还记得我说过人类的免疫系统对医学界的许多人来说是个谜吗?它由数不尽的细胞、受体和信使组成,甚至能让最聪明的人头晕目眩。嗯,我没有说谎。你可能在研究免疫系统的复杂性多年后,在阅读新的研究或报告时仍然抓耳挠腮。但接受挑战是很重要的,因为对免疫系统有基本的了解是至关重要的。我们在COVID-19大流行中吸取了这一教训,当时许多人都陷入困境,缺乏知识和信心来了解威胁的严重性,无法计算风险,并做出有助于保护自己的决定。许多人感到力不从心,准备不足,好像有很多事情要弥补。
但有一个好消息:你只需要CliffsNotes 版本的免疫系统来学习是什么在驱动你的免疫类型,并制订计划使免疫系统恢复平衡。本章将为你打好基础,使你了解你的免疫系统日常是如何工作的,以及当它偏向于闷烧、误导、过度活跃或虚弱时会发生什么。这里会介绍一些你可能从未听过的概念,所以请耐心听我说。我会试着把重点放在你真正需要的信息上,不会讲太多细枝末节,让你想把这本书丢在一旁。
你自己的免疫军队
谈到免疫系统,有很多类比可以选择,但我认为最贴切的是把它描述成一支军队——生活在你身体里的私人军队!我们别无选择,只能与外部世界互动,面对伤害和疾病的威胁(除非我们愿意生活在气泡中),因此我们需要一个内置系统来对抗健康威胁。这个系统必须是迅速的、聪明的、有效率的,这意味着需要有很多活跃的战斗人员,为保护你的目标而共同努力,因此用军队来比喻最恰当。
你出生时,军队还不成熟,主要依靠母亲传给你的和母乳中的抗体来使你免受感染。正如我们已经了解到的,在来到世上的最初时刻,你会首次接种友好的微生物。这意味着在你出生的最初几天,免疫系统军队已经开始招募士兵并开始训练。就像军队被分为几个分支一样,你的免疫系统也是如此。两个主要分支被称为“先天免疫系统”和“适应性免疫系统”。每个分支有不同的目标和专门的士兵、武器和通信系统,但它们会共同协作以优化保护。
我们从先天免疫系统开始,它是由处于免疫系统战斗前线的士兵组成的。
假设你慢跑时在路边绊了一跤,在膝盖上留下一个大伤口,一瞬间,肮脏街道上的细菌通过破损的皮肤进入你的身体。很恶心,对吗?幸运的是,有大量先天免疫系统细胞昼夜不停地在你体内巡逻,努力识别许多细菌、病毒、真菌和其他入侵者所共有的特定模式和信号。
先天免疫系统负责我们的“非特异性免疫”,这意味着它启动了对抗原的一般保护性反应,而抗原是免疫系统可以识别的大多数入侵者表面都有的一种分子。“先天”一词的意思是“天生的”或“自然的”,所以先天免疫系统是我们与生俱来的一部分免疫系统,而不是为了应对后天遇到不同病菌时演化出来的另一部分免疫系统,这一点并不稀奇。先天免疫系统往往会随着年龄的增长而变弱。事实上,这就是为什么老年人患严重COVID-19的风险较高,而儿童不那么容易受影响。
先天免疫系统是我们抵御所有入侵和伤害的第一道防线,包括将有害物质挡在身体之外的物理和生理屏障。先天免疫系统的组成部分包括:
先天免疫系统也由细胞组成,这些细胞被训练以应对许多外来物质(包括细菌、病毒和寄生虫)中的常见分子或抗原。你可以把这些细胞看作驻扎在整个身体不同地方的士兵,它们不断巡逻以寻找潜在威胁。免疫系统的力量在于它能对外来微生物做出极其迅速的反应,并防止它们在体内扩散,直到更多专门的细胞到达现场。因此,当街上讨厌的细菌通过开放伤口进入血液时,你的先天免疫系统会识别它并发出警报,唤醒一整队的防御者。
