才是真正的抗原肽。这就好比电影里警察抓住罪犯后,为了防止罪犯逃跑,经常用手铐把罪犯和自己拷在一起。
押解战俘,指挥官制定战略战术
为了把战俘押解给“上级军官”,它们让MHC-II带着战俘悬挂到自己的细胞膜外表面。然后,这些特工在血液和组织液中“游荡”,期待“撞到”自己的“情报下线”辅助T细胞(helper T cell)。
辅助性T细胞表面有种特殊的蛋白质叫做T细胞受体,它专门用于识别特工细胞外表面抗原肽MHC-Ⅱ类分子复合物。必须是“撞到”级别的“亲密身体接触”,T细胞受体和抗原肽-MHCⅡ类分子复合物紧紧地嵌合在一起。这时,入侵病原体的身份特征就传递到了辅助性T细胞这里
辅助T细胞可以分化出多种不同功能的细胞 来源:ansel.ucsf.edu
然后,辅助性T细胞分泌各种细胞因子作为自己的传令兵,号召更多的免疫细胞参与到战斗中来。
实际上,这套敌情逐级上报的过程叫做抗原呈递(antigen presenting),参与抗原呈递的细胞叫做抗原呈递细胞(antigen presenting cell,APC)。
抗体:量身定制的专用武器
效应B细胞活化 图片来源:astro.org
可变区里还有一处高变区,由17个氨基酸组成,这17个氨基酸在每种抗体中都不一样,又称为互补决定区(complement-determiningregions,CDRs)。重链及轻链各含有三个CDR,在三维空间结构中呈现为环状,它们是抓捕入侵病原体的“臂膀”。改变17个氨基酸的组成,犹如改变臂膀拥抱的松紧度,让抗体更牢靠地抓捕抗原。
抗体的一大本事,就是基因重排它给我们出了一道排列组合数学题。抗体重链有4个基因簇,可以产生多则几十种,少则几种的基因片段。这些片段内部进行随机的排列组合,会产生5万多种不同结构的基因组合。轻链的3个基因簇,每种也有多则几十种,少则几种的基因片段。总共会产生近20万种的基因组合。
重链和轻链再进行排列组合,可以产生100亿左右的基因组合,即人体可以产生100亿种的抗体。自然界有多少种抗原物质,人体就能产生多少种抗体。
谁打赢,谁就是专用抗体
还有一些效应B细胞转化为记忆B细胞,成为免疫系统“军史馆”的一员,负责记住本次入侵者的特征,防止病原体的再次入侵。
清除钻入人体细胞内的病原体
效应B细胞产生的抗体针对的是尚在体液中,还未能钻入人体细胞内为非作歹的入侵病原体,如果入侵病原体已经钻到人体细胞里怎么办?作战司令部仍有办法。
T淋巴细胞接到作战动员令后,开始积极应战。它们先是招兵买马,壮大队伍。办法很简单,一分为二,分裂性增长,不断增殖分化,大部分分化成效应T细胞。效应T细胞(effector T cell),它的作战任务:
1.找出被病原体感染的人体细胞。需要有双慧眼。
2.杀死被病原体感染的人体细胞。需要有双辣手。这堪比人类战争中的“焦土战略”,为了不让敌人活,我连自己人都用于灭掉,这策略好不好呢?难说。
3.为了让亲友团们加入战团,要分泌白细胞介素、干扰素等淋巴因子。
由于效应T细胞本尊亲自作战,这种免疫叫做细胞免疫,是非特性免疫。在战斗中,一些效应T细胞从战士变身为免疫系统“军史馆”的一员,分化成记忆T细胞,负责记住本次入侵者的特征。
病原体第二次入侵
记忆T细胞和记忆B细胞负责病原体第二次入侵人体时,快速启动猛烈的免疫应答。
第一次遭遇时,它们会记住病原体的主要特征——抗原。之后它们如在血液和淋巴中遇到该种抗原,会发出警报组织战役,同时本尊迅速分化增殖为效应B细胞和效应T细胞等主力部队迎战。由于略过了边防军阶段、反间谍阶段以及抗原呈递阶段,且配备了专用抗体,其反应神速,作战勇猛。
有些疾病,换过一次,终身免疫就是这个道理。但是同样,对什么东西过敏,终身过敏,也是这个道理。
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