先天免疫军队中最关键的士兵被称为“专业吞噬细胞”。因为我成长于20世纪80年代,所以喜欢把它们看作免疫系统中的“吃豆人” (或“吃豆女人”)。它们喜欢吞东西,“phago”在希腊语中意为“吃”,而“cyte”意为“细胞”。所以,基本上这些细胞是“专业吃货”。(这工作不错,对吧?)最重要的吞噬细胞类型是巨噬细胞、中性粒细胞和树突状细胞。正如你能从名字中猜到的那样,巨噬细胞是非常大的吞噬细胞。它们在皮肤、肺部和肠道等组织中游荡,扫描危险的入侵者,以便将其吞噬。当没有可吞噬的入侵者时,它们就充当免疫系统的垃圾收集者,清理细胞碎片,让你的身体保持最佳状态。当巨噬细胞开始变得有点不堪重负时,它可以与免疫系统的其他细胞沟通(通过一系列复杂的化学信使,很快会讲到),以获得支援。这就是中性粒细胞介入的时候。这些细胞“生来就是为了死”,不过在这之前它们会造成严重破坏。当中性粒细胞到达现场时,它们会摄取病原体并向其注入有毒化学物质,实际上是在一感染时就将其液化。(有趣的事实:这就是脓液的成因——感染时出现的浓稠的黄色或绿色液体。)这种化学液体的缺点是,它可能会对你的组织造成伤害,从而导致更多附带损害。一点点的化脓是可以的,但如果中性粒细胞造成的混乱没有得到足够快的解决,而且继续存在感染源,这种有毒的循环会持续下去,并造成严重的损害和慢性炎症。
我们先天免疫军队中的另一个大兵被恰当地命名为“自然杀手细胞”,简称“NK细胞”。它是我们对抗许多类型感染的有力武器,但它的专长是对抗病毒。事实上,如果你有NK细胞的遗传缺陷,就很可能在控制某些病毒方面有问题,例如由单纯疱疹病毒和人类乳头瘤病毒引起的唇疱疹或疣。NK细胞也是我们识别癌细胞的主要弹药,并在它们复制和扩散之前将其摧毁。NK细胞可以致命,它们向感染病毒的细胞或癌细胞中注入酶,指示它们“自杀”。
关于先天免疫系统的讨论不能不提到最有趣的士兵之一——星形的“树突状细胞”。树突状细胞在先天免疫系统和免疫系统的另一个分支——适应性免疫系统——之间扮演着某种信使的角色。树突状细胞的工作方式与巨噬细胞类似,它们可以取样并吞噬入侵者的碎片,但并不完全吞噬它们,而是把它们迅速呈递给适应性免疫系统的细胞,以便更多专门的细胞能就下一步的措施做出明智的决定。树突状细胞倾向于在我们体内和外界的边界徘徊,不断在皮肤、鼻子、肺和消化道巡逻。
正如你所看到的,先天免疫系统有很多士兵每天24小时在我们体内巡游,共同致力于杀死危险的入侵者和癌细胞,又在事后收拾残局。看起来是很多复杂的后勤工作,不是吗?是的!幸运的是,免疫系统有高度复杂的通信网络,这确实是我们免疫力的秘密武器。没有它,免疫系统将只是一群没有任何行进命令的细胞在瞎折腾。
你能想象如果整个国家的手机信号塔、固定电话、数字网络和邮件服务系统都瘫痪了会是什么样吗?一想到我们会陷入什么样的困境,我就不寒而栗。显然,如果没有任何通信,社会将崩溃。嗯,细胞因子系统对免疫功能来说就是这么关键。事实上,5G对细胞因子没有任何影响。
有超过100种已知的细胞因子化学物质在免疫细胞之间充当信使。我们所有的免疫细胞都通过其表面的受体分泌和接收不同的细胞因子信息,这些受体有点像小型信号塔或Wi-Fi路由器。细胞因子经常有个坏名声,因为它们会导致严重的炎症问题,如“细胞因子风暴”、移植排斥反应和感染性休克,但当你仔细看细胞因子时,会发现对它们的完全诋毁是不公平的,这也是过度简化身体系统会把我们引入歧途的一个例子。为什么呢?因为有大量的促炎、调控和抗炎的细胞因子每天都在发挥作用,让你能活着,并保持健康和平衡。它们都是必要的。
那么,什么是细胞因子,又有多少种呢?如果我列出你体内所有的细胞因子,你会眼花缭乱。(细胞因子有很多种类型,每种类型中又有不同的家族,能延伸出100多个令人困惑的名称和符号。)
好消息是,没有必要把每一个都记住。要了解你的个人免疫类型是如何形成的,以及你可以如何改变它,只需要掌握一些说法。你只要知道,当细胞因子的信号正常时,它们是免疫系统的巨大资产;但当信号出现问题时,它们可能成为导致免疫问题和产生四种免疫类型的重大诱因。所以请喝杯浓咖啡,坚持几分钟。下面这些就是我们需要熟悉的一些主要的细胞因子家族。
这些化学物质大约有40种,每种都在对抗各种感染以及平息免疫反应方面发挥着巨大作用。它们最重要的作用之一是引起发烧,这有助于提高体温以对抗微生物。白细胞介素是由先天免疫系统和适应性免疫系统的许多细胞分泌的。在适当的数量下,它们对我们有益,但当它们失去控制时,往往会导致慢性炎症和过敏,这使得它们与多种免疫类型有关。
这些家伙是抵御病毒和肿瘤的关键。它们有三种基本类型——α、β和γ,它们因能“干扰”病毒和癌细胞的繁殖而得名。你可以把它们看作求救信号,因为干扰素是从病毒感染的细胞和癌细胞中分泌出来的,是一种求救信号。它们向其他细胞(如NK细胞和巨噬细胞)发出信号,让它们来杀死坏细胞。它们也是造成你生病时发烧和身体疼痛的部分原因。干扰素疗法有助于治疗癌症和肝炎,某些干扰素阻断剂可以用于治疗自身免疫性疾病,如多发性硬化症和类风湿性关节炎,这些疾病的发生是由于干扰素信号传导有误。
顾名思义,这种化学物质参与帮助降解癌细胞,但也能对抗病毒和细菌。TNF由巨噬细胞分泌,帮助招募如中性粒细胞和自然杀手细胞的其他细胞,在出现感染时加入战斗。TNF也是由特定类型的T细胞(是适应性免疫系统的主要细胞类型之一,下文即将介绍到)分泌的关键细胞因子,可以保持对抗入侵者和细菌产生的炎症。当TNF信号不正确时,它将成为几种自身免疫性疾病中出现的重要组织破坏者。事实上,治疗克罗恩病和类风湿性关节炎等疾病的药物经常阻断TNF的信号传递。
就是这样,还不算太糟,对吧?稍后,当谈到你的特定免疫类型时,你会对生活方式如何影响细胞因子信号系统有更深入的了解,不管是好是坏!
先天免疫系统在抵御所有抗原物质方面都非常出色。它可以在危险被检测到的当下就开始行动,但有时这还不够。细菌和病毒是相当狡猾的生物,它们可以逃避防御措施,变异为更有抵抗力的病原体,可以欺骗并压倒我们的先天免疫系统。这种情况发生时,先天免疫系统就需要请求支援。幸运的是,我们有一套熟练的细胞,它们可以迅速进入状态以适应这些挑战,以一种更有针对性的方式识别入侵者,并创造记忆细胞,在抗原再次出现时保护我们,即使是在几年或几十年之后。好比一个士兵试图完成作战任务,但后来意识到自己力不从心,只好请求支援,让接受过特种作战训练的士兵们加入进来,拯救局面。这些特种士兵就是你的适应性免疫细胞,它们负责“获得性”或“抗原特异性”免疫。
关于适应性免疫反应,我们要了解的主要信息是,它是针对抗原的,并在我们长期接触更多病菌的过程中获得(因此被称为“获得性免疫”和“抗原特异性免疫”)。适应性免疫系统有记忆,这解释了为什么同样的病毒我们不会感染两次,也是疫苗有效的原因。适应性免疫反应也帮助我们区分身体自身组织和外来入侵者,这意味着它对预防自身免疫疾病至关重要。适应性免疫系统的两种主要细胞对这些活动来说必不可少,被称为淋巴细胞,包括B细胞和T细胞。
B细胞之所以难能可贵,有两个重要原因。首先,它们的“记忆力”很好,其次,它们可以产生抗体,抗体是针对病毒或细菌上的特定抗原而产生的蛋白,使我们对由特定感染引起的疾病具有免疫力。刚发育出的B细胞有潜力识别成千上万种不同病毒和细菌,但在接触到特定的病毒和细菌之前,它们是不活跃的,只是在我们的淋巴结中待命。但是一旦接触到抗原(通常是在被感染的细胞或细菌的表面),B细胞就会离开淋巴结进入血液循环。一旦如此,它就会转变为两种细胞中的一种:①一种不同类型的B细胞,被称为“血浆B细胞”,产生大量针对抗原的抗体;②一种“记忆B细胞”,它会在你体内留存多年,这样当你再次接触到抗原时,记忆B细胞就能迅速保护你。正如你可能已经猜到的那样,血浆B细胞和记忆B细胞是疫苗产生长期保护性免疫力的原因,也是为什么和患水痘或单核细胞增多症一样,我们通常不会因同一种感染而生病两次。
正如我们刚才所了解的,血浆B细胞的主要工作之一是制造抗体,也叫免疫球蛋白(immunoglobulin,简称Ig)。抗体的作用是识别特定的入侵者,抓住它们,并将其标记为其他免疫细胞的破坏对象。抗体有几个“类型”,其外观和作用各不相同。最重要的免疫球蛋白是IgM、IgG、IgA和IgE。IgM是我们对抗抗原的“早期防御”抗体。它能高度有效地标记入侵者,以便让其他细胞来消灭,但它的生命期很短。因此在产生IgM后,B细胞会转向产生IgG,使我们能长期对抗原有抵抗力。这些IgG抗体可以持续数年甚至终生存在。IgA抗体是我们拥有最多的抗体,因为它们覆盖我们所有的黏膜表面,如口腔、肺部、鼻窦和消化道。它们通常不在血液中流动,而是固定在原地。就像酒吧里的保镖一样,IgA在保护我们的身体方面发挥着巨大作用,它使我们免受有害入侵者(尤其是病毒)的侵袭。最后,IgE是“过敏性抗体”,作用是保护我们免受寄生虫的入侵。它可以识别和标记讨厌的蠕虫和变形虫,以便其他细胞能将其消灭。但当它失衡时,IgE就会协调组胺和化学物质的释放,这些物质会导致恼人的季节性喷嚏、流鼻涕、哮喘和食物过敏。
如果你在想“哇,B细胞似乎相当重要”,的确如此!它们太重要了。虽然听起来它们已经可以兼顾一切,但B细胞并没有也不可能完全独自运作适应性免疫系统。它们从我们刚刚了解的细胞因子信息传递系统中得到了很多帮助。细胞因子信号帮助B细胞了解它们是需要制造IgG来对抗链球菌性喉炎,还是制造IgA来杀死你的小孩从托儿所带回来的轮状病毒,又或者制造IgE来消灭你在印度静修时感染的寄生虫。B细胞也需要适应性免疫系统中另一类主要细胞的帮助:T细胞。下面我们将了解到,T细胞是四种免疫类型的主要潜在影响因素之一,它决定了我们是否有过敏症,是否能对细菌和病毒产生有效反应,甚至决定了我们是否会患上炎症或自身免疫性疾病。
尽管B细胞及其抗体令人惊叹,但适应性免疫系统的真正力量在于T细胞——王牌细胞。T细胞有两种主要类型——“辅助性T细胞”和“杀伤性T细胞”。杰出而多才多艺的辅助性T细胞是免疫反应背后的真正策划者,这一点在20世纪80年代的艾滋病流行期间灾难性的后果中被证明。如何证明的呢?因为HIV病毒专门攻击和破坏辅助性T细胞,导致严重的免疫力缺失,使HIV阳性患者死于通常没什么大不了的疾病。自20世纪80年代以来,我们对辅助性T细胞已经了解了很多,它们就像免疫系统的数据科学家。辅助性T细胞接收来自先天免疫系统细胞的信息,比如我们之前了解的巨噬细胞和树突状细胞,辅助性T细胞可以翻译这些信息,使身体能够了解所面对的对手。辅助性T细胞可以回答如下问题:我们面对的是什么?是真菌、寄生虫、细菌,还是病毒?问题在身体的什么地方?哪些免疫细胞需要被提醒?
一旦T细胞获得这些信息,情况就明朗了许多。根据你正在处理的入侵者的类型,定制的辅助性T细胞亚型会被制造出来对付它。在T细胞接触到任何病原体之前,它是“初始”的,但一旦它知道要对付的是什么,就会转变为特定的辅助性T细胞。这整个过程使免疫系统能精确且有效地清除感染和修复炎症。特定辅助性T细胞亚型的存在也在形成四种不同的免疫类型中起着核心作用。为什么?因为一旦身体开始产生这些不同类型的T细胞,有时就会陷入一种模式中,使同一类型的T细胞产生过多,导致不平衡。四种主要的辅助性T细胞亚型是Th1、Th2、Th17和调节性T细胞,其中任何一种细胞过多都会改变免疫反应并导致不同的症状和疾病。
更糟糕的是,一旦辅助性T细胞确定成为Th1、Th2、Th17或调节性T细胞中的一种,它们就不能再改变了。它们开始分泌细胞因子,促使同类细胞增殖,形成滚雪球效应。如果不加以干预,这种辅助性T细胞亚型的不平衡或主导地位(也被称为“T细胞极化”),就会影响细胞因子信号,导致闷烧型、误导型、过度活跃型或虚弱型免疫类型。
另一种T细胞是杀伤性T细胞。这些细胞能直接摧毁受感染的细胞,类似于先天免疫系统的自然杀手细胞。杀伤性T细胞的特点是它们能识别特定的入侵者,如病毒、癌细胞或以某种方式受损的细胞,然后自行将其全部消灭。杀伤性T细胞在正常情况下是非常有帮助的,但当其平衡被打破,就会给身体带来麻烦。事实上,杀伤性T细胞被认为与多种疾病的进展有关。例如,在青少年糖尿病(1型)中,杀伤性T细胞破坏了胰腺中产生胰岛素的细胞,而在类风湿性关节炎中,杀伤性T细胞破坏了关节组织。 [1] 然而,如果没有杀伤性T细胞,我们就无法对抗像艾巴氏(EBV)这样的病毒。 [2]
开始免疫力恢复计划时,重点之一是保持健康的T细胞平衡,特别是辅助性T细胞。好消息是大多数辅助性T细胞及其亚型在完成工作后并不能存活太久,因此有充分的机会扭转滚雪球效应,回到正确的轨道上。可以通过改变几种生活方式来做到这一点:睡眠、压力、肠道健康、环境和营养习惯。通过具体的转变,我们可以针对T细胞的行为,将不平衡的免疫类型转变为健康且强大的免疫类型。
哟!你成功了。恭喜你,现在你是自己的免疫系统专家了。在这一章中我讲了很多,如果你没有记住所有的东西,不要担心!我为刚刚提到的术语创建了术语表,建议把下面两页标记下来,在你遇到不记得的单词或名字时随时回来看看。特别是开始讨论生活方式的改变时,我会引用一些研究来衡量辅助性T细胞、抗体和特定细胞因子等因素,所以有快速参考指南会很有帮助。
1.抗原: 细胞内和细胞表面的分子或结构,可以被免疫系统识别。它们存在于外部入侵者身上,也存在于我们自身的细胞、食物分子和毒素中。根据定义,它们可以引起抗体反应。
2.先天免疫系统: 身体的第一道防线,立即做出反应以减缓损伤或感染的扩散。它能产生“非特异性”免疫,这是我们生来就有的。
3.吞噬细胞: 免疫系统的“吃豆人”。它们是专业的“食客”,吞噬微生物以及受损细胞。有三种主要类型:
4.自然杀手细胞(NK细胞): 这些先天免疫细胞将致命的酶注入被病毒感染的细胞或癌细胞中,给它们下达死亡指令。
5.细胞因子: 是先天免疫系统和适应性免疫系统的化学信使。常见的细胞因子有肿瘤坏死因子(TNF)、干扰素(IFNs)和白细胞介素(ILs)。细胞因子的信号传导问题可以被看作四种免疫类型中的免疫系统失衡的根本原因。
6.适应性免疫系统: 负责我们的“抗原特异性”或“获得性”免疫反应,这是后天建立的。
7.B细胞: 适应性免疫细胞,产生免疫记忆并制造对某一抗原有特异性的抗体。
8.抗体: 由血浆B细胞制造的蛋白质,能够锁定入侵细胞的表面,并标记它们,以便让其他免疫细胞来破坏。
9.T细胞: 这些适应性免疫细胞繁殖和分化成辅助性T细胞或杀伤性T细胞。
我们了解了免疫功能紊乱的危机,并对免疫系统中的主要参与者有了基本的了解,现在是时候更深入地探讨究竟是什么使免疫系统出了问题,形成了四种免疫类型。这个问题的答案就是似乎每个人都在讨论的流行语——炎症。是什么导致了慢性炎症?是什么首先触发了它?我们真能对它做些什么吗?这些问题以及更多的问题将在下一章得到解答。